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排桩支护设计的注意事项

364 2021-04-29 16:29:06

一、排桩设计

排桩式围护结构主要指采用钻孔灌注桩或人工挖孔桩组成的墙体。与地下连续墙相比,其优点在于施工工艺简单,成本低,平面布置灵活;缺点是防渗和整体性较差。对于地下水位较高的地区,排桩式围护结构必须与止水帷幕相结合使用,在这种情况下,防水效果的好坏,直接关系到基坑工程的成败,须认真对待。

桩排式围护结构设计是在肯定总体方案的前提下进行的,此时,挖土、围护型式、支撑布置、降水等问题都已确定,围护结构设计的月的是确定围护桩的长度、直径 、排列以及截面配筋,对于坑内降水的基坑,还要设计止水帷幕。

岩土工程

(一)排桩的布置和材料

(1)材料∶钻孔灌注桩通常采用水下浇筑混凝土的施工工艺,混凝土强度等级不宜低于 C20(常取 C30),所用水泥通常为42.5 级或52.5级普通硅酸盐水泥。钢筋常采用Ⅱ级螺纹钢。

(2)桩体布置∶当基坑不考虑防水(或已采取了降水措施时),桩体可按一字形间隔排列或相切排列,间隔排列的间距常取 2.5~3.5 倍的桩径,土质较好时,可利用桩侧"土拱""作用适当扩大桩距;当基坑需考虑防水时。可按—字形搭接排列,也可按间隔或相切排列,外加防水帷幕。

(3)防渗措施;钻孔灌注桩排桩墙体防渗可采取两种方式;,是将钻孔,桩体相互搭接,二是另增设防水抗渗结构。前--种方式对施工要求较高,目由于桩位,桩垂直度等的偏差所引起的墙体渗漏水仍难以完全避免,所以在水位较高的软土地区,一般采用后—种方式,此时,桩体间可留 100~150 mm 的施工间隙。具体的防渗止水方法主要有∶①桩间压密注浆;②)桩间高压旋喷;③)水泥搅拌桩墙。

(二) 确定围护桩的几何尺寸

 1.围护桩的长度

围护桩的长度由基坑底面以上部分利以下部分组成,基坑底面以下部分称为插入深度。插入深度取决于基坑开挖深度和土质条件,所确定的插入深度应满足基坑整体稳定、抗渗流稳定 、抗隆起稳定以及围护墙静力平衡的要求。设计时,先按经验选用,然后进行各种验算。

2.围护桩的直径

围护桩的直径也取决于开挖深度和土质条件,一般根据经验选用。

在钻孔灌注桩合理使用的开挖深度范围内,桩径变化范围为 800~1 100 mm;对于开挖深度在 10 m 以内的基坑,桩径—般不超过 900 mm;开挖深度大于11 m 的基坑。桩径—般不小于1 000mm。

3.排桩式围护结构的折算厚度

排桩式围护结构虽由单个桩体组成,但其受力形式与地下连续墙类似。分析时。可将桩体与壁式地下连续墙按抗弯刚度相等的原则等价为一定厚度的壁式地下墙进行内 力计算,称为等刚度法,可参见图 6-14 和式(6-21)。

4,桩身的构造与配筋

桩身纵向受力主筋一般要求沿圆截面周边均匀布置,最小配筋率为 0.42% 日不少干 6 根,主筋保护层不应小于 50 mm。箍筋宜采用中(6~8)螺旋箍筋,间距一般为200~300 mm,每隔1 500~2 000 mm 应布置一根直径不小于12 mm 的焊接加强箍筋.以增强钢筋笼的整体刚度,有利于钢筋笼吊放和水下浇灌混凝土。钢筋笼底端一般距离孔底 200~ 500 mm。桩身纵向钢筋应按基坑开挖各阶段与地下室施工期间各种工况下桩的弯矩包络图配筋,当地质条件或其他因素复杂时也可按最大弯矩通长配筋。

(1)桩身作为-一个构件,配筋应满足截面承载力的要求。桩身截面的内力主要由土压力产生,计算土压力的抗剪强度指标是标准值、因此求得的桩身内力也是标准值。但截面承载力是由混凝土规范所提供的混凝土和钢筋的强度设计值组成的。这就使得设计表达式两侧设计变量的性质不一致,必须加以调整。

(2)计算桩身内力时-一般按平面问题处理,求得的是每延米围护墙的内力。但桩身截面配筋是按每根桩计算的,这里有一个内力数值的换算问题,即将每延米的内力换算为每根桩的内力。设桩径为d,桩的间距为t,则每根桩的内力等于每延米的内力乘以(dt t),计算时(d+r)以 m 计。

(3)当有可靠措施保证钢筋筹的F确方位时n按弯矩方向采用沿圆周非均匀分布形式配筋;但无可靠措施保证时,宜采用沿圆周均匀配筋以保证安全。

二、锚杆

锚杆是受拉杆件的总称,与围护结构共同作用,从力的传递机制看,锚杆由锚杆头部、拉杆及锚固体 3 个基本部分组成;锚杆头部是将拉杆与围护结构牢固地联结起来,使围护结构的推力可靠地传递到拉杆上大;拉杆是将来自锚杆端部的拉力传递给锚固体;锚固体是将来白拉杆的力通过摩阻抵抗力或支承抵抗力传递至地基。

(一)锚杆层数

锚杆层数取决于土压力分布大小,除能取得合理的平衡外,还应考虑构筑物允许的变形量和施工条件等综合因素。

(二)锚杆间距

锚杆间距应根据土层地质情况、钢材截面所能承受的拉力等进行经济比较后确定。间距太大,将增加腰梁应力,需增加腰梁断面,缩小间距,可使腰梁尺 寸减小,但锚杆又可能会发生相互干扰,产生所谓"群锚效应"。上下两排锚杆的间距不宜小于2.5 m,锚杆的水平间距一般不宜大于4.0 m,也不小于1.5 m,上覆土层的厚度一般也不宜小于4.0 m。

(三)倾角

一般采用水平向下 10°~45°之间数值为宜。如从有效利用锚杆抗拔力的观点,最好使锚杆与侧压力作用方向平行,但实际上,锚杆的设置方向与可锚固土层的位置,挡土结构的位置以及施工条件等有关。锚杆水平分力随着锚杆倾角的增大而减小,倾角太大将降低锚图的效果,而且作用于围护结构上的垂直分力增加,可能造成围护结构和周围地基的沉降。水平向下有利于灌浆所要求的倾斜度。