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【摘 要】本文以载体桩在莒县某工程的应用为实例,介绍了载体桩理论、设计原理及施工质量控制要点。
【关键词】载体桩;软土地基;单桩承载力
Application of vector of pile in a Juxian Engineering
Pang Yong-qiang
(Juxian county investigation Surveying and Mapping Institute Juxian Shandong 276500)
【Abstract】In this paper vector Juxian a pile in the application of engineering as an example to introduce the vector of pile theory, design principles and construction quality control points.
【Key words】Carrier pile; Soft; Pile capacity
载体桩,又称复合载体夯扩桩,指由干硬性混凝土及碎石填充料等经细长锤夯扩而形成的复合载体和钢筋混凝土桩身构成的桩,具有挤密地基,扩大桩端面积的双重作用。复合载体由三部分组成:干硬性混凝土、填充料、挤密土体。填充料是为了增强混凝土桩端下土体的挤密效果而填充的材料。碎砖、碎混凝土块、水泥拌和物、碎石、卵石及矿渣等都可以作为填充料。挤密土体是填充料周围被夯实挤密的土体。载体的构造见图1。
由于载体桩承载力主要来源于载体,且载体桩桩长较短,混凝土质量易保证,因而具有较高
的性价比,所以在工业与民用建筑中得到了广泛应用。本文即以载体桩在某公司车间中的应
用为实例,介绍了载体桩在本地区的应用。
1. 工程概况及场地工程地质条件
1.1 工程概况。
该工程为莒县某公司车间,平面尺寸 56.5×14.5m2 ,五层,框架结构,基础埋深1.5米,单柱荷载2500KN,车间内具有动力荷载。
1.2 场地工程地质条件。
场地内地形平坦,地貌单元为沭河冲积平原Ⅱ级阶地,浅部地层主要为第四纪晚更新世以来形成的粘性土、粉土层,各地基土主要物理力学性质指标见表2。
场地内地下水稳定水位距地表3.0米左右,地下水类型为上层滞水,该层地下水位不稳定,受外界条件影响大,季节性变化较大,地下水对混凝土结构无腐蚀。
1.3 地基与基础方案。
根据建筑物结构、荷载、场地土特征,浅部土层承载力低,压缩性高,天然地基土无法满足建筑物的使用要求,经过多方面论证,最终决定采用载体桩。
2. 设计及施工
载体桩以④层载体桩作为桩端持力层,桩径D=410mm,桩身混凝土强度等级为C25,平均有效桩长(桩身部分)为5.0米,载体桩承载力主要来源于载体,对于桩长小于10米的桩,忽略其侧阻力,以作为安全储备。
2.1 单桩承载力特征值
(1)按土质确定
Ra=fa•Ae = 360×2.4=860kN
式中:fa——经深度修正后的载体桩持力层地基承载力特征值 (KPa),应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)执行;
Ae——载体等效计算面积 (m2),在没有当地经验时其值可按《载体桩设计规程》(JGJ135-2007)中的表4.3.2选用,本工程取2.4。
(2)桩身材料强度验算
N≤ψcfcAp= 0.75×11900×0.13=1160 kN
式中:N——相应于荷载效应基本组合时,作用于载体桩单桩上竖向力设计值 (KPa);
fc——混凝土轴心抗压强度设计值 (KPa),应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定;
Ap——桩身截面面积 (m2);
ψc——成桩工艺系数,桩身为预制桩时取0.8,现场灌注时取0.75。
故设计单桩承载力特征值取Ra=860kN。
2.2 施工质量控制。
施工时采用柱锤夯击,护筒跟进成孔,达到设计标高后,柱锤夯出护筒底一定深度,再分批向孔内投入填充料,用柱锤反复夯实,达到设计要求后再填入混凝土夯击,形成载体,最后再施工混凝土桩身。与其它桩基础相比,载体桩的承载力主要来源于载体,且载体桩为挤土桩,为保证施工质量,在施工中重点做好以下工作:
(1)三击贯入度控制在15mm以内。
(2)施工过程中严格控制相邻桩的上浮量,对于混凝土终凝后的相邻桩,其上浮量控制在15mm左右,对于混凝土处于流动状态的相邻桩,其上浮量控制在40mm左右。
3. 质量检测及沉降观测
3.1 桩身完整性检测。
成桩20d后,由桩基检测机构进行了低应变检测,检测数量为总桩数的10%,全部为Ⅰ类桩或Ⅱ类桩,桩身完整性较好,满足设计要求。
3.2 静载荷试验。
载体桩全部施工完毕20d后,由桩基检测机构对该桩基工程进行了三组静载荷试验,试验数据见表2:
各桩基试试验点在加荷范围内沉降稳定,曲线变化正常,单桩承载力特征值Ra≥860KPa。
3.3 沉降观测。
在建筑物施工期间及竣工两年来,对建筑物的沉降进行了观测,观测数据表明,沉降较均匀,未超过变形允许值。
4. 结论及其它
4.1 实践证明,载体桩在多层建筑物地基处理中具有很好的经济效益,在同等地质条件下,与钻孔灌注桩相比,载体桩费用约为钻孔灌注桩的65%,且混凝土成桩质量易保证,在莒县具有良好的发展前景。
4.2 对于某些地质条件较好、挤密效果佳的土层,在施工载体桩时,可以不投填充料对桩端土体直接夯实。
4.3 施工时必须根据建筑物所处的地质条件和周围的环境条件,综合考虑施工方法。为减小施工对已建建筑物的影响,可以采用无振感的施工方法进行施工,或者采取适当的减振、隔振措施。
4.4 开挖地槽时应注意不要用挖掘机或推土机等重力机械强行推平,以免造成桩身断裂,开挖易在成桩15d后进行。
参考文献
[1] 《载体桩设计规程》(JGJ135-2007).北京:中国建筑工业出版社,2007.
[2] 《建筑桩基检测技术规范》(JGJ106-2003).北京:中国建筑工业出版社,2004.
[文章编号]1006-7619(2009)06-07-429
[作者简介]庞永强(1977- ),男,工学学士,国家注册岩土工程师,长期从事岩土工程勘察工作。
【关键词】载体桩;软土地基;单桩承载力
Application of vector of pile in a Juxian Engineering
Pang Yong-qiang
(Juxian county investigation Surveying and Mapping Institute Juxian Shandong 276500)
【Abstract】In this paper vector Juxian a pile in the application of engineering as an example to introduce the vector of pile theory, design principles and construction quality control points.
【Key words】Carrier pile; Soft; Pile capacity
载体桩,又称复合载体夯扩桩,指由干硬性混凝土及碎石填充料等经细长锤夯扩而形成的复合载体和钢筋混凝土桩身构成的桩,具有挤密地基,扩大桩端面积的双重作用。复合载体由三部分组成:干硬性混凝土、填充料、挤密土体。填充料是为了增强混凝土桩端下土体的挤密效果而填充的材料。碎砖、碎混凝土块、水泥拌和物、碎石、卵石及矿渣等都可以作为填充料。挤密土体是填充料周围被夯实挤密的土体。载体的构造见图1。
由于载体桩承载力主要来源于载体,且载体桩桩长较短,混凝土质量易保证,因而具有较高
的性价比,所以在工业与民用建筑中得到了广泛应用。本文即以载体桩在某公司车间中的应
用为实例,介绍了载体桩在本地区的应用。
1. 工程概况及场地工程地质条件
1.1 工程概况。
该工程为莒县某公司车间,平面尺寸 56.5×14.5m2 ,五层,框架结构,基础埋深1.5米,单柱荷载2500KN,车间内具有动力荷载。
1.2 场地工程地质条件。
场地内地形平坦,地貌单元为沭河冲积平原Ⅱ级阶地,浅部地层主要为第四纪晚更新世以来形成的粘性土、粉土层,各地基土主要物理力学性质指标见表2。
场地内地下水稳定水位距地表3.0米左右,地下水类型为上层滞水,该层地下水位不稳定,受外界条件影响大,季节性变化较大,地下水对混凝土结构无腐蚀。
1.3 地基与基础方案。
根据建筑物结构、荷载、场地土特征,浅部土层承载力低,压缩性高,天然地基土无法满足建筑物的使用要求,经过多方面论证,最终决定采用载体桩。
2. 设计及施工
载体桩以④层载体桩作为桩端持力层,桩径D=410mm,桩身混凝土强度等级为C25,平均有效桩长(桩身部分)为5.0米,载体桩承载力主要来源于载体,对于桩长小于10米的桩,忽略其侧阻力,以作为安全储备。
2.1 单桩承载力特征值
(1)按土质确定
Ra=fa•Ae = 360×2.4=860kN
式中:fa——经深度修正后的载体桩持力层地基承载力特征值 (KPa),应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)执行;
Ae——载体等效计算面积 (m2),在没有当地经验时其值可按《载体桩设计规程》(JGJ135-2007)中的表4.3.2选用,本工程取2.4。
(2)桩身材料强度验算
N≤ψcfcAp= 0.75×11900×0.13=1160 kN
式中:N——相应于荷载效应基本组合时,作用于载体桩单桩上竖向力设计值 (KPa);
fc——混凝土轴心抗压强度设计值 (KPa),应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定;
Ap——桩身截面面积 (m2);
ψc——成桩工艺系数,桩身为预制桩时取0.8,现场灌注时取0.75。
故设计单桩承载力特征值取Ra=860kN。
2.2 施工质量控制。
施工时采用柱锤夯击,护筒跟进成孔,达到设计标高后,柱锤夯出护筒底一定深度,再分批向孔内投入填充料,用柱锤反复夯实,达到设计要求后再填入混凝土夯击,形成载体,最后再施工混凝土桩身。与其它桩基础相比,载体桩的承载力主要来源于载体,且载体桩为挤土桩,为保证施工质量,在施工中重点做好以下工作:
(1)三击贯入度控制在15mm以内。
(2)施工过程中严格控制相邻桩的上浮量,对于混凝土终凝后的相邻桩,其上浮量控制在15mm左右,对于混凝土处于流动状态的相邻桩,其上浮量控制在40mm左右。
3. 质量检测及沉降观测
3.1 桩身完整性检测。
成桩20d后,由桩基检测机构进行了低应变检测,检测数量为总桩数的10%,全部为Ⅰ类桩或Ⅱ类桩,桩身完整性较好,满足设计要求。
3.2 静载荷试验。
载体桩全部施工完毕20d后,由桩基检测机构对该桩基工程进行了三组静载荷试验,试验数据见表2:
各桩基试试验点在加荷范围内沉降稳定,曲线变化正常,单桩承载力特征值Ra≥860KPa。
3.3 沉降观测。
在建筑物施工期间及竣工两年来,对建筑物的沉降进行了观测,观测数据表明,沉降较均匀,未超过变形允许值。
4. 结论及其它
4.1 实践证明,载体桩在多层建筑物地基处理中具有很好的经济效益,在同等地质条件下,与钻孔灌注桩相比,载体桩费用约为钻孔灌注桩的65%,且混凝土成桩质量易保证,在莒县具有良好的发展前景。
4.2 对于某些地质条件较好、挤密效果佳的土层,在施工载体桩时,可以不投填充料对桩端土体直接夯实。
4.3 施工时必须根据建筑物所处的地质条件和周围的环境条件,综合考虑施工方法。为减小施工对已建建筑物的影响,可以采用无振感的施工方法进行施工,或者采取适当的减振、隔振措施。
4.4 开挖地槽时应注意不要用挖掘机或推土机等重力机械强行推平,以免造成桩身断裂,开挖易在成桩15d后进行。
参考文献
[1] 《载体桩设计规程》(JGJ135-2007).北京:中国建筑工业出版社,2007.
[2] 《建筑桩基检测技术规范》(JGJ106-2003).北京:中国建筑工业出版社,2004.
[文章编号]1006-7619(2009)06-07-429
[作者简介]庞永强(1977- ),男,工学学士,国家注册岩土工程师,长期从事岩土工程勘察工作。