014_钢筋砼咬合筒形灌注桩在基坑工程应用研究.doc

661 钢筋砼咬合筒形灌注桩在基坑工程中的应用研究吴林权1，吴才德1，孔清华1，孔 超2 (1. 浙江华展工程研究设计院，浙江 宁波 315010；2. 宁波开地建筑科技有限公司，浙江 宁波 315011)摘要：原圆环形桩靴现改进为圆环形带凸边的喇叭形导入软土桩靴，内钢模管进土量提高，咬合处无施工缝，排土管的工作原理，内外钢模管与钢盖板连接，钢盖板留带安装孔的槽口，外钢模管底部焊接凸边及留槽口，钢筋砼咬合筒形灌注桩实施的过程，钢筋砼咬合筒形灌注桩作为基坑围护工程中承受侧向土压力的支护桩，具有大刚度、可充分发挥受弯构件大刚度的截面特性，与常规地下连续墙对比，钢筋与砼均可节省40以上，改善挤土性能，可靠的防渗性能，对于饱和软土地区施工，是三层及三层以上地下室基坑及轨道交通超深站台最经济的围护结构。关键词：咬合；筒形截面；低挤土；支护桩中图分类号：xx 文献标识码：xx 文章编号：xx作者简介：吴林权(1964 )，男，浙江奉化人，硕士，高级工程师，主要从事软黏土力学、地基处理及基坑工程等方面的研究。E-mail: 。Application of occlusal pipe pile cast-in-situ in retaining and protection offoundation excavationWU Lin-quan1, WU Cai-de1, KONG Qing-hua1, KONG Chao1, 2, (1. Zhejianghuazhan Institute of Engineering Research, Ningbo 315010, China; 2.Ningbokaidi Building Technology Co., LTD,Ningbo 315011, China)Abstract: Compared with old pile shoe, the new without any construction has knurled trumpet shape which increased soil going to steel pipe. This paper presents the working principle of earth-removing pipe and the connection between steel pipe and steel cover board. Additionally, notch of steel pipe and steel cover board are analyzed as well as the construction of occlusal pipe pile cast-in-situ. As a retaining pile, occlusal pipe pile cast-in-situ can resist lateral earth pressure in foundation pit engineering. Its section has the characteristics of big stiffness of flexural members fully used. Still, it has performance of improving soil extrusion and reliable seepage control. Compared with underground diaphragm wall, it can save forty percent reinforced concrete at least. So, it is the most economical foundation pit which has no less than three stories underground as well as the extra-deep platform of rail transit. Key words: occlusal; the cylindrical section; low soil extrusion; retaining pile 0 引 言随着沿海各大城市地铁的迅速发展以及城市向地下索要空间的需求，对基坑支护的要求越来越高。采用普通钻孔桩，由于其造价高，效率低，存在泥浆排放等缺点，已不能满足日益发展的需要。钢筋砼咬合筒形灌注桩5的问世，解决了以上问题，为基坑支护的发展提供了新思路。1 钢筋砼咬合筒形灌注桩的技术原理1.1 钢筋砼筒形灌注桩筒简介：钢筋砼筒形灌注桩是由内外不同直径的钢模管组合施工，内外钢模管直差的一半为筒形灌注桩的壁厚，采圆环形钢筋砼桩靴封口沉管挤土施工，因高频振动沉管过程淤质软土液化顺利进入内钢模管内，以圆环中心计算、筒形灌注桩砼体积的55%土体向桩周挤土、45%土体进入内钢模管、由内模管的排土管道穿越筒桩的壁厚及外模管排土至地面，由于排土管连接内外钢模管，阻碍了圆形钢筋骨架从内外钢模管直径差的一半的间隙置入，成为无筋砼的筒形灌注桩，如拆卸排土管，置入圆形钢筋骨架，灌入砼、成为钢筋砼筒形灌注桩，一是拆卸排土管不仅困难、而且内模管满管流动软土流入筒桩砼内影响质量，二是又须重新安装方能施工下一根桩，涉及内模管满管流动软土不仅难以安装、还存在密封的问题。原圆环形桩靴现改进为圆环形带凸边的喇叭形导入软土桩靴，原内管进土量为筒形灌注桩砼体积的45%，现可提高到65%70%，挤土量可大幅度减小，作为地下工程施工中进行深基坑围护的筒形灌注支护桩，涉及桩间土的渗水和漏土问题，须另化大量资金防渗水与防漏土的措施进行施工，采用带凸边钢筋砼筒形灌注桩咬合，均可在二桩砼初凝前完成，咬合处无施工缝。1.2 排土管的设置简介:由图1及图2所示的排土管焊连在连接振动锤的钢盖板上、钢盖板留槽口与内外钢模管吊卦钿栓连接，内模管上口封闭留出土口、排土管扣接内模管的出土口、将内模管的45%土体排至地面，当钢模管沉至设计高程，连振动锤钢盖板上松动与内外钢模管的钿栓及焊接在一起的排土管移位、即可置入圆形钢筋骨架并灌入砼，再将连振动锤钢盖板与内外钢模管的钿栓紧固连接及焊接在钢盖板的排土管就位，振动拔出钢模管即成钢筋砼筒形灌注桩。图1排土管简图Fig. 1 Pipe of pushing soil图2底部凸边做法 Fig. 2 Structure of protruding bottom 1.3 内外钢模管与桩帽连接简介由图4所示，外钢模管（1）外壁与内钢模管（2）内壁的顶端焊接二块带轴孔的钢板（17），在轴孔穿长钿杆（5）及相应垫片（15）止退弹簧（16）及钿帽，用钢轴紧固在钢板（17）。图4中钿杆（5）绕钢轴可转动。钢模管（2）的上口带出土导向的封口钢板焊接封口。，封口钢板留圆形出土孔、孔顶焊接200mm高的钢管、方便套入出土孔的排土管（3）焊接固定。在钢盖板（9）上固定振动锤（6）、由图3钢盖板（9）的外周预留外钢模管（1）钿杆（5）对应位置留槽口（7）以及钢厚顶板（9）与内钢模管（2）钿杆（5）对应位置留带安装孔的槽口（8）。钢模管（1）（2）的上口穿越排土管3处留槽口。图3钢盖板Fig. 3 Structure of steel cover图4钢模管顶部做法Fig. 4 The top of steel tube 由图2中钢模管（1）的底部焊接200mm宽300mm高1000mm长钢板与 顶斜钢板封闭的凸边（4），模管1的底部留500mm高160mm的槽口。钢模管（1）、（2）及凸边（4）的底部为圆环形预制钢筋砼桩靴（10）封口，为增大进土量采用导入坡向将软土导入钢模管（2）内。1.4. 钢筋砼咬合筒形灌注桩实施的过程预制钢筋砼桩靴（10）（见图2）按设计桩位预埋在地面，钢模管（1）（2）套入预制钢筋砼桩靴（10）上，校正垂直，开动高频振动锤（6）（见图1）6钢模管（1）（2）徐徐沉入土层，被振动液化的软土进入钢模管（2）内，钢模管沆入一定深度，钢模管（2）的空间被软土填满，继续沉入钢模管软土通过排土管（3）向外排出，直至设计高程终止，由图1、图4.旋松钢盖板（9）（见图4）及露出的钿杆（5）的钿帽，将钿杆（5）向下旋转180度放手，钢盖板（9）与钢模管（1）（2）脱离，因排土管（3）焊连在钢顶板（9），移位钢顶板（9）及相连的振动锤（6）和排土管（3），钢筋笼按受力方向布设主钢筋及滚动保护层圆轮置入钢模管（1）与钢模管（2）的间隙，灌入砼，吊入钢盖板（9）及相连的振动锤（6）和排土管（3）插入钢模管（1）、（2）上端的槽口、对准钿杆（5）与图（3）钢盖板（9）的槽口（7）、（8）的位置就位安装，检查排土管（3）是否套入钢模管（2）上口封板的出土孔，钿杆（5）与图2中钢顶板（9）的槽口对准，外管钿杆（5）上翻180度进入槽口（7）内管从安装孔将钿杆（5）上提180度进入槽口（8）旋紧细帽，振动拔出钢模管（1）（2）即成平面带凸边的钢筋砼筒形灌注桩。在相邻预制钢筋砼桩靴(10)压凸边150mm预埋，凸边方向出土方向呈反向，避免出土堆积影响桩靴埋设，桩机就位，外内钢模管（1）（2）套入预制钢筋砼桩靴（10），重复上述过程成桩。因前桩凸边砼在初疑前与后桩砼自下向上在振动作用下砼为整体，无施工缝，如桩的垂直度为0.5%，30米深度范围内钢筋砼筒形灌注桩均咬合为整体钢筋砼、为防渗、支护合一的变厚度墙的地下连续墙。2 钢筋砼咬合筒形灌注桩与常规地下连续墙技术经济对比：以宁波市某房地产公司开发的三层地下室为例，地质资料及内力分析详见表1和图5。表1地质资料提供计算参数Table 1 Calculation parameters provided by geological data层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1杂填土0.6018.0-5.0010.002粘性土1.2018.4-29.2013.103淤泥质土1.6017.2-12.808.604粘性土0.6017.9-22.8011.905淤泥7.9016.6-11.608.006淤泥质土5.3018.0-11.6010.307粉砂1.8019.6-11.8029.708粘性土6.0018.6-13.5011.609粘性土3.6017.7-22.6012.0010粘性土4.0019.5-44.2020.302.3 钢筋砼咬合筒形灌注桩与常规地下连续墙经济对比：表2配筋对比Table 2 Comparison of reinforcement 支护桩内力(/m)1500壁厚200钢筋砼咬合筒桩1000厚地下连续墙配筋对比（%）弯矩M（kN-m）计算配筋（mm2/m）计算配筋（mm2/m）对称配筋（mm2/m）（地下连续墙/咬合筒桩）213.87642.1444.0888.1138.31273.21819.8568.21136.3138.61403.041209.1841.21682.4139.15522.131567.51093.52187.0139.52756.812279.51595.73191.4140.00878.192651.91858.23716.4140.14992.723006.22107.74215.4140.221104.413354.82352.74705.3140.26图5最大内力图Fig. 5 The maximum internal force 根据土性指标、三层地下室的基坑开挖深度与地面荷载选择1200 厚地下连续墙为支护结构、将上述参数输入计算程序得出：由开挖至坑底第三道支撑尚未施工时前为控制内力，每延米地下连续墙的最大内力在地表下12.2m处；Mmax1428.82kN.m 1200 厚地下连续墙由表3每米墙宽的截面配筋量为4010 mm2/m。当选用1000厚地下连续墙、Mmax1428.82kN.m从表2可知己超筋了、所以选用1200 厚地下连续墙。采用1500壁厚200钢筋砼咬合筒桩咬合200、桩距1700内力；每延米基坑内力Mmax1428.821.7840.48kN.m：、1500砼筒桩由表2砼咬合筒桩的截面配筋量为2800mm2.1500砼咬合筒形支护桩与1200厚地下连续墙每廷米基坑对比：可节省钢筋为（401028001.7）401058.92。可节省砼为（1.20.89681.7）1.256.04。工程造价可节省4550。表3配筋对比Table 3 Comparison of reinforcement支护桩内力(/m)1800壁厚250钢筋砼咬合筒桩1200厚地下连续墙配筋对比（%）弯矩M（kN-m）计算配筋（mm2/m）计算配筋（mm2/m）对称配筋（mm2/m）（地下连续墙/咬合筒桩）256.644368.45373.47746.9202.72327.852470.35477.64955.3203.10483.648692.85706.391412.8203.91626.556896.9917.241834.5204.54908.1721299.71335.6752671.4205.541053.8281508.81553.653107.3205.951191.2641706.751760.313520.6206.281325.2921900.551962.793925.6206.552.4 施工后验证 在使用中，经监测，桩顶位移基本上控制在30mm以内，满足设计要求。3 结论：钢筋砼筒桩为低挤土型桩,采用高频振动沉管施工,效率高、无泥浆排放、成桩质量稳定、尤其是超大截面具有超大弯刚度、对于饱和软土地区施工地铁、轨通交通超深站台以及多层地下室的基坑围护工程工裎造价等方面具有独特的优势。参考文献：1 GBJ500072002 建筑地基基础设计规范S. 北京：中国建筑工业出版社，2002.(GBJ500072002 Technical code for design of building foundation S. 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