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水泥土搅拌桩植入管桩新型桩基技术

355 2018-08-09 18:16:09

1、背景介绍

在软土地区的多层或高层建筑中,预应力混凝土管桩和钻孔灌注桩是最常用的基础形式。先张法预应力混凝土管桩由于其工厂化生产,成桩质量容易保证、混凝土强度高、承载性能优良、施工速度快、成本相对较低等优点被广泛应用于工业与民用建筑、高架桥梁等工程中;而钻孔灌注桩因具有承载力高、无挤土效应、噪音小等优点,近年来已成为应用较为广泛的桩型。然而,当它们运用到深厚软土地区作为摩擦桩使用时,由于桩周土体工程性质较差而提供的侧摩阻力值较低,在桩身材料强度尚未充分发挥时, 桩周土体已达到其极限强度,导致桩顶沉降过大而无法继续承担荷载,造成桩身材料浪费。与此同时,管桩在施工过程中会产生严重的挤土效应,对周边已有建筑物以及地下管道造成不利影响;非挤土的钻孔灌注桩施工过程中会排出大量泥浆,存在泥浆污染的问题。


2、劲性水泥土搅拌植入管桩技术介绍

劲性水泥土搅拌植入管桩由水泥土搅拌桩、管桩两部分组成。水泥土搅拌桩由大型搅拌杆将水泥浆液从其喷口以高压喷入地基,并强行与原土搅拌,形成大直径水泥土搅拌桩,在水泥土搅拌桩初凝前插入其中管桩,形成复合受力桩的一种新桩型,一般称为劲性搅拌桩,也称为静钻根植桩。根据芯桩相对于搅拌桩的长短 ,可分为短芯劲性搅拌桩和长芯劲性搅拌桩。

劲性水泥土搅拌植入管桩技术介绍

劲性水泥土搅拌植入管桩技术介绍

劲性水泥土搅拌植入管桩技术介绍

该桩型利用水泥土搅拌桩较大的接触面积来提供侧摩阻力,由于水泥土的过渡作用,桩侧摩擦性能较好,而该桩基的桩身强度由内部预制桩控制。这种新型桩基结合了高强混凝土预制桩桩身强度大和水泥土桩侧摩擦性能较好的优点,同时钻孔产生的泥浆在注入水泥浆后形成水泥土而得到充分利用,使得泥浆排放减少;另一方面,靠桩自重植桩,避免了传统预制桩沉桩因外力造成桩身损伤,保证沉桩质量。

该桩型是一种经济有效的新型桩基,在江苏、浙江、上海、天津等软土区域得到应用,相比于传统管桩和钻孔灌注桩都有着明显的优势:避免了锤击和静压沉桩对桩身造成的损伤,避免了传统沉桩桩顶标高不一致造成的截桩,避免了钻孔灌注桩泥浆护壁泥皮、沉渣而造成承载力较低及大量泥浆排放造成的环境污染;成桩后,桩身由水泥土包裹,提高了桩身的耐久性;由于钻孔直径较大,可使大直径预制桩在陆地建筑工程中得到应用。


3、设计

3.1 设计依据

目前规程有江苏省工程建设标准《江苏省劲性复合桩技术规程》(DGJ32/TJ151-2013)、中华人民共和国行业标准《劲性复合桩技术规程》(JGJ/T 327-2014)、浙江省工程建设标准《静钻根植桩基础技术规程》(DB33/T1134-2017)。

水泥土搅拌桩植入管桩新型桩基技术_设计依据_标准规范

3.2 设计

劲性复合桩作为桩基础基桩时应符合下列规定:

当劲性复合桩作为抗拔桩时应选用柔刚复合桩或三元复合桩;桩间距不应小于4 倍内芯直径,且不应小于1. 5 倍外芯直径;桩身承载力及裂缝控制宜按内芯进行验算;内芯应与承台连接。

劲性复合桩单桩竖向抗压承载力设计应符合下列规定:劲性复合桩单桩竖向抗压承载力特征值应根据单桩坚向抗压载荷试验确定;初步设计时,对散刚复合桩可按公式估算,对并取其中的小值:

劲性复合桩单桩竖向抗压承载力设计_规定

劲性复合桩单桩竖向抗压承载力设计_规定

3.3 桩顶连接

劲性复合桩芯桩为管桩(或预制空心方桩)时,与承台连接示意见下图。根据上部结构形式、层数、抗震要求、荷载性质及大小,在内腔填入同等级混凝土,填芯长度应不小于3倍管桩外径(或边长),且不小于1.5m。

劲性复合桩与承台连接示意图_截桩桩顶与承台连接

↑(a)截桩桩顶与承台连接

劲性复合桩与承台连接示意图_不截桩桩顶与承台连接

↑(b)不截桩桩顶与承台连接

劲性复合桩与承台连接示意图

芯桩为实心桩时,与承台连接以及承台配筋按照现行《建筑桩基技术规范》JGJ94执行。


4、复合桩施工

4.1 先施工水泥土桩

施工工艺流程:定位放线→桩位复核→水泥土搅拌桩桩机就位→水泥土搅拌桩桩施工→水泥土搅拌桩桩机移位至下一根桩→水泥土搅拌桩桩机就位→桩位复核→插入PHC高强预应力混凝土管桩施工→水泥土搅拌桩植入管桩成桩。

当水泥土搅拌桩采用干法搅拌工艺时,管桩施工宜在水泥土搅拌桩施工后6h内进行。当水泥土搅拌桩采用湿法工艺时,宜在水泥土搅拌桩成桩12h内打入芯桩。管桩采用空心桩时,底端宜进行封闭。管桩施工前必须重新测放并复核桩位,确保桩位测量误差小于2cm。管桩的制作及施工应符合《建筑桩基技术规范》JGJ94的相关规定。

4.1 先施工管桩

采用静压桩机压入管桩,然后采用长螺旋筒状钻具在管桩外侧旋转压入,边压入,边高压旋喷水泥土;形成桩芯为管桩,外侧为水泥土的劲性水泥土搅拌管桩。

5、桩基检测

劲性复合桩可在成桩后14-28天进行单桩静力载荷试验,以检验其承载力,单位工程的工程桩检测数量不少于同条件下总桩数的0.5~1%,且不应少于3点,当总桩数少于50根时,检测数量不应少于2根。劲性复合桩静载荷试验应符合《建筑基桩检测技术规范》JGJ106的有关规定。试验时宜在管桩桩顶设置桩帽。桩身完整性可采用低应变动测法检测,检测数量应根据现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106。

6、小结

劲芯水泥土复合桩利用大直径的廉价水泥土提供摩阻力和端阻力,由劲芯承担和纵向传递上部荷载。劲芯复合桩可提供承载力不低于同体积的其它刚性桩,而造价大幅度降低,在一定范围内代替造价高,工期长的各种预制,静压桩、钻孔桩。它还克服了打入桩的噪音、挤土和钻孔桩的工期长、泥浆排污及静压桩的进场费用高,场地十分松软时设备无法进场施工等问题。钢筋砼劲芯水泥土复合桩用于基坑支护时,外芯起止水帷幕作用,且由于劲芯的打入使外芯之间的啮合作用加强,抗渗抗剪效果显著,劲芯中的钢筋(或钢管、型钢)主要起抗剪、抗弯、抗拔作用,其分工明确又协调匹配,工期短造价低,经济技术效果十分明显。



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