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預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用(王離)第一頁(yè),共101頁(yè)。內(nèi)容提要一、管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工的基本概念二、管樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)三、管樁基礎(chǔ)施工的幾個(gè)問(wèn)題第二頁(yè),共101頁(yè)。一、管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工的基本概念1.1遵從的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和理念1.2管樁的規(guī)格和型號(hào)1.3管樁的接頭1.4管樁的樁尖1.5管樁基礎(chǔ)施工方法1.6管樁樁端持力層的選擇1.7管樁不宜采用或慎用的地質(zhì)條件1.8
管樁的選用原則(廣東做法)1.9管樁基礎(chǔ)的防腐蝕措施(廣東做法)1.10管樁樁身豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值第三頁(yè),共101頁(yè)。
1.1遵從的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和理念
可遵從的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn):預(yù)應(yīng)力管樁的產(chǎn)品質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是:《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》GB13476-1999,2008年已作修訂,新標(biāo)準(zhǔn)今年會(huì)發(fā)布實(shí)施,編號(hào)為GB13476-2009.管樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)規(guī)范有:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002;行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008;各省(市)地方標(biāo)準(zhǔn)《管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》,其中浙江、福建、遼寧、云南、黑龍江、湖北、吉林、廣西、廣東等省(市)都陸續(xù)出臺(tái)了有關(guān)規(guī)程;如:廣東省標(biāo)準(zhǔn)《錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》DBJ/T15-22-2008;廣東省標(biāo)準(zhǔn)《靜壓式預(yù)制混凝土樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》(在編)。第四頁(yè),共101頁(yè)?;A(chǔ)設(shè)計(jì)的一些理念:工程地質(zhì)各地千變?nèi)f化,因此,基礎(chǔ)工程也是要因地制宜。國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是管全國(guó)的,當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)是十分寶貴的,要尊重當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)。規(guī)范(規(guī)程)中的技術(shù)水平不是最先進(jìn)的,是成熟技術(shù)、通用技術(shù)的總結(jié),對(duì)初入行的工程技術(shù)人員起一個(gè)引導(dǎo)和規(guī)范的作用,“照樣畫(huà)葫蘆”不會(huì)出大偏差。規(guī)范(規(guī)程)往往與采用新技術(shù)有矛盾。工程師要學(xué)會(huì)“將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化”的本領(lǐng)。有人說(shuō)搞地基基礎(chǔ),“三分靠理論,七分靠經(jīng)驗(yàn)”,這是對(duì)的,但我認(rèn)為:“三分靠理論,五分靠經(jīng)驗(yàn),還有兩分運(yùn)氣在里邊!”第五頁(yè),共101頁(yè)。1.2管樁規(guī)格和型號(hào)
按外徑分為:300、400、500、600、以及700、800、1000、1200、1300、1400mm等規(guī)格。
常用管樁外徑:300、400、500、600mm
按混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力值和管樁的抗彎性能分為:
A、AB、B和C型
有效預(yù)壓應(yīng)力值分別為:
A型4.0MPaAB型6.0MPaB型8.0MPaC型10.0MPa
第六頁(yè),共101頁(yè)。常用PHC管樁的構(gòu)造和承載力外徑(mm)壁厚(mm)砼強(qiáng)度等級(jí)承載力特征值(kN)節(jié)長(zhǎng)(m)適應(yīng)樓層(層)Φ30070C80600-9005-113-9Φ40095C80900-17005-123-15Φ500100C801800-23005-1410-25125C802000-27005-1520-28Φ600110C802200-30006-1520-30130C802500-35006-1520-35第七頁(yè),共101頁(yè)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求,新的國(guó)家管樁標(biāo)準(zhǔn)GB13476-2009對(duì)管樁的保護(hù)層厚度加大了許多,主要是提高管樁基礎(chǔ)的耐久性,延長(zhǎng)建(構(gòu))筑物的使用年限。新標(biāo)準(zhǔn)是這樣規(guī)定的:
外經(jīng)300mm管樁預(yù)應(yīng)力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不得小于25mm,其余規(guī)格管樁預(yù)應(yīng)力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不得小于40mm。
注:用于特殊要求環(huán)境下的管樁,保護(hù)層厚度應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程的要求。第八頁(yè),共101頁(yè)。管樁的保護(hù)層與預(yù)制混凝土實(shí)心方樁的保護(hù)層有些不同,實(shí)心方樁只有一個(gè)外保護(hù)層,管樁是空心的,因此,有個(gè)內(nèi)外保護(hù)層問(wèn)題,內(nèi)外保護(hù)層的要求應(yīng)是一樣的。另外,保護(hù)層厚度從主筋的外邊算起,還是從主筋外面的箍筋表面算起,從防腐蝕機(jī)理看,應(yīng)從箍筋表面算起,國(guó)標(biāo)《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50046–2008是這樣規(guī)定的:保護(hù)層厚度不應(yīng)小于35mm。而管樁標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)層是按預(yù)應(yīng)力鋼筋表面算起,不應(yīng)小于40mm,對(duì)于常用管樁來(lái)說(shuō),還是符合防腐要求的。第九頁(yè),共101頁(yè)。
舊標(biāo)準(zhǔn)是以預(yù)應(yīng)力鋼筋外的混凝土厚度作為混凝土保護(hù)層厚度,規(guī)定不小于25mm,顯然,新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)保護(hù)層厚度有較大的變動(dòng)。因φ300管樁壁厚只有70mm,預(yù)應(yīng)力鋼筋放在壁中間也達(dá)不到要求,所以還維持原樣。因此φ300管樁只能用于次要工程。由于保護(hù)層厚度加大,相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置位置要內(nèi)移,而管樁抗裂彎矩和極限彎矩值比原來(lái)略有提高,所以鋼筋用量要適當(dāng)增加。新標(biāo)準(zhǔn)中還列出了各種規(guī)格管樁的最小配筋面積,這是舊標(biāo)準(zhǔn)所沒(méi)有的。第十頁(yè),共101頁(yè)。目前主要是電焊接頭電焊接頭坡口示意圖外徑
d端頭板板厚ts坡口(高×寬)
w×a300164×10400184.5×11500184.5×11550204.5×1160020(4.5~5)×(11~12)t1ts1.3管樁的接頭第十一頁(yè),共101頁(yè)。電焊可分手工電弧焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。手工電弧焊一般由兩個(gè)焊工對(duì)稱(chēng)焊接,焊接應(yīng)逐層進(jìn)行,層數(shù)不得少于兩層,最好是兩層三道,焊縫表面應(yīng)呈連續(xù)魚(yú)鱗狀。當(dāng)用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接時(shí),也不得少于兩道,速度不要太快,焊縫應(yīng)飽滿(mǎn)。第十二頁(yè),共101頁(yè)。關(guān)于電焊工作時(shí)間問(wèn)題:
兩個(gè)焊工對(duì)焊時(shí),正常情況下:?300管樁接頭焊接時(shí)間為8~10min;?400管樁接頭焊接時(shí)間為12~15min;?500管樁接頭焊接時(shí)間為15~22min;?600管樁接頭焊接時(shí)間為22~28min。第十三頁(yè),共101頁(yè)。關(guān)于焊完后停歇時(shí)間的問(wèn)題:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202-2002規(guī)定電焊結(jié)束后停歇時(shí)間>1.0min,廣東省原管樁規(guī)程DBG/T15-22-98規(guī)定自然冷卻時(shí)間不宜少于8min。為防止焊縫附近樁身混凝土被燒傷或急速冷卻使混凝土疏松,停歇時(shí)間不宜太短,廣東新打樁規(guī)程規(guī)定:手工電弧焊的接頭自然冷卻時(shí)間不應(yīng)少于5min,二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊不應(yīng)少于3min。
第十四頁(yè),共101頁(yè)。1.4管樁的樁尖常規(guī)樁尖:十字型、圓錐型、開(kāi)口型特殊樁尖:鋸齒型等樁尖的主要功能:導(dǎo)向;擠土;護(hù)樁;破巖;嵌巖;止水。廣東打樁規(guī)程規(guī)定:直徑不大于600mm的管樁,一般情況下,均應(yīng)采用十字型樁尖。理由:充分發(fā)揮管樁樁身空心的特色,成樁可用目測(cè)或燈光照射或孔內(nèi)攝像對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),并可直接測(cè)量樁的入土深度。第十五頁(yè),共101頁(yè)。開(kāi)口樁尖不等于不用樁尖,廣東新打樁規(guī)程為此特別規(guī)定:不得采用未設(shè)樁尖的管樁基礎(chǔ)。許多設(shè)計(jì)和施工人員往往認(rèn)為開(kāi)口樁尖就是不設(shè)樁尖,這是一個(gè)誤區(qū)。管樁兩頭端板處的預(yù)應(yīng)力鋼筋的鐓頭是裸露的,若不設(shè)樁尖,管樁進(jìn)入巖土內(nèi)鐓頭也是裸露的,沒(méi)有保護(hù)層,結(jié)構(gòu)上是不允許的。第十六頁(yè),共101頁(yè)。1.5管樁基礎(chǔ)施工方法1錘擊法:柴油錘液壓錘2靜壓法:抱壓式液壓壓樁機(jī)頂壓式液壓壓樁機(jī)3引孔打(壓)法我國(guó)常用的管樁施工法為錘擊法和靜壓法,兩種不同施工法的管樁基礎(chǔ)其設(shè)計(jì)方法也不同。第十七頁(yè),共101頁(yè)。1.6管樁樁端持力層的選擇管樁基礎(chǔ)特別是摩擦端承樁宜選擇:強(qiáng)風(fēng)化巖或堅(jiān)硬粘性土、密實(shí)砂土等巖土層作為樁端持力層。當(dāng)有效樁長(zhǎng)大于25m時(shí)或端承摩擦樁,可選擇:全風(fēng)化巖、中密~密實(shí)砂土層、硬塑~堅(jiān)硬粘性土等巖土層作為樁端持力層。成都以密實(shí)卵石層作持力層。廣東地區(qū)自2004年后每年的應(yīng)用管樁量均超過(guò)7000萬(wàn)延米,2007年產(chǎn)量高達(dá)9748萬(wàn)延米,至今共使用管樁5億多延米,其中三分之二左右的管樁基礎(chǔ)是以強(qiáng)風(fēng)化巖層(N≥50)作為樁端持力層。廣東地區(qū)的管樁有效長(zhǎng)度:最短為4~5米,最長(zhǎng)60米左右。預(yù)應(yīng)力管樁對(duì)持力層起伏大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)!第十八頁(yè),共101頁(yè)。根據(jù)我國(guó)二十年應(yīng)用管樁的經(jīng)驗(yàn)表明:錘擊式預(yù)應(yīng)力管樁樁端可打入N=50~60的強(qiáng)風(fēng)化巖層1~2m,不能打入中風(fēng)化巖層;靜壓式預(yù)應(yīng)力管樁最多可壓至N=50的強(qiáng)風(fēng)化巖層的表面。
這是每個(gè)設(shè)計(jì)和施工人員首先要明確的基本概念!下面一份青島魯岳夢(mèng)境江南小區(qū)的靜載試驗(yàn)資料表明管樁樁端進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖層,恐怕有誤。第十九頁(yè),共101頁(yè)。第二十頁(yè),共101頁(yè)。根據(jù)廣東應(yīng)用管樁的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn),巖土工程勘察中較重視標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。標(biāo)貫試驗(yàn)好似模擬打樁,其測(cè)試驗(yàn)成果較適合錘擊式預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用。管樁基礎(chǔ)的巖土勘察強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)應(yīng)采用修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù),以便能正確地確定樁端持力層埋深和樁的入土深度,便于合理配樁。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021,若用標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)來(lái)劃分巖土類(lèi)別時(shí),采用的是實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N′,如N′≥50為強(qiáng)風(fēng)化巖;50>N′≥30為全風(fēng)化巖;N′<30為殘積土,與我們打樁壓樁時(shí)所指的強(qiáng)風(fēng)化巖容易混淆。第二十一頁(yè),共101頁(yè)。修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N
可按下列公式計(jì)算:
N=αN′式中N——修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù);
N′——實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù);
α——觸探桿長(zhǎng)度校正系數(shù),可按下表采用。桿長(zhǎng)(m)≤36912151821校正系數(shù)α1.000.920.860.810.770.730.70桿長(zhǎng)(m)242730333639
42校正系數(shù)α0.670.640.610.580.550.52
0.49第二十二頁(yè),共101頁(yè)。許多行業(yè)和地方性《巖土工程勘察規(guī)范》包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),都認(rèn)為當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí),錘擊數(shù)>50時(shí),可終止試驗(yàn),并記錄實(shí)際的貫入深度。但我們從上頁(yè)可知,預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)樁端可達(dá)N=50~60的強(qiáng)風(fēng)化巖層,這是經(jīng)深度修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù),若樁長(zhǎng)為40m,修正系數(shù)可達(dá)0.50,則實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)要達(dá)100擊才能滿(mǎn)足打樁要求。所以,廣東的打樁規(guī)程是這樣規(guī)定的:當(dāng)錘擊數(shù)已達(dá)100擊而貫入深度不足30cm時(shí),可終止試驗(yàn),并應(yīng)記錄100擊時(shí)的實(shí)際貫入深度。第二十三頁(yè),共101頁(yè)。1.7管樁不宜采用或慎用的地質(zhì)條件1樁端持力層以上的覆蓋層中含有較多且難以清除又嚴(yán)重影響打樁的孤石、風(fēng)化球或其他障礙物;2樁端持力層以上的覆蓋層中含有不適宜作樁端持力層且管樁又難以貫穿的堅(jiān)硬夾層;3基巖面上沒(méi)有合適持力層的巖溶地層;第二十四頁(yè),共101頁(yè)。4非巖溶地區(qū)基巖以上的覆蓋層為淤泥等松軟土層,其下直接為中風(fēng)化巖或微風(fēng)化巖層;或中風(fēng)化巖面上只有較薄的強(qiáng)風(fēng)化巖層(俗稱(chēng)上軟下硬、軟硬突變);5樁端持力層為遇水易軟化且埋藏較淺的風(fēng)化巖層;
6地下水或地基土對(duì)管樁的混凝土、鋼筋及鋼零部件有強(qiáng)腐蝕作用的巖土層。
第二十五頁(yè),共101頁(yè)。關(guān)于持力層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖的問(wèn)題。在廣東地區(qū),有這么一種情況出現(xiàn):以強(qiáng)風(fēng)化泥巖以及含泥量較多的強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化花崗巖層做持力層的管樁基礎(chǔ),收錘時(shí)發(fā)現(xiàn)不了什么問(wèn)題,甚至做靜載荷試驗(yàn)單樁豎向抗壓承載力也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,但過(guò)了二三十天,若這根樁再做靜載荷試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)單樁豎向抗壓承載力降低,樁的沉降量加大;若進(jìn)行復(fù)打,這些原先已收錘的樁,又可以打下去幾十厘米甚至1~3米。第二十六頁(yè),共101頁(yè)。究其原因,主要是樁尖附近進(jìn)了水,強(qiáng)風(fēng)化泥巖遇水就軟化,含泥較多的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖體發(fā)生崩解,于是樁端土承載力大大降低。但又不全是這樣,有的地區(qū)強(qiáng)風(fēng)化泥巖為樁端持力層的管樁基礎(chǔ),不存在持力層軟化而承載力減少的問(wèn)題。青島的同行們需要注意這一現(xiàn)象是否存在。第二十七頁(yè),共101頁(yè)。廣東新打樁規(guī)程對(duì)這種情況專(zhuān)門(mén)列了一條:當(dāng)管樁基礎(chǔ)的樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化泥巖或其他遇水易軟化或崩解的風(fēng)化巖(土)層時(shí),設(shè)計(jì)應(yīng)注意下列問(wèn)題:
1單樁承載力問(wèn)題:此時(shí)的單樁承載力特征值應(yīng)比常規(guī)情況下降低20%~30%,甚至更低;入土深度較短的樁,單樁承載力特征值宜通過(guò)試驗(yàn)樁確定。
2樁尖的密封性問(wèn)題:應(yīng)采用封口型樁尖,焊縫要連續(xù)飽滿(mǎn)不滲水,且宜在施打過(guò)程中往樁孔底灌注高度為1.5~2.0m的C30細(xì)石混凝土。
3送樁深度問(wèn)題:送樁深度不宜超過(guò)1.0m。第二十八頁(yè),共101頁(yè)。以上主要指錘擊式管樁基礎(chǔ),靜壓式管樁除了以上列出的六條外,還有兩條不宜應(yīng)用:現(xiàn)場(chǎng)地表土層松軟承載力特征值≤100kPa且又未經(jīng)處理因而容易發(fā)生陷機(jī)的地質(zhì)條件;樁端持力層為中密~密實(shí)砂土層且其上覆土層幾乎全是稍密~中密砂土層。第二十九頁(yè),共101頁(yè)。1.8
管樁的選用原則(廣東做法)1管樁(PHC樁、PC樁)適用于非抗震和抗震設(shè)防烈度6度、7度和8度的地區(qū)。
《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94–2008第3.3.2條抗震設(shè)防烈度為8度及以上地區(qū),不宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC)和預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁。2用于抗震設(shè)防烈度8度地區(qū)的管樁基礎(chǔ)工程,宜選用AB型或B型、C型管樁,且所選樁型的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)應(yīng)滿(mǎn)足管樁基礎(chǔ)的實(shí)際受力情況。3工程地質(zhì)條件較復(fù)雜的管樁基礎(chǔ)工程宜選用AB型或B型、C型管樁。第三十頁(yè),共101頁(yè)。4設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的管樁基礎(chǔ)工程,宜選用AB型或B型、C型管樁,不得選用樁身合縫和端頭有漏漿的管樁,不得選用φ300管樁。5在地下水或地基土對(duì)混凝土、鋼筋和鋼零部件有腐蝕的環(huán)境下應(yīng)用的管樁基礎(chǔ)工程,應(yīng)選用AB型或B型、C型且樁身不得有漏漿的管樁,不得選用φ300管樁,同時(shí)應(yīng)按有關(guān)規(guī)定根據(jù)不同的腐蝕性等級(jí)采用相應(yīng)的抗腐蝕措施。6抗拔樁宜選用AB型或B型、C型管樁,不得選用φ300管樁,同時(shí)應(yīng)按有關(guān)規(guī)定,選擇合適的管樁接頭型式以保證抗拔樁的工程質(zhì)量。第三十一頁(yè),共101頁(yè)。1用于弱腐蝕或中腐蝕環(huán)境下的管樁,其鋼筋的內(nèi)外保護(hù)層厚度均不應(yīng)小于40mm(海港工程用管樁應(yīng)按有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行),所采用的預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑不應(yīng)小于9.0mm;樁尖宜采用封口型。2在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下,不宜采用管樁。當(dāng)必須選用管樁時(shí),應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)論證,并采取可靠措施,確能滿(mǎn)足防腐蝕要求時(shí)方可使用。3管樁基礎(chǔ)應(yīng)減少接頭數(shù)量,宜采用單節(jié)管樁。若需接樁時(shí),接頭宜設(shè)置于微腐蝕性土中;位于中腐蝕土中的接頭,接樁鋼零部件應(yīng)涂防腐蝕耐磨涂層或增加焊縫厚度,其腐蝕裕量不應(yīng)少于2mm。1.9管樁基礎(chǔ)的防腐蝕措施(廣東做法)第三十二頁(yè),共101頁(yè)。4在中腐蝕的環(huán)境下,管樁接頭宜采用機(jī)械嚙合接頭,連接銷(xiāo)、連接盒內(nèi)應(yīng)涂上或注入瀝青涂料;焊縫坡口應(yīng)焊滿(mǎn)封閉;成樁孔底應(yīng)灌注高為1.5~2.0m的C30細(xì)石混凝土。5在硫酸鹽中腐蝕環(huán)境下應(yīng)用的管樁,樁身混凝土應(yīng)采用抗硫酸鹽水泥,或應(yīng)摻加礦物摻合料。在氯離子中腐蝕環(huán)境下應(yīng)用的管樁,應(yīng)摻加鋼筋阻銹劑(但不得采用亞鹽酸類(lèi)的阻銹劑)和礦物摻合料。當(dāng)有多類(lèi)介質(zhì)同時(shí)作用時(shí),應(yīng)分別滿(mǎn)足各自的防護(hù)要求,但相同的防護(hù)措施不迭加。6樁承臺(tái)的埋深不宜小于2.5m。當(dāng)承臺(tái)埋深小于2.5m時(shí),樁身處于2.5m以上的部位宜加強(qiáng)防護(hù),可在管樁表面涂刷防腐蝕涂層。第三十三頁(yè),共101頁(yè)。關(guān)于管樁在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下的應(yīng)用問(wèn)題廣東標(biāo)準(zhǔn):在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下,不宜采用管樁。當(dāng)必須選用管樁時(shí),應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)論證,并采取可靠措施,確能滿(mǎn)足防腐蝕要求時(shí)方可使用。國(guó)標(biāo)《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50046–2008表4.9.5中和PH值為強(qiáng)腐蝕等級(jí)時(shí)不應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力管樁。但在注6中提出:在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下必須選用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁時(shí),應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)論證,并采取可靠措施,確能滿(mǎn)足防腐蝕要求時(shí)方可使用。第三十四頁(yè),共101頁(yè)。1.10管樁樁身豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值
新廣東打樁規(guī)程(5.2.6條)對(duì)Rp的規(guī)定:Rp=ψc·fc·A式中:Rp——管樁樁身豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值(N);
ψc——成樁工藝系數(shù),PHC樁取ψc=0.7;
PC樁取ψc=0.75;
fc——管樁混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2),按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010取值,
C80混凝土,取fc=35.9N/mm2
;
C60混凝土,取fc=27.5N/mm2
;
A——管樁截面面積(mm2)。第三十五頁(yè),共101頁(yè)。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008第5.8.3條規(guī)定:混凝土預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁的成樁工藝系數(shù)為ψc=0.85。
考慮到管樁經(jīng)過(guò)重錘擊打或強(qiáng)力抱壓后樁身混凝土強(qiáng)度降低較多(最低達(dá)0.70)的特點(diǎn),廣東打樁規(guī)程將PHC樁ψc取0.7,PC樁ψc取0.75,比較符合實(shí)際,也是趨于安全的。
PHC樁的脆性要比PC樁大一些,故PC樁的ψc略高一些。第三十六頁(yè),共101頁(yè)。
管樁樁身豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值Rp與單樁豎向抗壓承載力特征值是兩個(gè)不同的概念,為了計(jì)算方便,常常將樁身豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值Rp換算成相應(yīng)的樁身豎向抗壓承載力特征值Rpa:一般的做法是,Rpa=Rp/1.35。按廣東公式計(jì)算:
Φ500-100PHC樁:Rp=3150kN
則:Rpa=3150/1.35=2300kN
Φ500-125PHC樁:Rp=3700kN
則:Rpa=3700/1.35=2700kN
第三十七頁(yè),共101頁(yè)。二、管樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)2.1管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2.2錘擊管樁抗壓承載力特征值計(jì)算2.3靜壓管樁抗壓承載力特征值計(jì)算2.4錘擊樁最小中心距的問(wèn)題2.5單樁豎向抗拔承載力特征值2.6關(guān)于打樁收錘標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題2.7管樁樁頂與承臺(tái)之間的連接第三十八頁(yè),共101頁(yè)。2.1管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1確定樁端持力層,預(yù)估基樁的有效長(zhǎng)度;2確定單樁豎向承載力(特征值);3布樁,但要遵從樁的最小中心距的限制;4選擇沉樁設(shè)備,確定收錘(終壓)標(biāo)準(zhǔn);5必要時(shí)需計(jì)算樁的水平承載力或抗拔力;6必要時(shí)進(jìn)行樁基礎(chǔ)沉降或水平變位驗(yàn)算;7必要時(shí)進(jìn)行樁基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算;8計(jì)算承臺(tái)內(nèi)力并驗(yàn)算其承載力;9確定構(gòu)造要求和防腐蝕措施等。第三十九頁(yè),共101頁(yè)。管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本理念:1、管樁(打入或壓入)是擠土樁,樁側(cè)阻力特征值要比鉆(挖)孔樁、沉管灌注樁大一些,一般取規(guī)范中較高的值作計(jì)算值(qsia)管樁的打入深度要比預(yù)制方樁更深,因此,它比預(yù)制方樁的樁端阻力特征值要高得多。下面請(qǐng)看兩張?jiān)嚇顿Y料:其中預(yù)應(yīng)力管樁樁端進(jìn)入所謂的中風(fēng)化巖層,而預(yù)制方樁只能進(jìn)入所謂的強(qiáng)風(fēng)化巖層,相差數(shù)米,可見(jiàn)預(yù)應(yīng)力管樁樁端阻力特征值與預(yù)制方樁端阻力特征值是大不一樣的。2.2錘擊管樁抗壓承載力特征值計(jì)算第四十頁(yè),共101頁(yè)。2、管樁耐打,樁尖可進(jìn)入N=50~60的強(qiáng)風(fēng)化巖層或密實(shí)的卵石層、密實(shí)的砂土層,經(jīng)過(guò)劇烈的擠壓,樁尖附近強(qiáng)風(fēng)化巖(卵石層、砂層)的樁端阻力特征值提高到qpa=5000~6000kPa,甚至更高,比一般規(guī)范提供的數(shù)據(jù)提高50~100%。廣東標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》DBJ15-31-2003取qpa=4000~7000kPa。第四十一頁(yè),共101頁(yè)。
3、廣東省新打樁規(guī)程的管樁單樁豎向承載力特征值的計(jì)算公式原則上采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94–2008提供的樁側(cè)摩阻力和樁端阻力極限值的二分之一乘以側(cè)摩阻力修正系數(shù)和端阻力修正系數(shù)而成。
第四十二頁(yè),共101頁(yè)。
廣東新打樁規(guī)程的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式
Ra=UpΣξsi·qsia·l
i+ξp
·qpa·Ap
Ra——管樁單樁豎向承載力特征值;ξsi——管樁第i層土(巖)的側(cè)摩阻力修正系數(shù);ξp——管樁的端阻力修正系數(shù);
qsia——管樁第i層土(巖)的側(cè)摩阻力特征值;qpa——管樁的端阻力特征值;Ap——樁尖水平投影面積;當(dāng)為開(kāi)口型樁尖時(shí),仍按封口型樁尖的水平投影面積計(jì)算。第四十三頁(yè),共101頁(yè)。錘擊管樁側(cè)摩阻力及端阻力修正系數(shù)注:1、本表數(shù)值僅適用于直徑≤600mm的管樁基礎(chǔ);
2、選取ζsi和ζp時(shí),應(yīng)綜合考慮樁長(zhǎng)、土(巖)的標(biāo)貫值N、持力層巖土的性質(zhì)、樁端進(jìn)入持力層深度、錘重及收錘標(biāo)準(zhǔn)等因素。
3、當(dāng)樁長(zhǎng)≥60d時(shí),ζp宜取中低值;當(dāng)樁長(zhǎng)≤20d且樁端進(jìn)入N>50的非遇水易軟化的強(qiáng)風(fēng)化巖層,ζp可取高值,或通過(guò)試打樁試驗(yàn)確定。土(巖)的類(lèi)別樁側(cè)摩阻力修正系數(shù)值ζsi樁端阻力修正系數(shù)值ζp粘性土0.95~1.051.20~1.30粉土、粉砂0.95~1.051.15~1.30砂土(粉砂除外)0.95~1.051.00~1.15礫砂、角礫、圓礫、碎石、卵石1.00~1.101.00~1.20花崗巖殘積土0.80~0.900.90~1.00全風(fēng)化(強(qiáng)風(fēng)化)巖(30≤N<50)1.00~1.101.00~1.20強(qiáng)風(fēng)化巖(N≥50)1.00~1.101.00~1.35第四十四頁(yè),共101頁(yè)。
管樁側(cè)摩阻力特征值的經(jīng)驗(yàn)值qsia(kPa)
土(巖)的名稱(chēng)土(巖)的狀態(tài)樁側(cè)摩阻力特征值qsia填土11~15淤泥7~10淤泥質(zhì)土11~15粘性土IL>1(流塑)0.75<IL≤1(軟塑)0.50<IL≤0.75(可塑)0.25<IL≤0.5(硬可塑)0<IL≤0.25(硬塑)IL≤0(堅(jiān)硬)12~2020~2727~3535~4343~4949~52粉土稍密中密密實(shí)13~2323~3333~44粉、細(xì)砂稍密中密密實(shí)12~2424~3333~44中砂稍密中密密實(shí)16~2727~3737~47粗砂稍密中密密實(shí)21~3737~4747~58第四十五頁(yè),共101頁(yè)。土(巖)的名稱(chēng)土(巖)的狀態(tài)樁側(cè)摩阻力特征值qsia礫砂中密、密實(shí)58~69圓礫、角礫中密、密實(shí)80~100碎石、卵石中密、密實(shí)100~150花崗巖殘積土粘性土IL>0.750.25<IL≤0.75IL≤0.2515~2525~3535~40砂質(zhì)粘性土IL>0.750.25<IL≤0.75IL≤0.2525~3030~4040~45礫質(zhì)粘性土IL>0.750.25<IL≤0.75IL≤0.2535~4040~4545~50全風(fēng)化(強(qiáng)風(fēng)化)巖30≤N<5050~100強(qiáng)風(fēng)化巖N≥5080~150注:1、對(duì)于尚未完成自重固結(jié)的土類(lèi),不計(jì)算其側(cè)摩阻力;
2、N為修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù);
3、軟質(zhì)巖可取中~低值,硬質(zhì)巖可取中~高值。第四十六頁(yè),共101頁(yè)。管樁端阻力特征值的經(jīng)驗(yàn)值qpa(kPa)
4000~5500N≥50強(qiáng)風(fēng)化巖3000~400030≤N<50全風(fēng)化(強(qiáng)風(fēng)化)巖5200~65004000~5500中密、密實(shí)碎石、卵石4700~57003500~5000中密、密實(shí)角礫、圓礫4500~52003000~4700中密、密實(shí)礫砂
4800~55004200~50003700~42002800~3700中密、密實(shí)粗砂
3700~45003200~40002700~35002000~3000中密、密實(shí)中砂
2700~34002200~29001800~24001300~1900中密、密實(shí)細(xì)砂
1900~27001500~22001000~1500700~1100中密、密實(shí)粉砂
1300~22001000~1800800~1500500~1200中密、密實(shí)粉土
3000~34002700~30001900~27001300~1900IL≤0.25
1800~22001400~18001200~1600800~12000.25<IL≤0.50粘性土h>3016<h≤309<h≤16h≤9管樁端阻力特征值的經(jīng)驗(yàn)值qpa樁入土深度土(巖)(m)的狀態(tài)土(巖)名稱(chēng)注:1.N為修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)。N愈大,qpa取值愈大。
2.粘性土、砂土及碎石類(lèi)土中樁的端阻力特征值取值,應(yīng)綜合考慮土的密實(shí)度、樁端進(jìn)入持力層的深徑比hb/d(hb為樁端進(jìn)入持力層的深度,d為管樁外徑),土愈密實(shí)、hb/d愈大,qpa取值愈高。
3.當(dāng)樁長(zhǎng)≤20d且樁端進(jìn)入N>50的非遇水易軟化的強(qiáng)風(fēng)化巖層,qpa可取高值。第四十七頁(yè),共101頁(yè)。管樁因?yàn)槟痛?,穿透力?qiáng),樁尖附近巖土的端阻力特征值有時(shí)可高達(dá)10000kPa,所以廣東新打樁規(guī)程中單樁豎向抗壓承載力特征值估算公式,雖然比傳統(tǒng)公式提高了30~50%以上,但還是有人認(rèn)為偏低,特別是樁長(zhǎng)小于10m的短樁,有時(shí)確實(shí)承載力很高,因技術(shù)規(guī)程并不是反映最高水平的,加上有些勘察單位感性認(rèn)識(shí)不夠,樁端巖土特征值一般取值較低,故計(jì)算值與實(shí)際值還是有一定的差距,因此通過(guò)試打樁和靜載荷試驗(yàn)來(lái)確定單樁承載力特征值是最好最基本的方法,特別是樁長(zhǎng)小于15米的短樁,應(yīng)多做靜載荷試驗(yàn)。另外,希望各位多積累本地經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù),為以后建立當(dāng)?shù)氐挠?jì)算經(jīng)驗(yàn)公式做準(zhǔn)備。對(duì)承載力經(jīng)驗(yàn)公式的總體評(píng)價(jià):第四十八頁(yè),共101頁(yè)。2.3靜壓管樁抗壓承載力特征值計(jì)算原則上也用預(yù)制樁的常用公式:
Ra=UpΣqsia·
Li+qpa·AP但qsia和qpa可按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》JGJ94–2008提供的混凝土預(yù)制樁的設(shè)計(jì)參數(shù)的一半取值,不用設(shè)計(jì)參數(shù)修正系數(shù)進(jìn)行提高。
第四十九頁(yè),共101頁(yè)。靜壓樁與錘擊樁主要區(qū)別:A靜壓樁:
1、只能穿透約2~3m密實(shí)砂層;
2、樁尖只能進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖表面;
3、靜壓樁比錘擊樁約短1.5~4.0m。B錘擊樁:
1、重型柴油錘可穿透5~6m厚的密實(shí)砂層;
2、樁尖可進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層1~2m。
同樣條件下靜壓管樁單樁豎向承載力特征值約為錘擊樁的0.7~0.8倍(短樁),0.8~0.9倍(中長(zhǎng)樁)。第五十頁(yè),共101頁(yè)。2.4錘擊樁最小中心距的問(wèn)題
原廣東省管樁規(guī)程注:1樁的中心距指兩根樁橫截面中心點(diǎn)之間的距離;
2
d為管樁外徑。樁基情況樁的最小中心距獨(dú)立承臺(tái)內(nèi)樁數(shù)超過(guò)30根,大面積群樁。4.0d獨(dú)立承臺(tái)內(nèi)樁數(shù)超過(guò)9根,但不超過(guò)30根;條形承臺(tái)內(nèi)排數(shù)超過(guò)2排。3.5d其他情況3.0d第五十一頁(yè),共101頁(yè)。新的廣東省打樁規(guī)程:
相鄰樁中心距的要求注:(1)相鄰樁中心距指兩根相鄰樁截面中心點(diǎn)之間的距離;(2)d為管樁外徑;(3)當(dāng)采用減少擠土效應(yīng)的措施時(shí),相鄰樁的中心距可適當(dāng)減少,但不得小于3.0d。樁基情況相鄰樁中心距要求獨(dú)立承臺(tái)內(nèi)樁數(shù)超過(guò)30根;大面積群樁。不宜小于4.0d獨(dú)立承臺(tái)內(nèi)樁數(shù)超過(guò)9根,但不超過(guò)30根;條形承臺(tái)內(nèi)排數(shù)超過(guò)3排。不宜小于3.5d其他情況不得小于3.0d第五十二頁(yè),共101頁(yè)?!督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》JGJ94–2008對(duì)閉口預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁基樁的最小中心距的規(guī)定:土類(lèi)與成樁工藝排數(shù)不少于3排且樁數(shù)不少于9根的摩擦型樁樁基其他情況擠土樁非飽和土、飽和非粘性土4.0d3.5d飽和粘性土4.5d4.0d第五十三頁(yè),共101頁(yè)。2.5單樁豎向抗拔承載力特征值
廣東規(guī)程:Rta=UpΣλi·ζsi·qsia·li+0.9Gp
式中Rta——單樁豎向抗拔承載力特征值;
Up——管樁樁身外周長(zhǎng);λi——抗拔摩阻力折減系數(shù),可按下表取值;ζsi——管樁第i層土(巖)的側(cè)阻力修正系數(shù)值;qsia——管樁第i層土(巖)的側(cè)阻力特征值;li——管樁穿越第i層土(巖)的厚度;Gp——管樁自重,對(duì)地下水位以下部分應(yīng)扣除水的浮力。第五十四頁(yè),共101頁(yè)。土(巖)的類(lèi)別λi強(qiáng)風(fēng)化巖、花崗巖殘積土0.50~0.70砂土0.50~0.70粘性土、粉土0.70~0.80注:樁長(zhǎng)與樁徑比小于20時(shí),λi取較小值??拱文ψ枇φ蹨p系數(shù)λi
第五十五頁(yè),共101頁(yè)。管樁基礎(chǔ)的單樁豎向抗拔承載力除應(yīng)符合上述規(guī)定外,尚應(yīng)符合下列規(guī)定:
Qt≤бpc·A
式中Qt——相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)單樁豎向拔力設(shè)計(jì)值;
бpc——管樁混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力值;
A——管樁橫截面面積。第五十六頁(yè),共101頁(yè)。2.6關(guān)于打樁收錘標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題1收錘標(biāo)準(zhǔn)*收錘標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括最后貫入度、樁入土深度、總錘擊數(shù)、每米錘擊數(shù)及最后一米錘擊數(shù)等;*主要控制指標(biāo):樁端持力層、最后貫入度或最后一米錘擊數(shù)等;*樁端持力層作為定性控制;最后貫入度作為定量控制;*最后貫入度不宜太小也不宜太大,一般控制在每擊2~4mm。第五十七頁(yè),共101頁(yè)。
2每根樁的總錘擊數(shù)及最后一米錘擊數(shù)廣東有以下規(guī)定:(1)PC樁總錘擊數(shù)不宜超過(guò)2000,最后一米錘擊數(shù)不宜超過(guò)250;(2)PHC樁總錘擊數(shù)不宜超過(guò)2500,最后一米錘擊數(shù)不宜超過(guò)300;目的:為了保護(hù)樁身和柴油錘。第五十八頁(yè),共101頁(yè)。設(shè)計(jì)失誤所造成的事故
某地一工程,φ500-100管樁基礎(chǔ),單樁設(shè)計(jì)豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值(特征值)Ra=1800kN,地質(zhì)情況:0~25m,軟土層;25~26m強(qiáng)風(fēng)化砂巖,再下面就是中風(fēng)化巖,管樁怎么也打不下。用D50柴油錘施打。設(shè)計(jì)要求的收錘標(biāo)準(zhǔn):15mm/10擊(略小一些),總錘擊數(shù)不得少于1000擊。試打樁情況:0~25m,總錘擊數(shù)不超過(guò)100擊;按設(shè)計(jì)要求,最后1m就要900擊才行,結(jié)果不是樁頭擊碎,就是樁身下面2/3處擊斷。第五十九頁(yè),共101頁(yè)。
后來(lái),施工方提出意見(jiàn),設(shè)計(jì)方減至總錘擊數(shù)不得少于700擊,結(jié)果還是打爛。
我的意見(jiàn):在這種地質(zhì)條件下,總錘擊數(shù)不是控制因素,最后1m錘擊數(shù)才是控制因素。最后1m錘擊數(shù)達(dá)到250~300擊就不要再打了。這樣,樁身、樁頭就不會(huì)擊碎。靜載荷試驗(yàn)結(jié)果,承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第六十頁(yè),共101頁(yè)。廣東打樁規(guī)程對(duì)管樁樁頭與承臺(tái)的連接作了較大的變動(dòng),不采用預(yù)應(yīng)力鋼筋直接錨固在承臺(tái)內(nèi)的方法,而是采用鋸樁頭后,用樁頂填芯混凝土中埋設(shè)連接鋼筋的連接方法。采用插筋連接方法的優(yōu)點(diǎn):施工方便;解決樁頂20-30cm混凝土易開(kāi)裂的問(wèn)題。2.7管樁樁頂與承臺(tái)之間的連接第六十一頁(yè),共101頁(yè)。
管樁頂部與承臺(tái)之間的連接采用樁頂填芯混凝土中埋設(shè)連接鋼筋的聯(lián)結(jié)方式,應(yīng)符合下列規(guī)定:1樁頂嵌入承臺(tái)內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于50mm且不應(yīng)大于100mm。2填芯混凝土應(yīng)是無(wú)收縮混凝土,其強(qiáng)度等級(jí)不得低于C30。填芯混凝土深度:承壓樁不得小于2d且不得小于1.2m;抗拔樁應(yīng)按有關(guān)規(guī)定計(jì)算確定,且不得小于2.0m。3連接鋼筋數(shù)量不宜少于4根,埋入填芯混凝土部分的箍筋應(yīng)為φ6@200(4根連接鋼筋)或φ8@200(多于4根連接鋼筋)。第六十二頁(yè),共101頁(yè)。4埋入樁頂填芯混凝土中的連接鋼筋長(zhǎng)度應(yīng)與樁頂填芯混凝土深度相同。5承壓樁的連接鋼筋數(shù)量和規(guī)格,可按下列規(guī)定采用:4φ14(φ300樁)、4φ16(φ400樁)、4φ20(φ500樁)和4φ25(φ600樁)。6連接鋼筋錨入承臺(tái)內(nèi)的長(zhǎng)度:承壓樁不宜小于30倍鋼筋直徑;抗拔樁不得小于40倍鋼筋直徑。第六十三頁(yè),共101頁(yè)??拱螛兜臉俄斕钚净炷灵L(zhǎng)度和連接鋼筋總公稱(chēng)橫截面積可按下列公式計(jì)算:
式中:
La——樁頂填芯混凝土長(zhǎng)度,不應(yīng)小于2.0m;As——管樁內(nèi)孔受拉鋼筋總公稱(chēng)橫截面積(mm2);Qt——相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)單樁豎向拔力設(shè)計(jì)值;fn——填芯混凝土與管樁內(nèi)壁的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,宜由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí),C30的摻微膨脹劑的填芯混凝土fn可取0.30~0.35MPa;Upn——管樁內(nèi)孔圓周長(zhǎng)(m);fy——鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。第六十四頁(yè),共101頁(yè)。三、管樁基礎(chǔ)施工的幾個(gè)問(wèn)題
3.1錘擊管樁施工流程圖3.2關(guān)于打樁錘的選擇問(wèn)題3.3關(guān)于樁帽和樁墊的問(wèn)題3.4錘擊管樁的施工要點(diǎn)3.5關(guān)于靜壓樁機(jī)的選擇3.6關(guān)于樁身允許抱壓壓樁力3.7靜壓樁單樁極限承載力與終壓力的關(guān)系3.8終壓控制條件3.9靜壓樁設(shè)計(jì)施工總體思路3.10成樁樁身完整性和單樁承載力的檢測(cè)第六十五頁(yè),共101頁(yè)。3.1錘擊管樁施工流程圖第六十六頁(yè),共101頁(yè)。3.2關(guān)于打樁錘的選擇問(wèn)題
柴油錘的種類(lèi)及型號(hào):導(dǎo)桿式——活塞不動(dòng),汽缸上下沖動(dòng)。筒式——汽缸不動(dòng),活塞上下沖動(dòng)。我國(guó)90%以上用筒式柴油打樁錘打樁錘的種類(lèi)有:柴油錘和液壓錘導(dǎo)桿式柴油錘的主要生產(chǎn)廠家:江蘇東達(dá)工程機(jī)械股份有限公司筒式柴油錘的主要生產(chǎn)廠家:上海工程機(jī)械廠有限公司、廣東力源液壓機(jī)械有限公司等第六十七頁(yè),共101頁(yè)。柴油錘的代號(hào)筒式柴油錘國(guó)產(chǎn)錘的代號(hào):如D46、D36……
D表示筒式柴油錘,數(shù)字表示沖擊體重量(kN);主要產(chǎn)品有:D36、D46、D62、D80和D100。還有特大型的筒式柴油錘:D128、D138、D160、D180和D220。筒式柴油錘外國(guó)錘的代號(hào):如D62、K45、MH72……
字母表示廠家名第一個(gè)字母,數(shù)字表示沖擊體重量(kN);D62表示德國(guó)德?tīng)桘溈藦S的產(chǎn)品(DELMAG)K45表示日本神戶(hù)制鋼所產(chǎn)品(KOBELCO)MH72表示日本三菱重工株式會(huì)社產(chǎn)品(MITSUBISHI)導(dǎo)桿式柴油錘的代號(hào):如DD40、DD63……主要產(chǎn)品有:DD25、DD32、DD40、DD62和DD80。第六十八頁(yè),共101頁(yè)。
柴油錘的選擇:可參照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94–2008附錄H:《錘擊沉樁錘重的選用表》選用。廣東的經(jīng)驗(yàn)是:?300的管樁:D25~D36柴油錘?400的管樁:D36~D50柴油錘?500的管樁:D50~D62柴油錘?600的管樁:D62~D80柴油錘利用試打樁配合高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法來(lái)選擇打樁錘和驗(yàn)證打樁錘。第六十九頁(yè),共101頁(yè)。本人選擇柴油錘的經(jīng)驗(yàn)方法:1、先從保證單樁承載力能達(dá)到設(shè)計(jì)要求來(lái)初選柴油錘:D>0.01Qu或D>0.02Ra(注:Qu、Ra的單位是kN)如Ra=2200kN,則D>0.02Ra=44kN,那么柴油錘最少應(yīng)該是D46錘。2、再考慮樁的長(zhǎng)度即樁重來(lái)調(diào)整錘的選擇:一般按D≥(0.5~0.4)WP來(lái)估算.WP整根樁的重量如果樁比較短用D46錘,如果樁較長(zhǎng)則選用D623、還得根據(jù)施工單位的現(xiàn)有設(shè)備來(lái)綜合考慮。第七十頁(yè),共101頁(yè)。衡量選錘合理性的主要標(biāo)志:1能保證樁的承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求;2在開(kāi)2-3擋油門(mén)下能順利將樁打入設(shè)計(jì)深度;3打樁的破損率能控制在1%左右;4滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的最后貫入度為20-40mm/10擊;5每根樁總錘擊數(shù)宜在2000擊以?xún)?nèi),最后一米沉樁錘擊數(shù)不宜超過(guò)250擊。第七十一頁(yè),共101頁(yè)。B液壓錘液壓打樁錘將逐步替代柴油錘。目前我國(guó)應(yīng)用管樁的地區(qū)除市區(qū)外大多采用柴油錘打樁。柴油錘有其優(yōu)越的一面,但也存在油煙及噪音污染等缺點(diǎn)。日本在二十年前就淘汰了柴油錘,使用液壓打樁錘。液壓打樁錘無(wú)油煙污染,其錘擊噪音要比柴油錘降低30分貝左右,而且錘擊能量大小選擇余地大,從7t~35t都有,落距從20cm~150cm可自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),不過(guò)其價(jià)格比柴油錘貴。隨著社會(huì)文明的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,用液壓錘替代柴油錘勢(shì)在必行,這也是國(guó)家工業(yè)水平和文明程度的象征,所以,現(xiàn)在提出“逐步淘汰柴油錘”的口號(hào)應(yīng)是該提的時(shí)候了。第七十二頁(yè),共101頁(yè)。3.3關(guān)于樁帽和樁墊的問(wèn)題柴油錘的樁帽第七十三頁(yè),共101頁(yè)。對(duì)樁帽和樁墊的要求:A樁帽形狀和尺寸應(yīng)按規(guī)定制作;B樁帽大小和管樁直徑要匹配,一個(gè)樁帽配一種直徑的樁,不能戴“博士帽”,不能“一錘打天下”;C樁墊層厚度經(jīng)錘擊壓實(shí)后應(yīng)為120~150mm,且應(yīng)在打樁期間經(jīng)常檢查,及時(shí)更換或補(bǔ)充。第七十四頁(yè),共101頁(yè)。3.4錘擊管樁的施工要點(diǎn)1合理選錘、重錘低擊;2合理組織打樁順序;3正確適宜地確定打樁收錘標(biāo)準(zhǔn);4樁帽大小要適宜,墊層軟硬要適度,厚度要保證;5樁身要直,防止偏打;6接頭焊接質(zhì)量要保證;7在較厚粘性土層中宜連續(xù)一次性成樁;8開(kāi)挖基坑時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎,防止樁身傾斜。第七十五頁(yè),共101頁(yè)。3.5關(guān)于靜壓樁機(jī)的選擇抱壓式液壓壓樁機(jī)第七十六頁(yè),共101頁(yè)。壓樁機(jī)的選擇:廣東省標(biāo)準(zhǔn)《靜壓式預(yù)制混凝土樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》(征求意見(jiàn)稿)附錄5:“選擇靜力壓樁機(jī)參考表”可供參考。簡(jiǎn)易的選擇方法:壓樁機(jī)總重量為1.1倍樁身允許抱壓壓樁力再加40tf。
下面解釋樁身允許抱壓壓樁力第七十七頁(yè),共101頁(yè)。選擇靜力壓樁機(jī)參考表壓樁機(jī)型號(hào)項(xiàng)目160~180240~280300~360400~460500~600最大壓樁力(kN)1600~18002400~28003000~46004000~46005000~6000適用管樁最小樁徑300300400400500最大樁徑400500500550600適用方樁最小邊長(zhǎng)300350400400450最大邊長(zhǎng)400450450500550單樁極限承載力(kN)1000~20001700~30002100~38002800~46003500~5500樁端持力層中密~密實(shí)砂層、硬塑~堅(jiān)硬粘土層,殘積土層密實(shí)砂層、堅(jiān)硬粘土層,全風(fēng)化巖層密實(shí)砂層、堅(jiān)硬粘土層,全風(fēng)化巖層密實(shí)砂層、堅(jiān)硬粘土層,全風(fēng)化巖層強(qiáng)風(fēng)化巖層密實(shí)砂層、堅(jiān)硬粘土層,全風(fēng)化巖層強(qiáng)風(fēng)化巖層樁端持力層標(biāo)慣值N20~2520~3530~4030~5040~50穿透中密~密實(shí)砂層厚度m約22~33~44~55~6第七十八頁(yè),共101頁(yè)。3.6關(guān)于樁身允許抱壓壓樁力廣東省《靜壓樁規(guī)程》(征求意見(jiàn)稿)提出的計(jì)算公式如下,目的是為了保護(hù)樁身,減少損壞:方樁:Pjmax≤1.1fcAPC管樁:Pjmax≤0.50(fce-σPC)APHC管樁:Pjmax≤0.45(fce-σPC)A
式中:Pjmax——樁身允許抱壓壓樁力;
fc
——方樁樁身砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
fce——管樁離心砼抗壓強(qiáng)度;
σPC——管樁砼有效預(yù)應(yīng)力;
A——樁身橫截面面積。注:頂壓式壓樁機(jī)的最大施壓力或抱壓式壓樁機(jī)送樁時(shí)的施壓力可比樁身允許抱壓壓樁力大10%。第七十九頁(yè),共101頁(yè)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2006(報(bào)批稿)第7.5.4條與廣東規(guī)程一致:
方樁:Pjmax≤1.1fcA(7.5.4-1)PC管樁:Pjmax≤0.50(fce-σPC)A(7.5.4-2)PHC管樁:Pjmax≤0.45(fce-σPC)A(7.5.4-3)
式中:Pjmax——樁身允許抱壓壓樁力;
fc
——方樁樁身砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
fce——管樁離心砼抗壓強(qiáng)度;
σPC——管樁砼有效預(yù)應(yīng)力;
A——樁身橫截面面積。注:頂壓式壓樁機(jī)的最大施壓力或抱壓式壓樁機(jī)送樁時(shí)的施壓力可比樁身允許抱壓壓樁力大10%。第八十頁(yè),共101頁(yè)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008將原報(bào)批稿中的第7.5.4條文取消,但留下了其他一些手尾和痕跡:第7.5.8條3款:抱壓力不應(yīng)大于樁身允許側(cè)向壓力的1.1倍。第7.5.13條5款:送樁的最大壓樁力不宜超過(guò)樁身允許抱壓壓樁力的1.1倍。這叫設(shè)計(jì)人員“丈二和尚摸不著頭腦”!第八十一頁(yè),共101頁(yè)。廣東最新的樁身允許抱壓壓樁力公式方樁:
PJmax
≤1.05fcA
PC樁:
PJmax≤
1.00fcA
PHC樁:PJmax≤0.95fcA
頂壓或送樁時(shí)的終壓力可比PJmax大10%
砼強(qiáng)度
PJmax
等級(jí)
樁規(guī)格(mm)
C30
C35
C60
(PC)
C70
(PC)
C80
(PHC)
300×300
1350
1580
——
——
——
350×350
1840
2150
——
——
——
400×400
2400
2810
——
——
——
Φ300-70
——
——
1390
1610
1720
Φ400-90
——
——
2410
2790
2990
Φ400-95
——
——
2500
2890
3100
Φ500-100
——
——
3450
3990
4280
Φ500-125
——
——
4050
4680
5020
Φ550-100
——
——
3890
4490
4820
Φ550-120
——
——
4460
5150
5530
Φ600-110
——
——
4560
5380
5770
Φ600-130
——
——
5280
6100
6540
第八十二頁(yè),共101頁(yè)。3.7靜壓樁單樁極限承載力與終壓力的關(guān)系
靜壓樁的單樁極限承載力與施工的終壓力不能等同起來(lái),有人以為靜壓樁施工時(shí)壓多少力就能得到多少承載力,或者認(rèn)為靜壓樁的單樁承載力(特征值)就是施工終壓力的一半。這是一個(gè)認(rèn)識(shí)上的誤區(qū),外行人講的話。兩者是兩個(gè)不同性質(zhì)的力,但又有一定的聯(lián)系,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)兩者關(guān)系的研究。第八十三頁(yè),共101頁(yè)。極限承載力與終壓力經(jīng)驗(yàn)關(guān)系
(廣東地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式)
當(dāng)6m≤L≤8m時(shí),Qu=2Ra=(0.60~0.80)Pze
8m<L≤15m時(shí),Qu=2Ra=(0.70~1.00)Pze
15m<L≤23m時(shí),Qu=2Ra=(0.85~1.05)Pze
L>23m時(shí),Qu=2Ra=(1.00~1.15)Pze
式中:
L——
靜壓樁的入土深度;
Qu——
入土部分的靜壓樁豎向極限承載力;
Pze——
終壓力值;
Ra——
單樁豎向承載力特征值。
第八十四頁(yè),共101頁(yè)。注解:本公式適宜于端承摩擦樁或摩擦端承樁,不適用于摩擦樁或端承樁。舉例:當(dāng)L=6m的超短樁時(shí),取Qu=0.6Pze
則Ra=Qu/2=0.3Pze=Pze/3.3若Pze=3300kN,則Ra=1000kN如果按2倍的關(guān)系計(jì)算:則Ra=3300/2=1650kN設(shè)計(jì)師若按Ra=1650kN來(lái)設(shè)計(jì)的話,怎么施工都達(dá)不到這個(gè)要求,如果任意提高壓樁力,那么管樁樁身就破損。第八十五頁(yè),共101頁(yè)。本公式的用途:1已知終壓力、樁的入土深度及樁周土質(zhì)情況,可以很快估算出該樁的單樁豎向承載力特征值。
L=6m,Qu=0.6Pze
Ra=Qu/2=0.3Pze=Pze/3.3
若?=500的管樁Pze=5500kN,則Ra≤1660kN
若?=400的管樁Pze=3300kN,則Ra≤1000kN第八十六頁(yè),共101頁(yè)。2已知單樁豎向承載力特征值、土質(zhì)情況及根據(jù)工程地質(zhì)資料判斷樁的入土深度,可很快求得需要的終壓力值。若:Ra=1200kN,L=8m則:Qu=2Ra=0.8Pze=1200kN×2=2400kNPze=2400kN/0.8=3000kN≤Pjmax
第八十七頁(yè),共101頁(yè)。3.8終壓控制條件1對(duì)于摩擦樁,按設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)控制。2對(duì)于端承摩擦樁或摩擦端承樁,可按終壓力控制:L>23m時(shí),
Pze=2.0Ra
復(fù)壓1~2次
15m<L≤23m時(shí),Pze=(2.0~2.4)Ra
復(fù)壓2~3次
8m<L≤15m時(shí),Pze=(2.2~3.0)Ra
復(fù)壓3次
6m≤L≤8m時(shí),Pze=(2.8~3.3)Ra
復(fù)壓3~5次
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