嵌岩桩桩长计算中桩基承载力计算式的探讨 (2).doc

嵌岩桩桩长计算中桩基承载力计算式的探讨摘要:结合建筑桩基设计及桥梁施工实践,针对JTl02485中的嵌岩桩承载力计算的局限性,介绍了更符合嵌岩桩实 际受力模式的计算方法,并提出了应用中的注意问题,以提高桩基设计的可靠性和经济性. 关键词:单桩轴向承载力,桩基,嵌岩桩,端承桩 中图分类号:TU441.4文献标识码:A 引言 在公路桥梁设计中,由于桩基具有承载力大,沉降小,混凝土 圬工少,施工技术成熟及受环境制约因素较少等优点而被广泛采 用.桩基同时具有单位造价高的不足之处.在实际设计中,设计 人员通常忽视了桩周覆盖土层的作用而不管基岩(未风化层)埋 置深度而过分保守地将桩尖伸入基岩一至数倍桩径,仅有效桩长 (地面或局部冲刷线以下的桩长)就达二十几米以上.在很大程 度上造成了材料的浪费,提高了桥梁工程的造价.这种情况的出 然后根据所选用的夯(或压)实设备,在最优或接近最优含水量下 分层回填,分层夯(或压)实至设计标高.灰土垫层中的消石灰与 土的体积配合比,宜为2:8或3:7,在本工程中建议采用3:7. b.严格控制地基土的含水量,对于含水量较大,或曾局部基 坑进水者,要采取相应的措施(如晾晒等). c.垫层处理的宽度要达到规范要求,应超过基础边缘不得小 于厚度的30%,并不得小于0.3m.这样使碾压设备能充分碾压 到位,还使形成的垫层压实度产生差异. d.严把质量关,施工中碾压分层的厚度不宜大于30LTI1,并逐层检测压实度,达到设计规范要求. 3.2深层搅拌桩法 1)深层搅拌桩是复合地基的一种,近几年在黄土地区应用比 较广泛,可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土.它具有施工 简便,快捷,无振动,基本不挤土,低噪音等特点. 深层搅拌桩的固化材料有石灰,水泥等,一般都采用后者作 固化材料.其加固机理是将水泥掺入粘土后,与粘土中的水分发 生水解和水化反应,进而与具有一定活性的粘土颗粒反应生成不 溶于水的稳定结晶化合物,这些新生成的化合物在水中或空气中 发生凝硬反应,使水泥有一定的强度,从而使地基土达到承载的 要求.深层搅拌桩的施工方法有干法施工和湿法施工两种,干法 施工就是粉喷桩,其工艺是用压缩空气将固化材料通过深层搅 拌机械喷入土中并搅拌而成.因为输入的是水泥干粉,因此必然 对土的天然含水量有一定的要求,如果土的含水量较低时,很容 现与1985年由交通部公路规划设计院制定的现行JTJ02485公 路桥涵地基与基础设计规范第4.3.4条嵌岩桩单桩轴向容许承 载力P=(ClA+C2)R(4.3.4)计算式及其有关基岩的定 义有直接关系.结合建筑桩基设计及桥梁施工实践认为该计算 式针对嵌岩桩有一定的适用局限性并提出更为符合嵌岩桩实际 受力模式的计算方法,以期达到在满足使用功能的前提下减小桥 梁桩长,降低桥梁造价的目的. 1两种桩基单桩轴向承载力计算模式 易出现桩体中心固化不充分,强度低的现象,严重的甚至根本没 有强度.在某些含水量较高的土层中也会出现类似的情况.因 此,应用粉喷桩的土层中含水量应超过30%,在饱和土层或地下 水位以下的土层中应用更好. 2)湿法施工是将水泥搅拌成浆后注入土中的方法.水泥浆 通过柱塞式泥浆泵强制注入,除非特殊情况很少断浆,施工中一 般采用预搅下沉时就喷浆的工艺,因此桩体的均匀性比干法施工 好.但喷浆增加了水泥土的含水量,强度会受到一定影响,实际应 用时需根据土的工程性质,尤其是含水量情况做出适当的选择. 4结语 上述两种湿陷性黄土地基的处理方法,近年来在铁路公路建 设中被广泛使用,都取得了良好的效果.随着科学技术的迅速发 展,对新型材料的研究使用,对湿陷性黄土地基的处理方法越来 越多,也有了一定的施工经验. 在近十几年开始采用的挤密法,预浸水法以及对既有建筑物 地基加固的单液硅化法和碱液加固法等,都不失为好方法.但不 管是采用哪种方法,只要有严密的质量控制手段,都可能经济而 有效地获得期望的效果. 参考文献: 1钱鸿缙,王继唐.湿陷性黄土地基M.北京:中国建筑工业出 版社.1985.8284. 2GB500252004,湿陷性黄土地区建筑规范s. Discussionoffoundationtreatmentincollapsibleloessarea LIUHong-ytm Abstract:Accordingtothepracticalengineer,thispaperanalysisthefeatureofcollapsibleloessandthewayitcomesto.Moreover,italsogive sorlleavailabletreatmentforthiskindofsubsoilandthestepsyoushouldpaymoreattentionduringtheconstruction. Keywords:collapsibleloess,foundationtreatment,deepmixingpile 收稿日期:2005.10.14 作者简介:张海英(1977.),女,助工,河南省交通规划勘察设计院,河南郑州450052 吴瑷(1973一),女,助工,河南省交通规划勘察设计院,河南郑州450052 誊筝膂张海英等:嵌岩桩桩长计算中桩基承载力计算式的探讨?103- JT02485公路桥涵地基与基础设计规范第4.3.4条关于嵌 岩桩单桩轴向容许承载力的计算式为:P=(ClA+c2Uh). 此计算式中未考虑基岩上覆土层与桩的摩阻作用,且关于基岩的 定义局限于未风化层,这样将造成桩的长度主要由基岩的埋置深 度所决定.嵌岩桩的工作原理与桩的长细比,桩底岩土与桩周土 的刚性比以及桩的成孑L工艺都有很大关系.该式的计算中采用 的桩的受力模式仅适合支承于基岩表面或嵌入基岩的短粗桩,并 不符合一般桥梁桩基的实际工作原理. 关于嵌岩桩以往有这样一种概念:凡嵌岩桩必为端承桩,凡 端承桩的极限承载力均不考虑上覆土层的摩擦阻力.其理由是 端承桩只有桩尖支承力而无桩侧摩阻力,因为桩与上覆土层无相 对移动.事实上这一概念仅适用于支承或嵌于岩层的短粗桩,工 程实际中大多数嵌岩桩与上覆土层的相对滑移是客观存在的. 首先混凝土桩的弹性压缩是绝对存在的;其次是源于桩底的沉 陷.按JTJ0412000公路桥涵施工技术规范表6.8.3规定桩底 钻碴沉淀厚度.摩擦桩符合设计要求: 当无设计要求时:对于直径不大于1.5m的桩,沉淀厚度不 大于300iflrfl. 对桩径大于1.5m或桩长大于40m或土质较差的桩沉淀厚 度不大于500rflrn. 支承桩不大于设计规定. 按JTJ07185公路工程质量检验评定标准表6.1.2支承桩 允许钻碴沉淀厚度为50iflrfl.既然桩尖有钻碴沉淀,就不可能没 有桩尖沉陷(至少有桩底岩层的弹性压缩).因此桩与桩周土的 相对滑移是客观存在的.既然有相对滑移,上覆土层与桩侧必然 产生摩阻力.它的作用在设计中不应被忽视.上覆土层侧阻力 不仅不应忽视,而且分担着大部分极限荷载.图1说明了有上覆 土层的嵌岩桩工作机理,桩基无论嵌入新鲜岩层与否,上覆土层 摩阻力总是桩基承载力的主要部分. 淤泥 粗 亚粘 擀泥质韧 岩残积 风化泥 质砂岩 泥质 砂岩 Q/kN 1(】0o200o3000 a)嵌人强风化岩 O以 10003000500070009000 佃b)嵌入新鲜基岩 图1嵌岩灌注桩荷载传递曲线 基于上述分析,建议在进行桥梁单桩轴向受压容许承载力计 算时,应充分考虑桩周土的摩阻作用.JGJ9494建筑桩基技术 规范第5.2.11条有了考虑桩周土摩阻力的较成熟的计算式.附 建筑桩基技术规范5.2.11条. 5.2.11嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值,由桩周土总侧 阻,嵌岩段总侧阻和总端阻三部分组成.当根据室内试验结果确 定单桩竖向极限承载力标准值时,可按下式计算: Q=Q+Q+Q越, Q=iqsikli, 1 Q=uJj, Q肚:p. 式中:Q,Q,Q越分别为土的总极限侧阻力,嵌岩段总极限 侧阻力,总极限端阻力标准值; ,覆盖层第i层土的侧阻力发挥系数;当桩的长径比 不大(z<30),桩端置于新鲜或微风化硬质岩中且 桩底无沉渣时,对于粘性土,粉土取矗=0.8;对于砂 类土及碎石类土,取矗=0.7;对于其他情况,取矗 =1: 桩周第i层土的极限侧阻力标准值,根据成桩工艺 按表5.2.8-1取值; 厶岩石饱和单轴抗压强度标准值,对于粘土质岩取天 然湿度单轴抗压强度标准值; ,桩身嵌岩(中等风化,微风化,新鲜基岩)深度,超过 5d时,取h=5d;当岩层表面倾斜时,以坡下方的嵌 岩深度为准; ,嵌岩段侧阻力和端阻力修正系数,与嵌岩深径比 h/d有关,按表1采用. 襄1嵌岩段侧阻和端阻修正系数 嵌岩深径比loolo.5llI2l3I4J?5 侧阻修正系数,lo.oooIo.025l0.05510.070l0.06510.062l0.050 端阻修正系数10.500J0.50010.400l0.300l0.200010010000 注:当嵌岩段为中等风化岩时,表中数值乘以0.9折减 2应注意的问题 1)两种规范在设计上对单桩轴向承载力取值的不同习惯. 按JGJ9494建筑桩基技术规范第5.2.11条的计算式计算 所得的Q为单桩竖向极限承载力标准值,而JTJ02485公路桥 涵地基与基础设计规范第4.3.4条计算式.P=(c1A+ C2)兄(4.3.4)为嵌岩桩单桩轴向容许承载力.桥梁桩基设计 习惯都采用容许承载力.为求统一需将Q换算为容许承载力. 换算关系式为P=Q/K,其中K为安全系数.安全系数K 值的确定:K=70,其中70为地基重要性系数取1.2,为抗力 分项系数取1.65,1.67,则K:1.21.67-.2.0.则P=Q/ K=Q/2.0. 2)关于r值的选取应考虑下列因素:JTJ02485公路桥涵地 基与基础设计规范数值根据我国20世纪60年代,80年代早期 钻孔灌注桩荷载试验结果,这时我国钻孔灌注桩技术尚属发展初 期,钻孔采用正循环方式,泥浆比重偏大,孔壁质量不好,钻孔时 间长,桩周土多被扰动,检测桩周摩阻力一般均较近来各大桥试 桩实测值小:按前苏联关于钻孔灌注桩的设计规范规定,桩周土 层摩阻力除取决于土层性质外,还与土层在桩周所处深度有关, 而同一性质土层在不同深度摩阻力是不同的,土层摩阻力随深度 增加而增加.据我国岩土工程勘察现有水平,一般由勘察单位建 议的桩周土摩阻力均过于保守,设计时宜分析采用. 3展望 由于掌握的有关桥梁桩基实体受力模式资料有限,且在全国 范围内分布不够均匀,许多地区甚至是空白,若要对桩基有更为明 署糙一亚混强安 _68m也HM培? O2寸第32卷第8期 ?104?2006年4月 山西建筑 SHANXIARCHITECTURE VoI.32No.8 Apr.2006 ? 施工技术? 文章鳙号:1009.6825(2006)08010402 混凝土裂缝的成因及预防措施 王韶光尚军雷范斌 摘要:介绍了混凝土裂缝问题的严重性,分析了混凝土裂缝产生的原因,从设计,材料及配合比,施工方面提出了混凝 土裂缝的预防措施,以减少裂缝产生的概率,从而提高建筑工程质量. 关键词:裂缝,混凝土,设计,工程质量 中田分类号:TU755.7文献标识码:A 改革开放二十多年来,随着整个国民经济的持续发展,尤其 是中国加入WTO后,我国建筑业的飞速发展,建筑商品化生产也 愈加深入,并取得了辉煌的成就,高楼四处林立.国内泵送混凝 土使用量年年急增,许多工程都采用泵送混凝土施工工艺,使得 工程施工速度比以往采用现场搅拌有很大提高,并且大大降低了 现场搅拌发出噪音对周围环境的污染.然而,任何事物矛盾的统 一 体.当一方面问题得到解决时,另一方面的问题又出现了,因此 在大规模建设取得巨大成就的时候,同时也看到了很多伴随而来 的工程质量问题,并且近年来日趋增多,它已影响到人们的正常 生活和生产,并且困扰着许多房地产开发部门以及工程技术人 员.因此,混凝土裂缝是个亟待解决的技术难题. 1混凝土裂缝产生的原因 1.1塑性裂缝 它是由于混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,受到风吹日晒, 表面游离水分蒸发过快,体积急剧收缩,而此时混凝土早期强度 低,不能抵抗这种变形能力,导致开裂.另外,使用收缩率较大的 水泥和使用过量的细砂和粉砂以及水灰比过大,模板过于干燥也 会导致塑性裂缝.这种裂缝有两类:一类是塑性沉降裂缝,是由 于固体颗粒沉降时受到阻碍而产生的;另一类是塑性收缩裂缝, 产生的主要原因是快速干燥,当蒸发速率超过泌水速率时混凝土 表面干燥,这是产生塑性收缩裂缝的基本原因. 1.2温度裂缝 温度裂缝多源于较大温差.特别是大体积混凝土施工,在浇 灌后,混凝土硬化期间放出大量水化热,内部温度不断上升,使混 凝土内部和表面温差很大. 当温度出现非均匀变化时,如施工中过早拆除模板,冬季施 工中过早拆除温保层,或受到寒流袭击,都会导致混凝土表面急 剧的温度变化,使其因降温而收缩.此时,混凝土表面受内应力 的约束,产生很大拉应力,而混凝土早期抗拉强度和弹性模量又 很低,因此出现裂缝.对梁板而言,当板受到高温时,梁会出现裂 缝,当梁的伸长率超过板时板就会出现裂缝. 1.3收缩裂缝 1.3+1塑性收缩裂缝 裂缝产生的主要原因是混凝土在塑性状态时,表面水分蒸发 过快,产生了急剧的体积收缩.而蒸发速度与风速,相对湿度,混 凝土表面空气温度以及自身的温度有关.风力大,温度高,水分 蒸发速度则快.可归纳为以下几点: 1)混凝土的流态.2)混凝土本身组成.3)成型振捣条件及 温度. 1.3.2沉降收缩裂缝 裂缝产生的原因是混凝土浇捣后,骨料颗粒沉落,水分上升, 受到钢筋或埋设件或大的粗骨料阻挡,而使混凝土互相分离,或 混凝土本身组成材料沉落不均造成开裂;斜坡上的混凝土由于重 力向下流动而开裂;门窗上角由于新浇混凝土在门窗两侧沉陷较 确的认识,有待有关方面进一步地加大对桥梁桩基实体受力模式参考文献: 的试验研究,提高桥梁桩基设计的可靠性和经济性.原JTJ024.1JrrJ041.2000,公路桥涵施工技术规范s. 85公路桥涵地基与基础设计规范需要尽快完善,以适应现代科技2JGJ9494,建筑桩基技术规范S. 发展的需要.3叫T024.85,公路桥涵地基与基础设计规范s. 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