鋼筋混凝土預制小方樁復合樁基

1、鋼筋混凝土預制小方樁復合樁基王緯宜(上海市政工程設(shè)計研究院 ,上海 200092)摘 要 :對鋼筋混凝土預制小方樁復合樁基處理深厚軟弱地基的機理進行分析 ,并結(jié)合工程實例作進一步說明 。關(guān)鍵詞 :鋼筋混凝土預制樁 ;復合樁基 ;軟弱地基 ;設(shè)計中圖分類號 : u443 . 15 文獻標識碼 :a 文章編號 :100927716 (2004) 0420057203的經(jīng)濟和社會效益 。在這種復合樁基中 ,荷載通過承臺傳遞到樁 及地基土上 ,當作用在承臺上的荷載長期標準永 久組合值大于各單樁極限承載力標準值之和時 , 樁分擔相當于各單樁極限承載力標準值之和的荷 載 ,承臺下地基土分擔余下的荷載 ;

2、反之 ,樁承擔 全部荷載 。當樁距達到 56 倍樁身截面邊長時 , 承臺下地基土及樁就能充分發(fā)揮各自獨立狀態(tài)下 的承載能力 。樁除承擔部分外荷載外 ,還可起減 少并控制沉降的作用 。當承臺產(chǎn)生一定沉降時 , 樁能充分發(fā)揮并始終保持其全部極限承載力 ,即 有足夠的“牽制性”,能有效地減少沉降量 。復合樁基承臺下地基土與樁分擔外荷載的規(guī) 律尚與荷載作用時間有密切關(guān)系 。一般在受荷初 期 ,由于承臺下地基土處于不排水狀態(tài) ,有較大的 相對剛度 ,分擔較大一部分荷載 。但隨著其在受 荷過程中的排水與沉降變形 ,承臺上的荷載逐漸 向樁頂轉(zhuǎn)移 ,樁基承擔的荷載則逐漸增加 ,使復合樁基達到樁土共同作用的受力

3、狀態(tài) 。概述鋼筋混凝土預制小方樁復合樁基是指樁基采 用鋼筋混凝土預制小方樁 、考慮基礎(chǔ)承臺下地基 土與預制方樁共同作用 、并按承載力及變形控制 要求確定用樁數(shù)量的低承臺摩擦樁基 ,是介于天 然地基上的淺基礎(chǔ)與常規(guī)低承臺摩擦樁基之間的 一種地基基礎(chǔ)型式 。鋼筋混凝土預制小方樁樁身截面邊長一般為200400 mm ,長細比約在 80 左右 ,樁距大于 56 倍樁身截面邊長 ,適用于較深厚的軟弱地基的 處理 , 滿足地基承載力特別是變形控制的要求 。 對于軟弱地基土的大型貯水構(gòu)筑物 ,這種地基處理方式可以取得良好和效果 。1作用機理分析傳統(tǒng)的樁基僅考慮樁體承受上部結(jié)構(gòu)荷載 , 再通過樁側(cè)摩阻 力 和

4、 樁 端 端 承 力 傳 遞 給 地 基 土 體 ,不考慮基礎(chǔ)承臺底板下地基土對荷載的分擔 作用 。而鋼筋混凝土預制小方樁復合樁基在地基 處理原理中則屬于加筋法 預制小方樁在天然 地基土中作為加筋材料 ,形成豎向增強體 ,在荷載 作用下 ,與土體共同承擔荷載的作用 ,組合成復合 地基以提高地基承載力 ,并減少沉降 。鋼筋混凝 土預制小方樁復合樁基為稀疏布置的摩擦樁基 , 為疏樁基礎(chǔ) 。它充分發(fā)揮了樁間土的作用 ,可以 減少用樁數(shù)量 ,在確保工程安全及滿足使用要求的前提下 ,能使工程造價經(jīng)濟合理 ,可以獲得良好2設(shè)計方法與步驟33 . 1選擇樁端埋深及樁身截面(1) 根據(jù)上部荷載大小和地基土層的

5、組織 ,樁 端盡可能穿過壓縮層范圍內(nèi)壓縮性最高的土層 , 進入壓縮性相對較低 (但不要求十分堅硬) 的持力 層 ,初步確定樁端的埋置深度 。(2) 由樁身結(jié)構(gòu)強度確定的單樁極限承載力 必須大于地基土對單樁的極限承載力選擇樁身截 面尺寸 。3 . 2初步確定承臺底面積及基本平面布置(1) 復合樁基的承臺底面積可按下式初步估 算 :收稿日期 :2004203211作者簡介 :王 緯 宜 ( 19712) , 女 , 上 海 人 , 全 國 一 級 注 冊 結(jié) 構(gòu) 工 程 師 ,從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作 。ac ( fk + gk) /f a式中 :ac 承臺底面積 ( m2 )f a 承臺下地基土承載力特

6、征值fk 相應于荷載效應標準組合時 ,上部結(jié) 構(gòu)傳至承臺頂面的豎向力值gk 承臺自重和承臺上覆土重經(jīng)驗修正系數(shù) ,可取 1 . 51 . 7(2) 根據(jù)初步確定的承臺底面積 ,按承臺底面 以上荷載效應標準永久組合的合力作用點與承臺 底面形心基本重合的要求 ,初步確定承臺平面布 置 。3 . 3 確定復合樁基的樁數(shù)和樁位平面布置(1) 根據(jù)設(shè)計容許沉降量確定需要的樁數(shù) 。 沉降計算原則 :a . 當 p - cac krk 時 , 復 合 樁 基 沉 降 由 以下兩部分計算疊加而成 ; 一部分是樁頂承受荷載 為 rk + gp k 時的 k 根樁樁基的沉降 ; 另一部分是 承臺底面承受荷載為 p

7、 - cac - krk 時下的地基 土沉降 。b. 當 p - cac krk 時 , 復合樁基的 沉 降 即為樁頂承受荷載為 ( p - cac ) / k + gp k 時的 k 根 樁作用下樁基產(chǎn)生的沉降 。ac 承臺底面積 ( m2 )p 承臺頂面荷載效應標準永久組合值c 承臺底面處的地基土自重應力k 樁數(shù)rk 單樁極限承載力標準值gp k 扣除浮力作用 ( 如有) 下的自重標準 值無論是哪一種情況 ,均應使計算所得的沉降變形控制在容許范圍之內(nèi) 。(2) 根據(jù)初選的承臺面積及樁數(shù)進行承臺和 樁基的平面布置 ,并按承臺底面處豎向荷載效應 標準永久組合的合力作用點與樁群形心基本重合 的要

8、求 ,確定樁位平面布置 。如初選的承臺面積 及樁數(shù)適當 ,則可不進行復合樁基的承載力驗算 ; 否則則應對承臺平面作調(diào)整 ,按前述方法重新進 行沉降變形驗算 ,并按本節(jié)所述方法進行承載力 的驗算 ,并使兩者均滿足要求為止 。復合樁基整體承載力應滿足 : fk + gk ( krk + acf a) ; 58 承載力修正系數(shù) ,宜按地區(qū)經(jīng)驗取值 ,可取 0 . 650 . 95 ;(3) 在基礎(chǔ)承臺底面與復合樁基加固區(qū)之間 設(shè)置褥墊層 ,保證預制小方樁與樁間地基土形成 復合地基共同承擔上部荷載 ,改善復合樁基淺層 土的受力狀態(tài) 。褥墊層可取 200300 mm 厚度 , 材料可選用中砂 、粗砂 、

9、級配砂石或碎石 ,分層鋪填 。工程介紹44 . 1 工程概況及工程設(shè)計某工程 場 地 為 一 河 塘 , 其 上 為 一 座 2000 m2清水池構(gòu)筑物 ,平面尺寸為 23 . 4 m 23 . 4 m ,凈高4 . 00 m ,埋深 3 . 60 m ,要求地基承載力達到 70 k pa , 沉降量要求控制在 200 mm 以內(nèi) 。根據(jù)場地工程 地質(zhì)勘探報告 ,土層分布 :層 :素填土 ,主要由耕土 、建筑垃圾夾粘性 土組成 ,高壓縮性 ,層厚 0 . 301 . 50 m 。層 :褐黃色粉質(zhì)粘土 ,含植物根須及鐵錳質(zhì) 氧化物 。局 部 下 部 為 青 灰 色 , 中 等 壓 縮 性 , 層

10、 厚0 . 301 . 50 m 。層 :灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 ,含云母 ,局部夾 有粉砂薄層或粘土 , 局部上部為青灰色 , 高壓縮 性 ,層厚 7 . 409 . 20 m 。層 :灰色淤泥質(zhì)粘土 ,含云母 ,夾有團狀粉 砂 ,高壓縮性 ,層厚 4 . 205 . 50 m 。層 :灰色粘土 ,夾有薄層狀粉砂 ,局部有鐵 錳質(zhì)氧化物 ,高壓縮性 ,層厚 0 . 705 . 40 m 。層 :灰綠色粉質(zhì)粘土 ,含有較多鐵錳質(zhì)氧化 物 ,局部有 薄 層 粉 砂 , 中 等 壓 縮 性 , 層 厚 0 . 90 3 . 00 m 。層 :灰 色 粘 質(zhì) 粉 土 夾 砂 質(zhì) 粘 土 , 含 云 母

11、較 多 ,夾少量粘性土 , 含有機質(zhì) 、腐 殖 質(zhì) , 中 等 壓 縮 性 ,層厚 2 . 7011 . 10 m 。夾層 :灰色粉質(zhì)粘土 ,夾薄層狀粉砂 ,粉質(zhì) 粘土 ,含有機質(zhì) 。中等壓縮性 ,層厚 1 . 7011 . 80 m 。層 :灰色粉質(zhì)粘土 ,含有機質(zhì) ,貝殼碎屑少 量 ,夾薄層砂質(zhì)粉土 ,壓縮性中等 ,未鉆穿 。構(gòu)筑物基礎(chǔ)底面位于河床底部 ,落在 層灰 色淤 泥 質(zhì) 粉 質(zhì) 粘 土 上 , 原 狀 土 承 載 力 特 征 值 為60 k pa ,不能滿足承載力及沉降控制要求 ,需進行地基處理 。經(jīng)計算及 經(jīng) 濟 指 標 比 較 , 采 用 25cm 25cm鋼筋混凝土預制小方

12、樁 ,樁長 15cm ,樁端穿過場 地壓縮性最高的 層 、層淤泥質(zhì)土層 ,進入壓縮 性相對較低承載能力相對較高的 層灰色灰綠色 粉質(zhì)粘 土 層 0 . 60 m 。樁 采 用 梅 花 形 布 置 , 樁 距2 . 80m ,共布置 85 根樁 , 計算求得復合樁基整體 承載力 達 到 85 k pa , 復 合 樁 基 最 大 沉 降 量 141 . 2 mm ,均滿足設(shè)計要求 。4 . 2 復合樁基質(zhì)量檢測4 . 2 . 1 樁身質(zhì)量檢測經(jīng)對全部 85 根樁進行低應變動測 ,結(jié)果表明 , 其中類樁 77 根 ,占總數(shù) 90. 6 % ,類樁 8 根 ,占樁 總數(shù) 9. 4 % ,無 、類樁

13、,成樁質(zhì)量良好 。4 . 2 . 2 樁基承載力質(zhì)量檢測隨機抽取試樁 3 根 ,采用快速維持荷載法進 行單樁承載力試驗 ,靜載試驗結(jié)果見表 1 。試驗 表明各試樁單樁豎向抗壓極限承載力均滿足設(shè)計要求 。表 1 單樁承載力靜載試驗結(jié)果最大加載量( kn)最大沉降量( mm)最大回彈量( mm)極限承載力( kn)基礎(chǔ)名稱試樁樁號回彈率( %)4804804801632564804804807 . 8910 . 108 . 594 . 405 . 724 . 5055 . 7756 . 6352 . 3922000m清水池4 . 2 . 3復合樁基質(zhì)量檢測構(gòu)筑物四角設(shè) 4 個沉降觀測點 ,工程于

14、2003 年 12 月 20 日竣工驗收 ,12 月 25 日投產(chǎn)使用 ,分 期進行沉降觀測 ,最近一次觀測時間為 2004 年 3月 5 日 ,各點累計下沉 10 mm ,滿足設(shè)計要求 。5結(jié)束語鋼筋混凝土預制小方樁復合樁基處理深厚軟弱地基土 ,以控制沉降為主旨 ,兼具提高地基承載力 ,充分發(fā)揮樁間土的作用 ,和常規(guī)低承臺摩擦樁 基相比 ,樁數(shù)少 ,樁距大 ,施工簡便 ,周期快 ,工程 造價最為經(jīng)濟 ,有著良好的經(jīng)濟和社會效益 ,是一 種較為先進的地基處理方法 。城市道橋與防洪投稿須知為進一步提高期刊的質(zhì)量與水平 ,并使其編排標準化 、規(guī)范化 ,特對投稿者提出如下要求 :1 . 來稿請署作者

15、真實姓名 、性別 、出生年月 、民族 、籍貫 、學位 、工作單位 、職務 、職稱 、從事何項工作 及詳細通訊地址 、郵編 、電話 。2 . 文章須寫出摘要 (200 字左右) 、關(guān)鍵詞 (38 個) ,正文一般控制在 30004500 字左右 。文章題 目 、摘要 、關(guān)鍵詞 、作者單位 ,最好有英文譯文 。3 . 插圖清晰 ,數(shù)量盡量少 ,寫出圖名 ,一般只要簡單示意圖 ,大小適當 (少占版面) ;表中各種量及計 量單位一定要填滿 。4 . 計量單位及表示符號一律按中華人民共和國法定計量單位規(guī)定 ,專業(yè)術(shù)語 、各種物理量及參 數(shù)等 ,使用現(xiàn)行的國家標準 、行業(yè)標準和規(guī)范 ,且忌用多個字母構(gòu)成一

16、個量的符號 。5 . 文章內(nèi)容涉及到國家標準 、行業(yè)標準 、規(guī)范規(guī)程時 ,請注意 :一定要用新標準 、新規(guī)范 、新規(guī)程 。6 . 凡撰寫工程技術(shù)總結(jié)的文章 ,望能提供 13 幅彩色工程照片 。7 . 稿件文責由作者 (第一作者) 自負 ;對刊用稿件 ,本刊有權(quán)作文字性修改和刪節(jié) ,如不同意 ,請首 先聲明 。不刊用的稿件 ,不退稿 ,請作者自行留底 。8 . 本刊對具有專利證書或經(jīng)成果鑒定確認為具有創(chuàng)新性成果 (新材料 、新設(shè)計 、新工藝 、新設(shè)備等)的文章 ,將予以優(yōu)先發(fā)表并付給加倍稿酬 。請作者在來稿中附上相關(guān)證書的復印件 。9 . 本刊編輯部對在本刊登載后獲得國家級或省部級獎項的或被國內(nèi)

17、外著名的數(shù)據(jù)庫或檢索期刊 收錄的文章給予一定的獎勵 。請作者在得到獲獎或收錄通知后 ,將有關(guān)證書復印件寄給本刊編輯部 。10 . 因本刊已加入中國學術(shù)期刊 ( 光盤版) 和“中國期刊網(wǎng)”。作者若不同意將文章編入該數(shù)據(jù)庫 ,請投稿時聲明 。 59 blocks to realize t he f unctio nal divisio n and show t hat t he t raffic organizatio n has an important meaning in road designcourse. the aim is for app roaching t he act ual

18、applicatio n of t raffic organizatio n in roads and t he p ractice.key words :road plane , t raffic organizatio n , change lane , t ransitio n zo ne for diversio n , taiyuan cit ybrid ges & structuresdesign and design of l anzhou yanyan bridge over t he huanghe river j i a zhen gj u n ( 42)abstract

19、:the paper int roduces t he overall design of l anzhou yanyan bridge over t he huanghe river in aspect s of t he engi2 neering geology , hydro - meteorology , op tio n design , st ruct ural design and calculatio n etc. it also st udies and states t he technical measures in t he aspect s such as t he

20、 foundatio n , bridge piers , ribs , hanger rod , tie member , lo ngit udinal beams and anti - corrosio n etc.key words : yanyan bridge over t he huanghe river , design and st udy , t ree - span co ntinue , steel pipe co ncrete archbridge , l anzhou citydesign of prest ressed co ncrete rigid frame -

21、 co ntinuous co mbinatio n beam bridge l i u y u n fei , l i m i n g ( 46)abstract :the rigid f rame - co ntinuous co mbinatio n beam bridge is a t ype of bridge t hat is t he co mbinatio n of co ntinuous beam bridge and co ntinuous rigid f rame bridge. according to t he design of t he main bridge o

22、f chuangxin bridge in guiyang , t he paper app roaches to so me key point s in t he design of rigid f rame - co ntinuous co mbinatio n beam bridges.key words :co ntinuous beam , rigid f rame - co ntinuous co mbinatio n beam , vacuum auxiliary grouting , guiyang cit yco mpariso n of bridge design sta

23、ndards bet ween shenzhen and ho ng ko ng hu ang b i n , w u x i n w ang , s hi ch u nb ao ( 51) abstract :the bridge design standard bet ween shenzhen and ho ng ko ng has a greater difference. according to t he design of huanggang - l uo mazhou no . 2 highway bridge , t he paper makes t he systemati

24、c co mpariso n of t he main design stan2 dards bet ween shenzhen and ho ng ko ng and mainly int roduces so me design requirement s of t he standards in ho ng ko ng as well as t he difference bet ween t wo standards.key words :shenzhen , ho ng ko ng , bridge design standard , co mpariso ndesign of steel pipe co ncrete tied arch bridge by met hod of arch first and beam l ate chen hon g ( 54)abstract :according to t he design of zhengp u bridge in qingp u dist rict , shanghai t he paper p