静压高强预应力管桩中的短桩加固处理_李伟锋
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第"期 !""! 年 " 月
广东土木与建筑
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静压高强预应力管桩中的短桩加固处理
李伟锋
!广东省建筑设计研究院
摘
广州 ’*,(-("
要 ) 通过工程实例介绍微型灌注桩在高强预应力管桩短桩加固处理中的应用 # 可达到提高基础承载力 # 有效
置静压注浆微型灌注桩 ’
) 7:) <:28 % 桩
端进入强风化 岩 持 力 层 )928 以上% 终压力
!!""!"#$ " !%"!"&$" () ,/) 1) +)) * ** ** ** 1)))
% 按放点位置采用钻机成孔 %. 7=))88 % 桩长
应超过原预应力管桩底部 )928 以上 %且桩长"28 ’
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!""" 年 # 月 第 # 期
李伟锋 $ 静压高强预应力管桩中的短桩加固处理
345 !""" !"#,
但粘性土中的短桩 % 其土体强度经一段时间的 恢复 % 侧摩阻力虽有提高 % 但因桩身较短 % 侧摩阻力 占桩极限承载力的比例差异不大 %极限承载力达不到 桩的终压力%因此桩的终压力和极限承载力是两个不 同的概念 %两者不一定相等 %这主要与桩长 #桩周土及 桩端土的性质有关 & 文献中桩的极限承载力与终压力的关系为 $
$
静压桩沉桩机理 在高强预应力管桩静压式沉桩施工中 # 桩尖 & 刺
入 ’土体中时原状土的初应力状态受到破坏 #造成桩 尖下土体压缩变形并对桩尖产生相应阻力 % 随着桩 贯入压力的增大 # 当桩尖处土体所受应力超过其抗 剪强度时 # 土体便发生急剧变形而达到极限破坏 # 产 生塑性流动 ! 粘性土 " 或挤密侧移和下拖 ! 砂土 "# 接 近地表处的粘性土体会向上隆起 # 砂性土则会被拖 带下沉 % 在地面深处由于上覆土层的压力 # 土体主 要向桩周水平方向挤开 # 使贴近桩周处土体结构完 全破坏 % 由于较大的辐射向压力作用也使邻近桩周 处土体受到较大扰动影响 # 此时桩身必然受到土体 强大法向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻力的抵 抗 #当桩顶静压力大于沉桩时的抵抗阻力时 #桩将继 续 &刺入 ’下沉 #反之则停止下沉 % 压桩时地基土体受到强烈扰动 #桩周土体的实际
Biblioteka Baidu
%
静压高强预应力管桩竖向承载力的确定 静压高强预应力管桩的竖向承载力由桩侧摩阻
力和桩端阻力组成 # 施工完成后土体中的孔隙水压 力开始消散 # 土体发生固结强度逐渐恢复 # 上部桩柱 穴区被充满 # 中部桩滑移区消失 #下部桩挤压区压力 减小 #这时桩才开始获得工程意义上的极限承载力 % 根据大量工程实践 # 粘性土中较长的静压桩其极限 承载力比压桩终压力要大 # 在某些土体固结系数较 高的软土地区 #两值可相差达 *2+ 倍 %
由于桩端强风化持力层岩面标高变化大 % 导致部分 管桩实际有效桩长达不到原设计 :)8 以上的要求 % 尤其是中筒部分设置消防电梯使底坑标高较低 % 故 有效桩长仅约 ,8 & 根据经验公式 % 当桩长 )7,8 时 %
"
结语 采用静压注浆微型灌注桩施工简便 % 对施工场
地要求较低且工期短 % 对静压高强预应力管桩基础 的短桩进行加固处理 % 可提高基础承载力 % 有效控制 短桩基础的沉降变形 % 对因持力层标高变化引致的 短桩进行局部加固 % 是一种切实可行的方案 &
" 加固机理 $ 09:
工程实例 设计及施工概况 某 +) 层住宅楼采用框架 * 剪力墙结构 % 静压高 强 预 应 力 管 桩 基 础 % 桩 径 ( 72))88 % 壁 厚 :+288 % 设计有效桩长
表! 层 号 各土岩层计算参数 土岩层 名称 粉土#粉质粘土 粘土 粉质粘土 粉土 强风化岩 极限 侧阻力 极限 端阻力
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静压注浆微型灌注桩的加固机理是采用钻机成 孔 %将注浆管与钢筋笼绑扎后放入钻孔内 % 浇筑 A+) 桩身混凝土 % 待其初凝后通过注浆管压力灌入水泥 浆 % 凝固后即可提高桩端阻力及侧摩阻力并提高微 型桩的承载力 %单桩竖向承载力设计值为 +))"5 &
# 微型灌注桩施工工序 $ 根据桩基补强要求 % 在需加固的管桩周边布
控制短桩基础变形的效果 # 供同类工程参考 % 关键词 ) 静压式 ( 高强预应力管桩 ( 短桩 ( 静压注浆 ( 微型灌注桩
抗剪强度与地基土体的静态抗剪强度有很大差异 %
#
前言 近年高强预应力管桩 ! 简称 $%& 桩 " 以其桩身
随着桩的沉入 # 桩与桩周土体之间将出现相对剪切 位移 #由于土体抗剪强度和桩土之间的粘着力作用 # 使土体对桩周表面产生摩阻力 % 若桩周土质较硬 # 则剪切面发生在桩与土的接触面上 ( 若桩周土体较 软 # 则剪切面通常发生在邻近桩表面处的土体内 % 随着桩的沉入 # 粘性土中的桩周土体抗剪强度逐渐 下降直至达到重塑强度 # 砂性土则除松砂外其抗剪 强度变化不大 # 各土层作用于桩上的桩侧摩阻力并 非一个常值 # 而是随桩继续下沉而显著减小的变化 值 #桩下部摩阻力对沉桩阻力起显著作用 # 它可占沉 桩阻力的 ’(12)(1# 并与桩周处土体强度成正比 # 与桩的入土深度成反比 % 在粘性土层中 # 桩尖处土体受到扰动重塑 $超静 孔降水压力作用 #抗压强度会明显降低 ( 砂性土中的 密砂受松驰效应影响 # 抗压强度降低 ( 松砂受挤密效 应影响 # 抗压强度增大 % 在成层土地基中 # 硬土中的 桩端阻力还将受到分界处粘土层的影响 # 当上覆土 层为软土时 # 临界深度以内的桩端阻力将随压入硬 土内深度的增大而增大 #而当下卧有软土层时 #在临 界厚度以内桩端阻力将随压入硬土的增大而减小 %
强度高 # 抗剪 $ 抗裂性能好 #施工简便快捷 #质量稳定 可靠 # 耐久性好等优点 # 在各类基础工程中得到广泛 应用 # 尤其是静压法施工可避免噪声 $ 振动和冲击力 等环境污染 #适应绿色岩土工程的要求 # 更适宜在城 区中采用 % 随着高强预应力管桩的大量应用 # 在工程实践 中难免出现断桩 $ 浮桩 $ 短桩等施工质量问题 # 其中 短桩主要是受桩端持力层埋深变化的影响 # 造成桩 身入土深度偏小 # 导致单桩竖向承载力降低和无法 满足原设计要求 # 文中探讨其加固处理方法 %
#6" 7! ! ! $!8 7 !)9,$)91("$!8 !%!:08 " #6" 7 ! ! &!8 7 !)9/($:9)("&!8 !:08%%%+:8 " ’6" 7! ! ! &!8 7 !:9)$:9+)" &!8
!%"+:8 " 式中 $#6" 为静压桩单桩竖向极限承载力标准值 ’&!8 为静压桩终压力值 & 由此可以看出 %当桩长较小时 % 桩的极限承载力仅为终压力的 ,);</);% 静载试验 结果也表明短桩在试验荷载作用下会出现较大的桩 顶沉降 % 达不到设计要求 % 需要进行加固处理 &
’ + . 0 2
=,))"5 % 单桩竖
向承载力设计 值 $ 7:1))"5 & 场地内各土岩
& 放下钢筋笼至设计承台内 ,2)88 并绑扎注 浆用 -’ 水管 % 在钢 筋 笼 周 边 均 匀 布 置 = 根 % 中 间 布 置 + 根并焊牢 ’ ’ 用水灰比 )9-2 的水泥浆 进 行 压 力 灌 浆 % 压
力为 :<:92B#C %然后关闭进浆阀并封闭注浆管 ’
层的计算参数见表 :& 单桩承载力设计值估算采用 ( 预应力混凝土管 桩基础技术规程 )!广东省标准 " 中的公式 %即 $
( 完成一个桩位后用清水冲洗注浆胶管 %以防
胶管堵塞 % 同时换孔继续施工 & 该工程预应力管桩基础经微型桩加固处理后 % 未出现异常的沉降变形 %证明其效果良好 &
:=2)"5 & 而通过计算得知桩长 )":)8 时终压力值 为 =,))"5 %单桩竖向承载力设计值基本满足原设计 $7:1))"5 的要求 % 但桩长 ?:)8 时则单桩竖向承载
力达不到原设计要求 % 需要进行加固处理 &
-9+
短桩加固处理措施
! 加固方案
考虑现场施工及场地地质条件 % 通过对加固可 靠性 # 造价 # 工期及其可行性等进行综合比较 % 决定 采用静压注浆微型灌注桩加固方案 % 即在需要加固 的预应力管桩周围布置灌注桩 % 在桩周及桩心预埋 注浆管 % 浇筑桩身混凝土 +-@ 后压力灌注水泥浆以 增大桩侧摩阻力 & 考虑到微型灌注桩与原预应力管 桩协调受力 % 微型灌注桩同样以强风化岩作为持力 层 % 并要求微型桩桩长超过原预应力管桩底部 )928 以上 %且桩长"28 &
’!"" 7 * #! # !" !!"" +" 7)92$ &:9)&,)&:)>)92$ &:9)2&+))&)927::)/"5 #%" 7# % !%" ,%7:9:2$ &)92&)92&1))) -7:1)2"5 & -’6" :9,27!::)/>:1)2" :9,27:/,-"5 设计中取 $7:1))"5 % 在实际管桩施工过程中 %
广东土木与建筑
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静压高强预应力管桩中的短桩加固处理
李伟锋
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摘
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李伟锋 $ 静压高强预应力管桩中的短桩加固处理
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但粘性土中的短桩 % 其土体强度经一段时间的 恢复 % 侧摩阻力虽有提高 % 但因桩身较短 % 侧摩阻力 占桩极限承载力的比例差异不大 %极限承载力达不到 桩的终压力%因此桩的终压力和极限承载力是两个不 同的概念 %两者不一定相等 %这主要与桩长 #桩周土及 桩端土的性质有关 & 文献中桩的极限承载力与终压力的关系为 $
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静压桩沉桩机理 在高强预应力管桩静压式沉桩施工中 # 桩尖 & 刺
入 ’土体中时原状土的初应力状态受到破坏 #造成桩 尖下土体压缩变形并对桩尖产生相应阻力 % 随着桩 贯入压力的增大 # 当桩尖处土体所受应力超过其抗 剪强度时 # 土体便发生急剧变形而达到极限破坏 # 产 生塑性流动 ! 粘性土 " 或挤密侧移和下拖 ! 砂土 "# 接 近地表处的粘性土体会向上隆起 # 砂性土则会被拖 带下沉 % 在地面深处由于上覆土层的压力 # 土体主 要向桩周水平方向挤开 # 使贴近桩周处土体结构完 全破坏 % 由于较大的辐射向压力作用也使邻近桩周 处土体受到较大扰动影响 # 此时桩身必然受到土体 强大法向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻力的抵 抗 #当桩顶静压力大于沉桩时的抵抗阻力时 #桩将继 续 &刺入 ’下沉 #反之则停止下沉 % 压桩时地基土体受到强烈扰动 #桩周土体的实际
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静压高强预应力管桩竖向承载力的确定 静压高强预应力管桩的竖向承载力由桩侧摩阻
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由于桩端强风化持力层岩面标高变化大 % 导致部分 管桩实际有效桩长达不到原设计 :)8 以上的要求 % 尤其是中筒部分设置消防电梯使底坑标高较低 % 故 有效桩长仅约 ,8 & 根据经验公式 % 当桩长 )7,8 时 %
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结语 采用静压注浆微型灌注桩施工简便 % 对施工场
地要求较低且工期短 % 对静压高强预应力管桩基础 的短桩进行加固处理 % 可提高基础承载力 % 有效控制 短桩基础的沉降变形 % 对因持力层标高变化引致的 短桩进行局部加固 % 是一种切实可行的方案 &
" 加固机理 $ 09:
工程实例 设计及施工概况 某 +) 层住宅楼采用框架 * 剪力墙结构 % 静压高 强 预 应 力 管 桩 基 础 % 桩 径 ( 72))88 % 壁 厚 :+288 % 设计有效桩长
表! 层 号 各土岩层计算参数 土岩层 名称 粉土#粉质粘土 粘土 粉质粘土 粉土 强风化岩 极限 侧阻力 极限 端阻力
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静压注浆微型灌注桩的加固机理是采用钻机成 孔 %将注浆管与钢筋笼绑扎后放入钻孔内 % 浇筑 A+) 桩身混凝土 % 待其初凝后通过注浆管压力灌入水泥 浆 % 凝固后即可提高桩端阻力及侧摩阻力并提高微 型桩的承载力 %单桩竖向承载力设计值为 +))"5 &
# 微型灌注桩施工工序 $ 根据桩基补强要求 % 在需加固的管桩周边布
控制短桩基础变形的效果 # 供同类工程参考 % 关键词 ) 静压式 ( 高强预应力管桩 ( 短桩 ( 静压注浆 ( 微型灌注桩
抗剪强度与地基土体的静态抗剪强度有很大差异 %
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前言 近年高强预应力管桩 ! 简称 $%& 桩 " 以其桩身
随着桩的沉入 # 桩与桩周土体之间将出现相对剪切 位移 #由于土体抗剪强度和桩土之间的粘着力作用 # 使土体对桩周表面产生摩阻力 % 若桩周土质较硬 # 则剪切面发生在桩与土的接触面上 ( 若桩周土体较 软 # 则剪切面通常发生在邻近桩表面处的土体内 % 随着桩的沉入 # 粘性土中的桩周土体抗剪强度逐渐 下降直至达到重塑强度 # 砂性土则除松砂外其抗剪 强度变化不大 # 各土层作用于桩上的桩侧摩阻力并 非一个常值 # 而是随桩继续下沉而显著减小的变化 值 #桩下部摩阻力对沉桩阻力起显著作用 # 它可占沉 桩阻力的 ’(12)(1# 并与桩周处土体强度成正比 # 与桩的入土深度成反比 % 在粘性土层中 # 桩尖处土体受到扰动重塑 $超静 孔降水压力作用 #抗压强度会明显降低 ( 砂性土中的 密砂受松驰效应影响 # 抗压强度降低 ( 松砂受挤密效 应影响 # 抗压强度增大 % 在成层土地基中 # 硬土中的 桩端阻力还将受到分界处粘土层的影响 # 当上覆土 层为软土时 # 临界深度以内的桩端阻力将随压入硬 土内深度的增大而增大 #而当下卧有软土层时 #在临 界厚度以内桩端阻力将随压入硬土的增大而减小 %
强度高 # 抗剪 $ 抗裂性能好 #施工简便快捷 #质量稳定 可靠 # 耐久性好等优点 # 在各类基础工程中得到广泛 应用 # 尤其是静压法施工可避免噪声 $ 振动和冲击力 等环境污染 #适应绿色岩土工程的要求 # 更适宜在城 区中采用 % 随着高强预应力管桩的大量应用 # 在工程实践 中难免出现断桩 $ 浮桩 $ 短桩等施工质量问题 # 其中 短桩主要是受桩端持力层埋深变化的影响 # 造成桩 身入土深度偏小 # 导致单桩竖向承载力降低和无法 满足原设计要求 # 文中探讨其加固处理方法 %
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短桩加固处理措施
! 加固方案
考虑现场施工及场地地质条件 % 通过对加固可 靠性 # 造价 # 工期及其可行性等进行综合比较 % 决定 采用静压注浆微型灌注桩加固方案 % 即在需要加固 的预应力管桩周围布置灌注桩 % 在桩周及桩心预埋 注浆管 % 浇筑桩身混凝土 +-@ 后压力灌注水泥浆以 增大桩侧摩阻力 & 考虑到微型灌注桩与原预应力管 桩协调受力 % 微型灌注桩同样以强风化岩作为持力 层 % 并要求微型桩桩长超过原预应力管桩底部 )928 以上 %且桩长"28 &
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