输电线路中后注浆灌注桩技术应用与优化的研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 输电线路中后注浆灌注桩技术应用 与优化的研究 摘要：本文主要介绍了 PPG 后 注浆灌注桩的概念、工作原理及在输电 工程中应用需要注意的一些问题，并提 出了相关的设计观点和建议。 中国论文网 /2/view-12897186.htm 关键词：输电线路 后注浆 灌注 桩 桩基 承载力 Abstract: this paper mainly introduces the concept of the grouting pile after PPG, work principle and application of transmission project in the need to pay attention to, and puts forward some problems related to the design ideas and Suggestions. -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Keywords: transmission lines grouting pile foundation bearing capacity of cast-in-place piles after 中图分类号：U443.15+4 文献标 识码：A 文章编号： 前言 PPG 后注浆灌注桩，这是一种 近年来在建筑行业被广泛采用的新的桩 基型式，应用于北京国家体育场、中央 电视台新址等重要工程，经济合理、安 全可靠，如果将其应用在输电线路中可 以有效解决桩基的造价过高的问题。 1、PPG 桩简介 后注浆灌注桩 （PPG） 是目前 建筑行业极力推广的一种新型的桩基型 式。 PPG 技术最早出现于 1961 年国 外 Maracaibo 大桥工程，北京国家体育 场、中央电视台新址、首都国际机场扩 建等国家重点工程均采用了该技术。 PPG 后注浆技术是在桩体混凝土初凝 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 后，通过在桩底、桩侧用注浆泵将水泥 浆或水泥与其他材料的混合浆液，通过 预置于桩身中的管路压入桩周或桩端土 层中，桩侧注浆会使桩土间界面的几何 和力学条件得以改善，桩端注浆可使桩 底沉渣、施工桩孔时桩端受到扰动的持 力层得到有效的加固或压密，并加固桩 底和桩周一定范围的土体，以大幅度提 高桩的承载力，增强桩承载状态的稳定， 减小桩基沉降。实践证明，后注浆法可 以提高承载力 40%100%，沉降减小 20% 30%。而且适用性特别强，除沉 管灌注桩外均适用 PPG 技术。 2、工作原理 PPG 后注浆桩的增强机理： 1）后注浆对桩侧、桩端土的加 固效应。固化效应：桩底沉渣及桩侧泥 皮因浆液渗入发生物理化学作用而固化。 充填胶结效应：桩侧、桩底的粗粒土因 渗入注浆而显示充填胶结效应，使其强 度显著提高；加筋效应：桩底、桩侧的 细粒土因劈裂注浆形成网状结石，显示 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 加筋效应。 2）后注浆对桩侧阻力、桩端阻 力的增强特征。桩底注浆使端阻力增长 60%以上；由于浆液上扩，桩底注浆使 桩底以上 1020 m 的侧阻力增长 20% 80%；桩底、桩侧复式注浆可使 侧阻、端阻均获得提高。 3、计算公式 PPG 后注浆桩的单桩极限承载 力可按下列公式计算： （1） 式中：si，p 分别为后注浆侧 阻力、 端阻力增强系数， 对于中砂， si 规范取值在 1.72.1 ，p 规范取值 在 2.63.0， 经过这样修正后的单桩 承载力提高很大。 上拔的极限承载力可按下列公式 计算： （2） i 为抗拔系数。同样因为有了侧 阻力增强系数 si，单桩承载力可以达 到原来的 1.42.1 倍。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 4、在输电线路中应用的探讨 4.1 下压承载力计算 PPG 桩的下压同建筑桩基的下 压完全一样，以中砂为例，si 规范取 值在 1.72.1，p 规范取值在 2.63.0，这样修正后的单桩承载力可 提高 1.9 倍左右，理论上可以节省桩长 50%左右，节省混凝土和钢筋量 50%左 右。实际工程中由于土层的不同，综合 起来比普通桩基础承载力可以大 40% 100%，节省混凝土和钢筋量 30% 40%左右。 4.2 上拔承载力计算 从理论上分析，桩侧压力灌浆既 使桩侧的泥皮与土进行了混合与挤密处 理，又使土体与桩身混凝土联结成整体， 浆液硬化后的结石还会在桩侧形成楔体。 这些都会使桩与土之间的磨擦面积增大， 提高侧摩阻力。这一优势可以适用于抗 拔桩设计当中。由于建筑桩基对后注浆 抗拔运用的较少，建议在输电线路工程 中使用时应结合工程实际，通过实验来 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 验证增强系数的取值的合理性问题。 4.3 水平承载力计算 送电线路的桩基是要抵抗很大水 平力的桩基，需要考虑桩侧土稳定计算， 当地表有较厚的淤泥层时，位移和桩侧 土压力会不满足，从而对桩径大小造成 控制，有时需要加大桩径来满足要求， 增加了造价。PPG 桩通过后注浆，桩 侧土被明显压实、加固，抵抗桩侧土压 力的能力明显增大，桩的位移得到控制， 这样可以减小桩径，降低造价。 普通灌注桩有时需要设置连梁来 协调 4 个塔腿抵抗水平力， 采用后注 浆后对桩侧软弱土的固化、加筋效果使 桩侧土压力、桩头位移得到明显改善， 从而使桩间的联梁尺寸可以减小或取消， 降低了造价。 4.4 耐久性问题 抗拔桩与承压桩相比，桩的耐久 性问题需要考虑。线路基础规范要求在 环境对基础有腐蚀作用时混凝土不允许 出现裂缝，桩基础受到上拔力很难做到 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 这一点，或者虽然能做到但桩径加大很 多，经济性较差。采用后注浆工艺后， 可以考虑调整后注浆的施工工序来提高 桩基整体的耐久性。具体在施工中可以 将后注浆的时间调整到对桩基础先施加 一定应力之后， 混凝土受拉超过弹塑 性变形后会开裂，然后进行后注浆，后 注浆的浆液会填补桩身受拉后的产生的 裂缝，对于解决混凝土开裂后钢筋锈蚀 的问题会有一定效果，一定程度上提高 了桩基的耐久性。 4.5 沉降问题 采用 PPG 桩后，沉降量明显减 少（民用建筑工程的实际测量发现最终 沉降量在 10 mm 左右） ，总沉降量可 以降低 20%30%， 这主要是由于采 用后注浆固化了桩底沉渣、虚土，同时 桩端有扩底效应，另一方面，由于注浆 需较高的压力，一般大于 1MPa，相当 于大约 100 m 高的水头压力，对桩端土 进行了预压和加固，因此采用 PPG 后 注浆后由于沉降对上部杆塔产生的附加 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 应力很小。 4.6 桩施工质量问题 灌注桩都存在着桩底沉渣（虚土） 无法清理干净或虚土过厚等问题，因而 制约了其承载能力和工程质量的稳定性。 对于一些桩基施工中出现的塌空等质量 问题，后注浆都可以进行有效的弥补， 提高桩基的安全度。 5、设计中的一些观点和分析 在设计中,首先要针对工程中具体 的地质情况选用合适的桩基础型式。如 果地质条件是粗颗粒的砂质土、碎石土、 卵石等，采用 PPG 后注浆灌注桩尤为 合适，因为 si 修正系数高，承载力的 提高很大，节省材料量的效果很明显。 其次，在设计中要充分利用 PPG 桩的特点， PPG 桩在承压时桩端、 桩侧都可以修正提高，而上拔时只是桩 侧修正，因此 PPG 桩承压时节省材料 量要更明显，而抗拔时要稍差些。 在 工程中可以根据这个特点进行设计，比 如一般的承台桩主要是承压控制，上拔 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 力由于承台自重的抵消而减小，一般不 控制桩长桩径， 采用 PPG 桩正好可 以发挥其承压能力强的特点，能更有效 的减低材料量。对于单桩如果是上拔控 制则只能节省混凝土和钢筋量 20%30%左 右，对于单桩加连梁基础，由于后注浆 后桩侧土压力明显增强，位移减小，故 除了节省桩长外还可以减小连梁的截面 尺寸，有效的降低材料量。 第三，充分利用在桩底或桩 侧一点注浆，通过浆液扩散、蔓延，可 以将桩身 1020 m 范围内侧阻力提高 的特点，合理设计桩长，比如普通灌注 桩桩长 24 m， 改为 PPG 后注浆法后 可将桩数量保持不变，桩长调整为 12 m，这样设置一个桩底注浆即可加固整 个桩身，减少了材料量 50%左右，同 时因为大大缩短了桩的设计长度，方便 了施工，降低了施工费用，缩短了工期， 具有良好的经济效益和社会效益。 以输电线路工程中普通的直线塔 和转角塔的作用力为例，进行计算比较， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 得到经济对比如表 1 所示。 表 1 PPG 桩与普通灌注桩的技 术经济对比分析 从表 1 可以看出 PPG 桩在输电 线路工程中的运用是具有优势的，是经 济性与安全合理性的最佳结合。 6、进一步优化 考虑到输电线路的桩基与建筑上 用的单纯承压桩，有着很大的不同，除 了抵抗下压力外还要抵抗较大的水平力， 因此桩钢筋量明显要大，为了能进一步 降低桩的钢筋用量， 对 PPG 桩进行 了进一步优化，采用了直桩斜插式 PPG 后注浆桩基础，即将桩采用插入 角钢（偏心布置）与铁塔连接，这种方 式的优点是，由于插入角钢是偏心插入 的，在基础顶部有一个偏心距，因此使 竖向力会对桩体产生一个反向的弯矩， 抵消一部分桩端水平作用力对基础的弯 矩，使桩基础的配筋会相应减少，这样 的好处是受力更加合理，柱的偏压、偏 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 拉配筋都相应减少、桩侧土应力也相应 减少，桩顶位移减小，因而基础更加合 理。 这样做的另一个特点是充分利用 了桩基础的桩径比较大， 能将插入角 钢直接埋入基础之中，取消了塔脚板和 地脚螺栓，节省了铁塔钢材，减少了施 工运输总量。 7、优点 通过以上分析得知 PPG 后注浆 桩在输电线路工程中运用具有以下优点： （1）大幅度提高单桩承载力， 单桩承载力可提高 40%100% ，可有 效的减少桩长和桩径，降低工程总造价 25% 35%，工期可缩短 1/3 左右，经 济效益可观，应用前景广阔，对于输电 线路工程中常用的人工挖孔桩等均有良 好的适用性。 （2）有效减少杆塔沉降，实测 数据显示，总沉降量可以降低 20% 30%， 对于耐张塔可以减少拉压 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资