嵌岩桩桩长计算中桩基承载力计算式的探讨

嵌岩桩桩长计算中桩基承载力计算式的探讨 嵌岩桩桩长计算中桩基承载力计算式的探 讨 第32卷第8期 ? 102?2006年4月 山西建筑 SHANXIAR(:HITECrURE V01.32No.8 Apt.2006 文章编号:1009.6825{2006)080102—03 嵌岩桩桩长计算中桩基承载力l计算式的探讨 张海英吴瑗 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 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 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. [2]GB50025—2004,湿陷性黄土地区建筑规范[s]. Discussionoffoundationtreatmentincollapsibleloessarea LIUHong-ytm Abstract:Accordingtothepracticalengineer,thispaperanalysisthefeatureofcollapsibleloe ssandthewayitcomesto.Moreover,italsogive sorlleavailabletreatmentforthiskindofsubsoilandthestepsyoushouldpaymoreattentiondu ringtheconstruction. 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- JT]024—85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JTJ041—2000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JTJ071—85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.JGJ94—94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=u~Jj,,, 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10.500J0.50010.400l0.300l0.200}010010000 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JGJ94—94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JTJ024—85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:1.2×1.67~-.2.0.则[P]=Q/ K=Q/2.0. 2)关于r值的选取应考虑下列因素:JTJ024—85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)08—0104—02 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 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 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.[1]JrrJ041.2000,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[2]JGJ94—94,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]. Onthecalculationformulaofbearingcapacityof pilefoundationinlengthcalculationofrock-socketpile ZHANGHal-yingWUYuan Abstract:Combinedwithpracticeinpilefoundationdesignandbridgeconstruction,inviewo fthelimitationinbearingcapacitycalculationof rock—socketpileinJT1024— 85onesuitablecalculationmethodisintroduced.Theproblemsdeservingattentioninpractic e8reproposedinorder toincreasethereliabilityandecon~aicalefficiencyinpilefoundationdesign. Keywords:axialbearingcapacityofsinglepile,pilefoundation,rock— socketpile,end-bearingpile 收稿日期:2005—11-12 作者简介:王韶光(1978.),男,解放军理工大学工程兵工程学院结构工程专业硕士 研究生,江苏南京210007 尚军雷(1982.),男.解放军理工大学工程兵工程学院硕士研究生,江苏南京210007 范斌(1980一),男,解放军理工大学工程兵工程学院硕士研究生,江苏南京210007