沉管式矩形灌注桩在深基坑工程应用研究.doc

沉管式矩形灌注桩在深基坑工程应用研究 孔红斌 范新庭 吴林权孔清华 浙江岩土基础工程公司宁波315011浙江华展工程研究设计院宁波315010提要：深基坑围护工程中承受侧向土压力的支护桩，矩形或形截面可充分发挥受弯构件的截面特性，与圆形截面支护桩对比可节省钢筋3540，砼可节省12，研究成桩装置与质保体系及消除挤土影响的措施，经基坑工程应用验证受力性能好，桩的质量可靠。关楗词： 矩形加翼 形截面 沉桩挤土 支护桩1. 沉管式矩形灌注桩与圆形桩计算对比：11矩形250450与426沉管灌注桩截面计算配筋与配筋对比 表1-1 支护桩内力矩形沉管桩 250450圆形沉管桩426配筋对比（%）弯矩M（KNm）计算配筋（mm2）按M包络图配（mm2）计算配筋（mm2）（圆形/矩形）36.64305.6427.84700.34163.7 45.83386.17540.64 896.37165.8 59.8512.06716.88 1205.29168.1 79.23694.83972.76 1653.71170.0 93.03830.781163.09 1983.62170.5 112.921037.231452.12 2473.24170.3 132.461254.431756.20 2968.19169.0 1401342.771879.88 3162.39168.2 1501464.442050.22 3422.48166.9 12矩形350600与600钻孔灌注桩截面计算配筋与配筋对比 表1-2 支护桩内力矩形沉管桩 350600钻孔灌注桩600配筋对比（%）弯矩M（KNm）计算配筋（mm2）按M包络图配（mm2）计算配筋（mm2）（圆形/矩形）60.06362.7507.78763.16150.372.78441.78618.492937.46151.692.91568.68796.1521219.77153.2120.58746.811045.5341619.4154.9147.58925.031295.0422020.77156.0181.711571619.82542.44157.0212.771375.441925.6163030.01157.4244.841608.892252.4463544.47157.4275.541840.832577.1624046.66157.0304.412067.392894.3464526.85156.4335.22476.83467.525046.56145.5364.042565.893592.2465540154.22.沉管式矩形支护灌注桩施工：2.1沉管式矩形支护灌注桩（呈T形截面）：2.1.1. 沉管式矩形支护灌注桩（呈T形截面）的钢模管： 图1 图2 图3 图4 图5 图6 基坑内沉管式矩形（T形）砼支护灌注桩有预制砼可脱卸桩靴如图2图3封管底或钢制活瓣桩靴封底、采用常规的沉管灌注桩相同工艺与质量保证体糸，由图1可知、为使桩间土稳定、不产生漏土，在钢模管底部按T形截面要求、在钢模管截面长边边端与短边外平焊接对称的钢制凸边，长度不少于0.8m、满足上拔钢模管凸边在土中滑移长度的护壁作用，重要的是钢模管内砼自重压力的控制，一般控制钢模管内的砼顶面标高，在地面下2m以下的拔管施工，制钢模管内的砼顶面标高不低于地面标高，因土的重度1718立方米、砼的重度为24立方米，钢模管内砼自重压力足以充填凸边在土中滑移长度内留出的空间，达到要求的T形截面。图4拔出钢模管的施工过程，基坑支护桩排列如图6，图5为截面尺寸与配筋。2.1.2. 沉管式矩形与T形砼支护灌注桩的挤土影响控制：挤土影响的控制主要第一控制土体位移量确定桩施工间隔距离，第二控制沉管挤土超静孔隙水压力累加。2.1.2.1.控制土体位移量计算：1平面扩散理论计算：图7. 周围土体所产生的位移式中：土体的水平位移，注入土体中的混凝土的量250450矩形桩，桩中心距500：.隔3打1，n=3对相邻桩产生最大变形量为11.8mm。 .隔4打1，n=4对相邻桩产生最大变形量为8.9mm。.隔5打1，n=5对相邻桩产生最大变形量为7.1mm。2.小孔扩散理论计算：参见黄院雄的理论来进行计算：式中：等代圆的半径； 桩的长度；桩周土体同桩轴线的距离；计算点的深度。（由于土体表面处竖向荷载所产的水平位移很小，可以不考虑）.250450矩形桩，桩中心距500：.隔3打1，n=3对相邻桩产生最大变形量为2.97mm。.隔4打1，n=4对相邻桩产生最大变形量为2.22mm。.隔5打1，n=5对相邻桩产生最大变形量为1.77mm。2.1.3.控制沉管挤土超静孔隙水压力累加：控制沉管挤土超静孔隙水压力累加、主要控制相邻桩施工的间隔时间、间隔时间超过三天、前桩沉管施工挤土产生的超静孔隙水压力己基本消失、施工相邻桩仅产生本身桩的超静孔隙水压力，不会与前桩超静孔隙水压力叠加，而且前桩砼强度己达50、也不会因后桩施工挤土位移对前桩质量的影响、沿基坑周边隔3打1施工程序、前桩超静孔隙水压力己完全消失、始终保持12天沉入桩产生的超静孔隙水压力，不会造成土体位移对桩与环境影响。3.工程实例与经济对比：3.1.工程实例：3.1.1.工程地质提供计算参数：土名 重度 立方米 度杂填土 17 0 20粘土 19.6 40.7 20.6淤质粘土 17.7 12.4 10.0淤质粘土 17.7 12.3 9.5粉质夹淤质粘土 17.5 8.0 8.5粉质粘土 19.6 44.3 22.6地面荷载为20 3.1.2.支护桩截面配筋：250450矩形（呈T形截面）沉管灌注支护桩在原宁波中原房地产公司阳光地块的单层地下室基坑（开挖深度5.8m）中应用，同一基坑与600钻孔灌注支护桩并存，每延米基坑内力：Mmax=230.5(kN-m)，Mmim=80.3(kN-m)。1.2250450矩形（呈T形截面）沉管灌注支护桩：250450矩形（呈T形截面）沉管灌注支护桩桩距 550、支护桩计算内力：Mmax=230.50.55= 126.77(kN-m)，Mmim=80.30.55= 44.165(kN-m)，截面为型、按受力弯矩包络不对称配筋，由表1-1 Mmax=126.77(kN-m)，钢筋面积1230（mm2）实际配筋225118钢筋面积1235（mm2）1230（mm2）。Mmim= 44.165(kN-m)，钢筋面积385（mm2）、实际配筋216钢筋面积402（mm2）385（mm2），截面总钢筋面积12354021637（mm2）2. 600钻孔灌注支护桩：600钻孔灌注支护桩700支护桩计算内力：Mmax=230.50.7= 161.35(kN-m)，圆形截面按Mmax计算均布配筋，由表1-2由Mmax插入计算圆形截面钢筋面积2340（mm2）。实际配筋820、钢筋面积2513（mm2）2340（mm2）3.1.3.经济对比：600钻孔灌注支护桩的钢筋面积2513（mm2），截面砼为0.2827。250450矩形（呈T形截面）沉管灌注支护桩的钢筋面积1637（mm2），截面砼为0.122，相同桩长。1. 每延米基坑用钢筋量：600钻孔灌注支护桩 25130.73590（mm2）。250450矩形沉管灌注支护桩16370.552976（mm2）。2. 每延米基坑砼量：600钻孔灌注支护桩0.28270.70.404。250450矩形沉管灌注支护桩0.1220.550.222。3. 每延米基坑用材对比：每延米基坑对比结果、250450矩形沉管灌注支护桩可节省以下百分比：钢筋：（35902976）359017.1。砼：（0.4040.222）0.40445.054. 支护桩每延米基坑造价对比：根据市场接受价立方米支护桩均按1000元计，可降低支护桩造价45.054.基坑开挖验证支护桩：250450矩形沉管灌注支护桩与600钻孔灌注支护桩在同一基坑、从土方开挖开始监测、桩排式内撑支护体系总的变形小、整体性好、矩形沉管灌注支护桩的桩距局部存在过大、未发现漏土情况、见图8、目前基坑工程基本完成， 图8通过支护桩在基坑中应用经土方开挖验证，矩形沉管灌注桩的技术是成熟的，用于基坑围护工程是安全的，具有显著的经济性，节省资源即为节能，大比例降低基坑围护工程造价的重要意义。参考文献：建筑地基基础设计规范50007-2002 中国建筑工业出版社建筑地基基础设计规范33/1001-2003 10252-2003 浙江大学出版社建筑基坑支护技