抗拔桩设计

抗拔桩设计（共7篇）

抗拔桩设计 篇1

1 工程概况

某工程位于哈尔滨市松北区世茂大道与西宁路交叉口处。建筑面积为:66068.70平方米。其中地下车库为11407.66平方米。室内+0.00相当于绝对标高120.00m, 室外地面标高-0.600m。主楼地下一层, 地上二十层。主楼地下室与四周大面积纯地下车库连成一体, 主楼基础采用Φ600桩径钻孔压灌超流态混凝土桩基础。地下车库部分, 由于没有足够的荷载重量, 抗浮稳定不满足设计要求, 需要设置抗拔桩。经过分析采用Φ600桩径钻孔压灌超流态混凝土桩基础作为抗拔桩, 能够解决地下室的抗浮问题。

2 工程地质概况和地下室抗浮设计水位确定

2.1

根据地勘, 场地土层自上而下分布情况见表1。

2.2 抗浮设计水位

地下室抗浮设计水位应依据建筑物设计使用年限内可能产生的最高地下水位确定。考虑到本工程距松花江较近, 地下水位较高, 并受松花江水位影响较大, 松花江水位历年丰水期平均水位为117.20米, 1998年特大洪水最高水位达到120.89米。经过分析选择119.40m作为地下室抗浮设计水位, 即本工程室外地坪标高。

3 抗拔桩基承载力验算

3.1 桩的抗拔极限承载力标准值一般按经验公式⑴计算并应满足⑵式要求。

式中符号物理意义详见规范 (2)

桩的抗拔极限承载力与抗压极限承载力之比例关系称为抗拔系数。桩的抗拔侧阻力与抗压侧阻力有相似之处, 但随着上拔量的增加, 其侧阻力会因土层松动, 及侧面积减少等原因而低于抗压侧阻力, 故利用抗压侧阻力确定抗拔侧阻力时, 需要引入抗拔系数λ加以折减。根据现有工程经验:砂土λ=0.50~0.70, 粘性土, 粉土λ=0.75。

3.2 抗拔桩的抗拔承载力, 桩长取18.00m。

按 (1) 式计算的桩抗拔极限承载力标准值:Φ600桩径为1050KN。地下室底板底标高-5.30m, 水的上浮力为47.00KN/m2, 经过计算地下车库柱下布置3根Φ600桩径钻孔压灌超流态混凝土桩作为抗拔桩, 另外, 为了增加其底板的抗浮能力, 在地下室底板板面上设置500mm厚素土垫层。基本上能够满足抗浮稳定要求。

4 桩身抗拉承载力与抗裂验算

按规范 (3) 计算桩身抗拉承载力, 选用C30防水混凝土, HRB335级钢, 混凝土保护层厚度50mm, 计算结果需配置钢筋As=2187.50mm2。

抗裂验算要根据使用环境确定桩抗裂控制等级, 由于本场地地下水对混凝土结构中钢筋不具腐蚀性, 桩允许出现裂缝但裂缝最大宽度不得超过0.2mm。经过抗裂验算, 桩身需要配置钢筋As=2953mm2, 最大裂缝宽度ωmax=0.187mm<0.2mm。

按抗裂要求配置的钢筋面积大于按抗拉承载力要求配置的钢筋面积。基桩按抗裂要求配置8Φ22通长钢筋, 钢筋伸入承台的锚固长度大于40d。

5 结语

5.1桩上拔力计算时应合理选定地下室抗浮设计水位。地下水位的选择不仅要考虑地下水位的历史变化, 还应根据城市排水设施和能力对地下水位的变化作出预测。

5.2抗拔桩的钢筋由裂缝验算后决定, 不是以钢筋承受的拉力来决定。抗裂计算要根据使用环境和地下水的腐蚀性确定裂缝控制等级。

参考文献

[1]建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002)

[2]建筑桩基技术规范 (JGJ94-2008)

[3]混凝土结构设计规范 (GB50010-2002)

抗拔桩设计参数的合理选用 篇2

抗拔桩,也叫抗浮桩,是指当建筑工程地下结构如果有低于周边地下水位的部分时,为了抵消地基水对结构产生的上浮力而打的桩。抗拔桩主要靠桩身与桩侧土层摩擦力来受力。

目前,在抗拔桩设计中,设计人员往往存在两个误区:一是抗拔桩越长越好;二是桩径越大越好。在设计中没有考虑到抗拔桩中钢筋强度是否充分发挥,为满足抗拔力的要求只是一味加大桩长桩径,造成抗拔桩设计中的严重浪费。

显然,受拉钢筋强度的充分发挥、桩长桩径的合理选取,对降低抗拔桩成本具有直接影响,这也是广大工程技术人员关心的重要问题之一,本文将对此进行一些分析和讨论。

1 抗拔桩承载力设计

1.1 抗拔桩承载力和裂缝宽度计算

根据《建筑桩基技术规范》[1](JGJ94-2008)(后简称桩基规范),承受拔力的桩基,应按下列公式同时验算群桩基础呈整体破坏和呈非整体破坏时基桩的抗拔承载力:

式中:Nk——按荷载效应标准组合计算的基桩拔力;Tgk——群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值;Tuk——群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值;Ggp——群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数,地下水位以下取浮重度;Gp——基桩自重,地下水位以下取浮重度。

1)群桩呈非整体破坏时,根据桩基规范,基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算:

式中:ui——桩身周长;qsik——桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值;λi——抗拔系数,可按表1取值。

表1

注:桩长l与桩径d之比小于20时,λ取小值。

2)群桩呈整体破坏时,根据桩基规范,基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算:

式中:ul——桩群外围周长。

1.2 抗拔桩裂缝控制计算

根据桩基规范,对于允许出现裂缝的三级裂缝控制等级基桩,按荷载效应标准组合计算的最大裂缝宽度应符合下列规定:

式中:ωmax——按荷载效应标准组合计算的最大裂缝宽度,可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)计算;ωlim——最大裂缝宽度限值,按表2取用。

表2

注:1.水、土为强、中腐蚀性时,抗拔桩裂缝控制等级应提高一级;2.二a类环境中,位于稳定地下水位以下的基桩,其最大裂缝宽度限值可采用括弧中的数值。

《混凝土结构设计规范》[2](GB50010-2002)中有关结构构件最大裂缝宽度计算的公式:

式中:αcr——构件受力特征系数,对钢筋混凝土轴心受拉构件αcr=2.7;σsk——按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力,σsk=NK/As,As为受拉区纵向钢筋截面面积;Es——钢筋弹性模量;c——钢筋保护层厚度,c<20,取20 mm;c>65,取65 mm;deq——钢筋直径;ρte——配筋率;φ——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数,φ=1.1-0.65ftk/(ρteσsk),当φ<0.2时,取φ=0.2;当φ>1.0时,取φ=1.0;ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值。

2 抗拔桩设计参数对钢筋抗拉强度发挥及抗拔桩成本的影响

2.1 钢筋直径对钢筋抗拉强度发挥及抗拔桩成本的影响

表3给出了相同桩长(桩长16m)、相同桩径(桩径600mm)、不同钢筋直径的抗拔桩成本的比较。表中基础下土层为粉土,抗压极限侧阻力标准值qsk=40 kPa,抗拔系数λ=0.7,基础面积64 m2,要求总抗拔力7000kN。钢筋型号:HRB335,钢筋强度设计值f′y=300 N/mm2,保护层厚度c=50mm。

由表3可以看出,总抗拔力固定,裂缝宽度控制相同时,桩长和桩径相同,桩数相同,混凝土用量相同;桩径相同,随选用的钢筋直径的增加、配筋率增加,钢筋强度发挥度降低,钢筋总量增加,抗拔桩的成本由钢筋的用量决定。即桩长、桩径相同时,选用的钢筋直径越大,配筋率越高,钢筋用量越大,抗拔桩总成本越大。也可看出,相同桩长、相同桩径,选用相同钢筋直径时,裂缝宽度限值0.3mm比0.2mm成本低。

2.2 桩径对钢筋抗拉强度发挥及抗拔桩成本的影响

表4给出了相同桩长(桩长16m)、不同桩径(分别为400mm、600mm、800mm)、不同钢筋直径的抗拔桩成本的比较。地质条件及桩侧阻标准值同表3,基础面积64m2,要求总抗拔力7000kN,钢筋型号:HRB335,保护层厚度c=50mm。

由表4可知,总抗拔力固定,桩长和钢筋直径相同,随桩径的增加,钢筋强度发挥度虽有提高,但是并不明显,钢筋的用量差别不大,混凝土的用量变化较大,抗拔桩的成本由混凝土量决定。桩长和钢筋直径相同,桩径越大,抗拔桩比表面积越小,单方抗拔力越小,混凝土的用量越多,抗拔桩总成本越大。

表3

注:钢筋3600元/t,混凝土270元/m3

表4

注:1.钢筋3600元/t,混凝土270元/m3;2.桩径800mm未计桩侧阻折减;3.最大裂缝宽度控制在0.3mm

2.3 桩长对钢筋抗拉强度发挥及抗拔桩成本的影响

表5中,地下土层为砂土层,抗压极限侧阻力标准值qsk=50 kPa,抗拔系数λ=0.7,基础面积64 m2,要求总抗拔力7000kN。设计桩径400mm,钢筋型号:HRB335,保护层厚度c=50mm。

由表5可以看出,总抗拔力相同,桩径不变,桩长越长,钢筋强度发挥度越低;混凝土的用量基本相同,抗拔桩的成本由钢筋的用量决定。即钢筋直径相同时,桩长越长,单方钢筋用量越多,钢筋用量越大,抗拔桩总成本越大。

表5

注:钢筋3600元/t,混凝土270元/m3,最大裂缝宽度控制在0.2mm

3 算例

某地下结构为方形基础,基础面积64m2,要求总抗拔力6600kN,ωmax≤0.2mm,地基情况见图1,为综合比较钢筋直径与桩长桩径对抗拔桩成本的影响,拟采用大桩径大桩长粗钢筋和小桩径小桩长细钢筋两套方案设计:(1)桩径0.8m,桩长23.5 m;钢筋直径32 mm;方案(2)桩径0.4 m,桩长11.5m,钢筋直径16mm。

拟采用C25级混凝土,钢筋型号HRB335,钢筋保护层厚度c=55mm。

3.1 根据方案(1)设计

(1)非整体破坏单桩抗拔力计算

由式(3)得:

得出非整体破坏单桩抗拔承载力标准值:

Nk=2067.2/2+165.4=1199.0kN

根据Nk,计算桩数n=6600/1199=5.5,取n=6,布桩见图2。

由于基础底面积较大,桩数很少,抗拔桩发生整体破坏的可能性较小,这里不再进行整体破坏验算。

(2)抗拔桩裂缝宽度计算

经计算,单桩抗拔钢筋数量为14根时,最大裂缝宽度为0.185mm,满足设计要求。

按照规范配置钢筋,钢筋用量见表6。

经计算,方案(1)单桩钢筋用量1931.1kg,混凝土用量12.06m3。

3.2 根据方案(2)设计

表6

(1)非整体破坏单桩抗拔力计算

由式(3)得:

得出非整体破坏单桩抗拔承载力标准值:

N1k=505.8/2+20.2=273.1kN

(2)整体破坏单桩抗拔力计算

根据N1k,计算桩数n=6600/273.1=24.2,取n=25,布桩见图3。

由式(4)得:

得出整体破坏单桩抗拔承载力标准值:

N2k=437.9/2+212.7=431.7kN

N1k<N2k,故取基桩抗拔力Nk=273.1kN

(3)抗拔桩裂缝宽度计算

经计算,单桩抗拔钢筋数量为10根时,最大裂缝宽度为0.182mm,满足设计要求。

按照规范配置钢筋,钢筋用量见表7。

表7

经计算,方案(2)单桩钢筋用量182.6kg,混凝土用量1.51m3。

钢筋按每吨3600元,混凝土每立方270元计算,比较方案(1)和方案(2)成本如表8。

表8

方案(1)和方案(2)相比,方案(1)费用是方案(2)费用的2.18倍,采用方案(2)进行设计比较经济。

4 结论

通过研究各参数对抗拔桩中抗拉钢筋发挥度及成本的影响,可以得出如下结论:

(1)受拉钢筋直径越小,配筋率低、钢筋抗拉强度发挥越高,钢筋用量越少、越经济;

(2)桩径越小,比表面积越大,单方抗拔力越大,混凝土用量越少,总成本越低;

(3)桩长越长,钢筋抗拉强度发挥越低,单方钢筋用量越大,总费用越高;

(4)桩长不宜太小,桩越短、桩距越小、基础面积大、桩数越多越容易发生群桩整体破坏控制,综合考虑施工的因素,桩径宜取0.4~0.6m,桩长宜取8~16m。

摘要：当地下水位较高时,地下车库等附属建筑物不得不对抗浮问题进行考虑,抗拔桩被越来越多地应用于工程中。本文针对目前抗拔桩设计中采用大桩径大桩长造成抗拔桩成本过高的问题,根据规范的设计方法,模拟工况,给出不同情况的抗拔桩设计方案,通过分析得出影响抗拔桩中受拉钢筋强度发挥水平及成本的因素,得到这些因素对抗拔桩中受拉钢筋强度发挥水平及成本影响的一般规律,并通过对算例的分析,结合实际情况,给出了合理的抗拔桩设计参数。

关键词：抗拔桩,抗拔力,整体破坏

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

抗拔桩设计 篇3

关键词：抗浮,抗拔桩,简化模型,弹簧

随着城市建设的高速发展,城市建设用地越来越少,地下空间的开发利用成为发展的必然趋势。地下建(构)筑物不断出现,建筑结构的抗浮问题日益突出,抗浮桩的运用越来越广泛。但对于抗浮设计中的一些问题,现行规范没有明确规定,各设计人员均按各自的经验对地下结构进行抗浮设计。在运用设计软件对大型地下结构进行抗浮设计时,要得到整体结构的内力图,同时应注重计算的效率,则需对抗拔桩进行简化模拟。目前运用比较多的办法是对抗拔桩采用大刚度弹簧进行模拟[1]。然而弹簧刚度值如何确定,现行规范[3]并未给出具体方法,各设计人员均是按照其设计经验赋予刚度值,人为因素影响严重,得出的计算结果浮动大。

文中从不同角度出发,理论上探求了抗拔桩的两种简化弹簧模型:桩体弹簧模型和桩-土弹簧模型。两种模型各具优点,为工程设计人员提供参考。

1 抗拔桩受力变形特点

抗拔桩在不同的受力状态时,行使的功能不同[2]。丰水期,浮力大于重力,抗拔桩受拉,起抗浮作用;枯水期,浮力小于重力,抗拔桩承压,起到基础的作用。由此对应两个弹簧刚度值。以上是两个极端的情况,当地下水位变化时,抗拔桩的受力状态是在不断变化的,对应的力学模型的弹簧刚度也是在不断变化的,如图1所示。

弹簧刚度的不断变化是由于桩身的轴力分布与变形分布的变化引起的。而桩身的轴力分布与变形分布又与桩侧摩阻力沿桩长范围内的发挥程度密切相关。对于长桩,受桩体弹性变形的影响,在桩-土荷载传递过程中,抗拔桩桩侧摩阻力的分布规律主要表现为首先在桩的上部发挥,随着荷载的增加及时间的推移,桩侧摩阻力的发挥程度逐渐沿桩深度向下转移以至桩身全长范围内得以发挥。由此得知,弹簧刚度随受力状态的不断变化的实质就是桩侧摩阻力沿桩长范围发挥程度随荷载变化而不断变化。

2 抗拔桩弹簧模型

2.1 桩体弹簧模型

本节考虑桩体受轴向拉拔作用出发,根据桩体的受力变形关系,运用一维胡克定律进行求解。

假设桩与桩体周围土体不产生相对滑动,则此时弹簧刚度即为抗拔桩在轴力作用下刚度,运用胡克定律求解。抗拔桩的桩侧摩阻力分布图如图2所示,轴力分布函数为F(x),任取一微小段dx,假设该微小段轴力恒为F(x),正应力为σx,线应变εx,纵向伸长Δx,对该微小段运用胡克定律有

故

两边积分得

由上述推导知,得到的弹簧刚度为平均弹簧刚度,这是由于假定沿桩长范围内的轴力均为平均轴力。由前述内容知桩侧摩阻力的发挥程度是随荷载的增大逐渐向桩深度方向延伸的,当上拔荷载比较小时,下端部分桩长范围未出现桩侧摩阻力,该段桩身轴力为零,则该部分桩长不算在有效桩长l内。有效桩长的长度是不容易确定的,故在较小上拔荷载作用下,该法有其局限性。然而,设计人员进行结构设计时是考虑荷载的最不利效应,设计选取的也是可能出现的最大荷载,在节约材料成本的条件下桩长也受一定限制,这样,在较大的荷载作用下,桩侧摩阻力沿桩身全长发挥,此时上述公式l即为桩长。

从刚度弹簧的表达式及推导假设条件知,该弹簧刚度并不反映土层信息,也正是由于这种简化,使得在地下结构的抗浮设计中,提高了效率。

2.2 桩-土弹簧模型

该模型假定桩、土均为弹性材料,桩和土的位移相等,桩-土之间没有相对位移,同时将桩侧土体简化为许多独立的弹簧[5—7](如图3所示),根据桩-土的位移协调进行求解。

从桩身中脱离取一桩单元,桩的轴力分布函数为F(x),桩的位移分布函数为w(x),考虑该桩单元垂直力的平衡得:

式(5)中,U为桩周长,τ(x)为桩侧剪应力,可由式(6)表示[7],其中ks为土的弹簧刚度。

根据Randolph的剪切位移法[4]知,

式中,Gs为土的剪切模量,r0为桩的半径,rm为影响半径,νs为土的泊松比。

结合式(5)、式(6)两式得:

当为均质土,即ks为常量时,

式中,P为上拔力,为单桩平均位移量,k为抗拔桩弹簧模型的弹簧刚度。

结合式(10)、式(11)、式(12)得:

由上述推导过程知该模型的弹簧刚度k受土层剪切刚度和泊松比的影响,式(12)是抗拔桩在均质土中的表达式,即ks为常量;当土层为成层土时,可分别求出各土层的ks值,然后将式(10)右边按土层分布分段积分求得抗拔桩的平均位移值,进而可以得到成层土中的弹簧刚度k。

由上所述,该弹簧刚度能反映抗拔桩与周围土体的相互作用对主体结构的影响,提高了计算的精度。

3 实例

广明高速公路是广东省高速公路网规划中加密和联络线中的一段,沿线设置二座隧道———祈福隧道和钟村隧道,隧道均为明挖浅埋式双洞六车道隧道,主体结构采用桩基钢筋混凝土闭合框架、桩基钢筋混凝土开孔框架和桩基钢筋混凝土U型槽三种结构形式。主体结构设计中将空间问题简化为二维平面问题,选取典型断面,采用梁单元模拟结构,采用荷载结构法,运用Midas/gts进行计算。

本次计算对抗拔桩采用桩体弹簧模型简化处理。在Midas/gts软件中,弹簧刚度的单位为k N/m3,由式(3)变形得

式(14)左边为单位变形量的压力强度,即为基床系数,故对Midas/gts需要的基床系数由此式计算。

U8段属隧道敞开整体式框架结构,位于桩号K19+210~K19+240之间,隧道内为双向六车道,该段设置抗拔桩和牛腿抗浮。横断面数据如图4所示。

该段作用在主体结构上的荷载,一、永久荷载:结构自重、土侧压力、水浮力、隧道内路面铺装、覆土重、徐变;二、可变荷载:隧道内汽车荷载、由车辆荷载引起的侧土压力、温度作用;三、偶然荷载:地震作用。承载力极限状态下和正常使用极限状态下共24种荷载组合工况。

U8段结构中部设置抗拔桩,两侧设置牛腿支护桩联合抗浮。抗拔桩桩长为24 m,由式(14)基床系数E/l=31.5×106/24=1 310 000 k N/m3;支护桩长20 m,由式(4)得基床系数E/l=31.5×106/20=1 575 000 k N/m3。

表1是前述桩体简化弹簧模型计算值与原设计计算值的对比,原设计采用Midas/gts计算,将抗拔桩简化成刚性支座进行求解。

由表1看出原设计计算的支座(中)弯矩值远大于简化弹簧模型的计算值。这是由于原设计将中部的抗拔桩简化为刚性支座所致,而实际的抗拔桩是一个弹性体,它在浮力作用下会被拉伸,具有一定的柔性。相对来说,弹簧简化模型更符合工程实际。

4 结论

文章从不同的角度出发,探求了抗拔桩的两种简化弹簧模型:桩体弹簧模型和桩-土弹簧模型。

桩体弹簧模型单方面考虑桩体的受力变形,运用胡克定律得到平均弹簧刚度。该弹簧刚度不反映土层信息,精确度不高,但由于其简单易掌握,能提高设计计算的效率。

桩-土弹簧模型综合考虑桩体与土体的受力变形,将桩体周围土体简化为独立的弹簧,根据桩、土的位移协调得到式(13)的弹簧刚度表达式。表达式体现了土的剪切模量和泊松比,表征抗拔桩与周围土体的相互作用对主体结构的影响,提高了计算的精度。

通过实例与原设计计算内力对比分析得知,简化的弹簧模型更适合工程实际。为设计人员在进行结构抗浮设计中,对抗拔桩的处理提供了参考。

参考文献

[1]阳芳.狮子洋隧道明挖敞开结构抗浮设计.铁道工程学报,2009;10:64—68

[2]李镜培,孙文杰.地下结构的浮力计算与抗拔桩设计方法研究.结构工程师,2007;23(2):80—84

[3]建筑桩基技术规范JGJ94—2008.北京:建筑工业出版社,1994

[4] Randolph M F,Worth C P.Analysis of deformation of vertically load-ed piles.Journal of the Geotechnical Engineering Division,ASCE,1978;104(12):1465—1488

[5] Wei Dongguo,Randolph M F.Vertically loaded piles in non-homoge-neous media.International Journal for Numerical and Methods in Ge-omechanics,1997;21:507—532

[6]朱碧堂,杨敏.抗拔桩的变形与极限承载力计算.建筑结构学报,2006;27(3):120—129

抗拔桩设计 篇4

1 工程概况

佛山市卫生局公共卫生大楼工程项目是佛山市政府重点工程项目, 包括医疗、实验、疾控、后勤等。其中公共卫生综合楼 (15层框架-剪力墙结构) 和实验楼 (8层框架结构) 设一层地下室, 并通过地下室连为一体。公共卫生综合楼和实验楼分别位于南、北两头, 中间地下室上铺1.20m覆土做绿化 (平面图中阴影部分) , 平面布置如图1所示。场地处于珠江三角洲平原, 地貌属于冲积平原, 地面高程为2.90～2.24m, 地下水稳定水位在地面以下0.8～1.5m, 相应高程1.52～1.15m。各土层的主要物理力学指标见表1。

根据规范GB50007-2002的规定, 当地下水埋藏较浅, 建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时, 尚应进行抗浮验算[1]。文献[2]规定, 地下室进行抗浮稳定性验算应满足式 (1) 要求:

W+G≥1.05F (1)

式中:W——地下室自重;

G——作用在地下室上的固定荷载;

F——地下水浮力, 按抗浮设防水位计算。

当不满足式 (1) 时, 地下室需采取抗浮措施, 包括增大地下室结构荷重、顶板堆载、抗拔桩、抗浮锚杆、降水或利用基坑侧壁支护结构抗浮等。

根据分析计算, 本工程柱下最大轴力为11481kN (有塔楼部分) 及5624kN (无塔楼部分) , 最小轴力为1994kN (无塔楼部分) 。根据地质条件及柱的内力, 采用预应力高强混凝土管桩基础, 桩的截面为φ500×125 (有塔楼部分) 及φ400×95 (无塔楼部分) 两种, 单桩竖向承载力特征值分别为1750kN、1250kN。地下室底板底标高为-5.600, 最大浮力按4.5m水头计算, 因无塔楼部分柱不满足式 (1) 要求 (具体计算略) , 结构设计必须考虑抗浮措施。本工程采用预应力混凝土管桩作抗压桩兼作抗浮桩, 两者并用, 减少了其他抗浮措施, 大大缩短了工期, 降低了成本。

2 预应力混凝土管桩抗拔承载力的分析计算

2.1 根据静载荷试验确定桩的抗拔承载力

根据规范JGJ94-2008规定, 承受拔力的桩基, 应按下列公式同时验算群桩基础呈整体破坏和呈非整体破坏时基桩的抗拔承载力:

Nk≤Tgk/2+Ggp (2)

Nk≤Tuk/2+Gp (3)

式中:Tgk为群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值, Tuk为群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值, 如无当地经验时, 群桩基础及设计等级为丙级建筑桩基, 可按下式计算:

Tgk=ul∑λiqsikli/n (4)

Tuk=∑λiqsikuili (5)

式中:ul为桩群外围周长;λi为抗拔系数;qsik为桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值;li为自桩底起算的各土层厚度;n为桩数;ui为桩身周长。 对于设计等级为甲级和乙级建筑桩基, 基桩的抗拔极限承载力应通过现场单桩上拔静载荷试验确定。因本工程建筑桩基设计等级为甲级, 按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003的规定, 可按设计要求确定最大加载量对工程桩进行抽样检测。因设计时取基桩的抗拔承载力设计值为300kN, 本工程取最大加载量为600kN对8根基桩进行了检测。以其中的3根基桩为例, 其检测结果见表2。

上拔静载荷试验后, 桩身检测均完整。

2.2 根据桩身强度确定桩的抗拔承载力

1) 国家建筑标准设计《预应力混凝土管桩》 (03SG409) [4]推荐公式:

式中: N为管桩桩身轴向拉力设计值, kN;fpy为预应力钢筋的抗拉强度设计值, MPa;Ap为预应力钢筋面积, mm2。

2) 广东省标准DBJ/T15—22—98[5], 按下式计算:

Nl≤Rpl (7)

式中:Nl为单桩上拔力设计值;Rpl为桩身抗拔承载力设计值;σpc为管桩混凝土有效预应力;A为桩的横截面面积。

3) 江苏省工程建设推荐性技术规程《先张法预应力混凝土管桩基础技术规程》 (苏JG/T011-2003) [6]推荐公式:

式中:Nl为单桩上拔力设计值, kN;ft为混凝土轴心抗拉强度设计值, MPa;A为管桩有效的横截面面积, mm2。

从以上式 (6) (7) (9) 可以看出, 广东省标准相对较为保守, 仅发挥了管桩中的有效预压应力部分;国标图集以预应力筋的抗拉强度为控制, 未涉及混凝土的裂缝控制验算;而江苏省标准则除管桩有效预压应力外还考虑了混凝土的抗拉能力, 以零裂缝为控制, 较之国标图集留有一部分预应力筋的抗拉安全储备。相对而言, 采用江苏省规范进行桩身强度验算较为合理。

2.3 根据桩端头板强度及焊缝强度确定桩的抗拔承载力

预应力管桩每根桩两端设置钢制端头板, 端头板上开有一排圆孔, 用以预应力钢筋的连接。接桩时, 通过焊缝将两段桩连接起来。端头板平面如图2所示, 焊接接桩如图3所示。

按照厂家提供的资料, s=r1～r3=40mm, 板厚h=20mm。根据文献[7], 将预应力钢筋的拉力连续化, 并取单位宽度计算, 则端头板所承受的弯矩及强度验算公式为:

M=ps (10)

M/W≤f (11)

式中:p=N/πD, N为管桩轴向拉力设计值, D为管桩外径;W=1×h2/6;f为钢材设计强度, Q235钢, f=215N/mm2。

由式 (10) , (11) 可得到:

接桩焊缝按下式计算:

σf=N/helw≤βffundefined (13)

由式 (13) 可得:

式中:N为焊缝承受的轴向力设计值;he为焊缝有效高度, he=0.7hf, hf为焊缝高度;lw为焊缝计算长度;fundefined为角焊缝的强度设计值, fundefined=160N/mm2;βf为正面角焊缝的强度设计值增大系数, 取βf=1.22。取接桩焊缝高度hf=10mm。

根据上述计算, 本工程设计中φ400×95管桩的抗拔承裁力设计值取300kN偏保守。

2.4 桩顶与承台的连接设计

按文献[5]要求, 抗拔管桩应将桩的纵向钢筋全部直接锚入承台内, 如图4所示。这种做法必须用人工打破桩顶, 让桩内钢筋外露, 施工时劳动强度大, 费工费时, 且对桩身结构会有所损伤, 但整体性好。另一种做法是机械截桩至设计标高后, 桩芯内灌混凝土加钢筋锚人桩承台的构造形式如图5所示。理论分析及试验结果均表明, 这种连接方式也是可行的。本工程主要采用第一种做法, 即将管桩自身的预应力钢筋直接锚入承台。特殊情况下, 破桩顶不小心将预应力钢筋弄断或在特殊部位施工有难度时采用第二种做法。

由式 (6) 可以看出, 只要预应力钢筋在承台 (筏板) 里有足够的锚固长度, 图4的做法是完全可行的。图5的做法是否可行主要取决于两个因素:一是插筋的强度和在承台 (筏板) 里的锚固长度。按本设计中管桩的抗拔承载力设计值300kN计算, 插筋需要1000mm2, 即5Φ16, 本工程设计中取6Φ18, 偏保守;二是填芯混凝土与管桩内壁的粘结强度。填芯混凝土与管桩内壁的粘结强度是由接触面上的胶结力、摩擦力和机械咬合力组成[8], 文献[9]建议填芯混凝土与管桩的粘结力按下式计算:

式中:N为填芯粘结力设计值;D1为填芯直径 (管桩内径) ;L为填芯高度 (本工程设计取1200mm) ;ft为填芯混凝土抗拉强度设计值;K1为待定系数, 取0.45～0.56, 若填芯为膨胀混凝土, K1值可适当放大。从计算结果可以看出, 本工程设计中L值取1200mm偏大。

3 结论与建议

通过对工程实例中预应力混凝土管桩做抗压桩兼做抗拔桩的分析、计算, 得出以下结论与建议。

1) 高强预应力混凝土管桩是性能良好的抗拉构件, 宜作为抗拔工程桩。

2) 高强预应力混凝土管桩的抗拔承载力设计值须认真验算, 包括桩身、桩身之间接头、桩与承台 (筏板) 之间的连接等, 以免过于保守或留下安全隐患。

3) 桩顶与承台的连接, 可用机械截桩并用微膨胀混凝土填芯内插钢筋并锚入承台或底板的构造形式, 同时应根据抗拔承载力要求, 通过计算确定填芯高度及插筋数量。

参考文献

[1]黄熙龄.GB50007-2002, 建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]陈如桂.DBJ15-31-2003, 建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2003.

[3]黄强.JGJ94-2008, 建筑桩基技木规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[4]国家建筑标准设计.03SG409, 预应力混凝土管桩[S], 北京:中国建筑标准设计研究所, 2003.

[5]广东省标准.DBJ/T15-22-98, 预应力混凝土管桩基础技术规程[S], 1998.

[6]江苏省工程建设推荐性技术规程.苏JG/T011-2003, 先张法预应力混凝土管桩基础技术规程[S], 2003.

[7]韦宏, 舒宣武.广东奥林匹克体育场预应力混凝土管桩作为抗拔桩的设计研究[J].建筑结构, 2001, 31 (5) :56.

[8]王恒栋.预应力混凝土管桩与桩帽连接节点轴拔性能试验研究[D].郑州工学院水环系, 1993.

建筑物抗拔桩力学计算的实例分析 篇5

关键词：上拔力,抗拔桩,裂缝,工程算例

0 引言

近年来, 在高速发展的城市建设大环境下, 建筑物的地下空间开发利用也得到了迅猛的发展, 地下建筑设计过程中结构的抗浮设计工作显得比较重要。一般情况下, 地下结构在完成抗浮设计的时候需要考虑较多的因素[1], 本论文将就地下结构抗浮方案中抗拔桩的力学计算进行实例分析工作。

1 抗拔桩设计要点

结构工程中抗浮措施比较常见的有:临时性的抵抗地下水的上浮力, 主要是施工期间的抗浮, 采用的措施有隔水、降水和排水等方法;永久性的抵抗地下水的上浮力, 抗拔桩和锚杆 (索) 的下拉方法使用得比较普遍, 抗浮设计中抗拔桩是最常用的方法之一, 下文着重介绍一下抗拔桩的设计过程。

1.1 承载力设计值的确定

根据DGJ 08-11-2010地基基础设计规范[2]中的7.2.9条给出了单桩竖向抗拔承载力设计值的计算式:

式 (1) 实质上反映的是地基土体对抗拔桩的摩阻力, 从力学机理上讲, 公式反映的是土体工程特性;其值的确定是抗拔承载力计算的第一步, 抗拔桩的承载力的确定并不代表其桩身设计的混凝土、纵向受力钢筋就可以不受控制。

JGJ 94-2008建筑桩基技术规范[3]5.4.5与5.4.6条给出了类似的单桩竖向抗拔承载力计算公式。

1.2 桩体纵向受力钢筋的确定

根据GB 50010-2010混凝土结构设计规范[4]中的6.2.22条, 桩身设计轴向拉力设计值表达式如下:

JGJ 94-2008建筑桩基技术规范中的5.8.7条给出了类似的公式。

如若不考虑预应力筋时, 则:

当桩的轴向拉力设计值按地基土体对抗拔桩的摩阻力考虑时:

即抗拔桩的配筋设计可以由Rtd确定。

1.3 桩体裂缝宽度的确定

GB 50007-2011建筑地基基础设计规范[5]中的8.5.9条指出“当桩基承受拔力时, 应对桩基进行抗拔验算”。其中的第8.5.12条明确“非腐蚀环境中的抗拔桩应根据环境类别控制裂缝宽度满足设计要求, 预应力混凝土管桩应按桩身裂缝控制等级为二级的要求, 进行桩身混凝土的抗裂验算”。

与此同时, 应当根据《混凝土结构设计规范》中的第3.4.4和3.4.5条规定的构件裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值, 对抗拔桩体混凝土做裂缝验算。验算按《混凝土结构设计规范》中的7.1.2条进行。

其中, σs为按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋应力, 其值按式 (3b) 计算:

其中, Nq为按荷载准永久组合计算的轴向力值。

《建筑桩基技术规范》中的5.8.8条明确, ωmax为按荷载效应标准组合计算的最大裂缝宽度, 因此在用式 (3a) 中将σs (荷载效应准永久组合的等效应力) 更改为σsk (荷载效应标准组合的等效应力) 。

依据现行的规范规程的要求, 对抗拔桩的设计计算要点作了细致介绍, 并列出了主要计算公式。

1.4抗拔桩设计算例

从上述可知, 抗拔桩的核心问题是桩体的纵向配筋和裂缝的控制。这里以某实际工程的桩基设计为基础, 来进行抗拔桩的配筋设计和裂缝控制的推演。该建筑地下3层, 最大埋深超过15 m, 地上裙房3层, 主楼30层。裙房和主楼之间不设结构缝, 地下室的范围与主楼相比, 地下室范围较大。

该建筑物基础全部采用钢筋混凝土钻孔灌注桩, 其中裙房下采用D600桩, 长20 m。裙房的荷重不大, 其基础下的桩基本上全处于抗拔的受力状态, 需要按照抗拔桩进行设计。

按照式 (1) 计算地基土体对抗拔桩的摩阻力, 得到抗拔桩的单桩抗拔承载力特征值为Rta=650 k N, 设计值Rtd=812 k N, 极限值Rtk=1 300 k N。

进而计算抗拔桩的纵向受力钢筋, 配筋预估为18D18 (HRB335) , 根据式 (2c) 可得:

再由抗拔桩单桩抗拔承载力特征值Rta=650 k N, 按照式 (3a) 计算裂缝宽度。

取:deq=18 mm, 混凝土为C35, αcr=2.7, c=50 mm, Es=2×105N/mm2。

则有:

将上述数值代入式 (3a) , 可得:

桩体的裂缝宽度计算结果满足规范的设计要求限值。因此该建筑裙房基础的抗拔桩D600的配筋取18D18 (HRB335) 是比较合理的。

2结语

论文基于现行的设计规范规程的要求, 提供了抗拔桩的设计计算要点, 明确了抗拔桩设计的核心问题是桩体的纵向受力钢筋和裂缝宽的计算。

参考文献

[1]黄茂松, 任青, 王卫东, 等.深层开挖条件下抗拔桩极限承载力分析[J].岩土工程学报, 2007, 29 (11) :1689-1695.

[2]DGJ 08-11-2010, 地基基础设计规范[S].

[3]JGJ 94-2008, 建筑桩基技术规范[S].

[4]GB 50010-2010, 混凝土结构设计规范[S].

抗拔桩在某地下车库抗浮中的应用 篇6

随着城市大规模建设的开展, 地下空间的利用率也越来越高, 在地下空间的利用过程中, 特别是在我国降雨量较为丰富、地下水位较高、土层地质条件较差的南方某些地区, 当地下建筑的自重和地面回填土的重量以及抗拔桩的抗拔力不能平衡水的浮力时, 地下建筑的抗浮问题也随之而来[1], 如地下停车场、污水厂的生化池、建筑物的地下室结构等, 设置抗拔桩是当前地下结构抗浮的常用措施之一。

2 工程概况

该地下车库紧邻马路, 建筑场地开阔, 周边无高大建筑物, 地下车库上方周围为待建小区空地, 地下车库为地下一层, 框架结构, 设计±0.000标高为21.60m (黄海高程) , 地下室板面标高为-4.000m, 基础板厚550mm, 基坑开挖平均深度为5.45m, 其中车库基坑东侧开挖深度7.45m, 地下室呈不规则形状, 周长600m, 面积近11007m2。

3 地质水文概况

3.1 地质概况

该车库所处地段的地质构造为剥蚀残丘地貌单元, 场地西部有冲沟发育, 地形略有起伏, 地面高程在19.0～30.5m之间。拟建场地在勘察深度范围内地层主要为三叠系石灰石, 燕山期闪长岩及第四系堆积层。地下车库所处场地各土层主要为:

⑴素填土:杂色, 以红色为主, 呈干-湿, 松散状态, 以开山弃土 (砂、石含量高) 、石块为主, 为勘察期间回填, 层底及场地中东部为灰色耕植土、含植物根。

⑵粉质粘土:黄色、灰黄色, 软-可塑状态, 含少量砂、高岭土。场地中西部原冲沟地段分布。

⑶粉质粘土:杂色, 以黄、灰色为主, 软-软可塑状态, 含砂、砾、碎石约15%, 少量铁锰质结核, 土质不均一, 场地中西部原冲沟地段分布。

⑷粘土:黄褐色, 硬可塑-硬塑状态, 含铁锰质结核, 少量高岭土、砂、砾。场地东部残丘地段分布。

⑸粘土:红褐色、褐红色, 可塑状态, 含高岭土、少量砂、砾。场地东部残丘地段分布。

⑹粘土:红褐色、褐红色, 软-可塑状态, 含高岭土、少量砂、砾。分布于基岩面之上, 分布范围无规律。

工程场地底层结构及主要物理力学性质如表1所示:

3.2 水文概况

场区地下水为上层滞水和裂隙水两种, 上层滞水赋存于 (1) 层杂填土, 无隔水顶板, 与大气降水和地表水体有密切水动力联系, 主要受地表水体的侧向渗透补给。 (2) ～ (6) 层粘性土为隔水层, 基岩裂隙水赋存于下伏基岩节理裂隙 (溶洞) 中, 地下水水量和水头、运动无规律。此外, 根据地下水水质分析, 表明场地地下水对混凝土及和泥土中钢筋无腐蚀性。

4 抗拔桩设计

抗拔桩的承载力一般同时受2个方面因素制约: (1) 桩身材料的抗拉强度; (2) 桩周表面的特征 (即桩一土壁界面的几何特征) 和土的物理力学特性[2]。该工程采用摩擦桩, 桩体为等截面钻孔灌注桩, 利用桩侧壁摩阻力及其自重来平衡地下水的上浮力。桩径为420mm, 纵筋为6Φ14mm, 采用通长配筋, 且锚入承台40d (d为纵筋直径) , 纵筋沿桩身周边均匀布置。为防止钢筋受腐蚀, 钢筋笼侧壁保护层厚为50mm, 钢筋笼底端保护层0.1m, 箍筋采用螺旋箍筋, 非加密区箍筋采用Φ8@250, 加密区为Φ8@100, 加径箍为Φ12@2000, 单桩抗拔承载力特征值为100KN, 抗拔极限承载力≥200KN, 桩体混凝土设计强度为C25, 桩体结构如图1、2所示。每根抗拔桩钢筋笼内固定1根内径为25mm的镀锌钢管作为注浆管, 钢管下部开4排直径为3mm的注浆孔, 每排2眼, 用于后压力注浆。

5 抗拔桩施工

施工前先按设计要求做3根试验桩, 并测定桩身完整性及抗拔承载力等指标, 测定单桩抗拔破坏试验荷载达260KN, 确认满足设计要求, 再开始抗拔桩施工。本工程共设抗拔桩1449根, 采用内径为420mm的洛阳铲成孔至设计标高, 清孔经自检, 并由监理人员验孔合格后, 即放入钢筋笼和镀锌钢管, 箍筋加密段朝上放置, 以承担初始抗拔力。施工时要严格确保钢筋笼和镀锌钢管的垂直度并按要求设置垫片, 以保证设计要求的保护层厚度。镀锌钢管伸至孔底, 顶部露出桩孔口≥50cm。随后即浇灌混凝土, 待成桩2d后, 以约2MPa压力的清水冲开管底封口, 采用后压力注浆法灌入纯水泥浆, 水泥采用标号为32.5的矿渣水泥, 水灰比w/c为0.75, 以填充桩底沉渣并与桩侧土体良好结合, 提高其桩体完整性和抗拔承载力。

在后压力注浆施工过程中, 由于设计压力和注浆速度之间存在一定相关性, 若压力过大, 注浆速度过快, 可能导致冒浆、跑浆或桩体的上拔量过大;如果注浆压力过小, 则浆液流速过慢, 可能导致水泥浆体在管路中初凝并发生管路堵塞, 或者浆体无法通过劈裂-压密作用加固桩测土体[2,3]。所以须控制合理的注浆压力, 以确保注浆质量, 提高桩体的完整性和抗拔承载力, 该工程中由于该桩体埋深较小, 经试验后确定注浆压力为1.2～2.5Mpa。一般在注浆初始阶段, 采用较小压力, 待注浆结束阶段, 由于浆液已经充满地层, 此时所需要的压力较大。以使浆体充分挤密桩土间空隙, 注浆压力可通过桩端压力表控制。

6 施工遇到的问题与处理

部分桩成孔过程中, 遇到有淤泥, 流沙等情况, 采用倒入适量干水泥, 待其与淤泥结合后, 再继续成孔。

若干桩成孔过程中在3.0m深度附近遇到基岩, 为保证基础和地下室整体结果满足设计抗浮设计要求, 根据设计变更要求, 采用在该桩体周围补桩, 以提高桩基整体抗拔力, 本工程共补桩66根, 补桩仍采用与原桩相同的桩径, 并采用后压力注浆措施提高桩体抗拔承载力。

7 抗拔桩的承载力检测

注浆后20d, 对桩取样50%采用小应变法检测桩体完整性, 并抽取1%测定桩的抗拔承载力。检测结果显示桩体完整性、单桩抗拔极限承载力标准值均达到设计要求, 结合现场变形观察未发现上移现象。

8 小结

实践证明, 对于在地下水位较高地区的地下建筑物采用抗拔桩, 并于成桩后采用后压力注浆加固桩体来解决结构抗浮问题, 具有较好的技术和经济适用性, 有较高的推广应用价值。

摘要：结合某地下车库工程抗拔桩基础施工的实践, 根据抗拔桩的受力特点和机理, 分析了该抗拔桩基础施工中的一些问题。

关键词：抗拔桩,后压力注浆,抗浮

参考文献

[1]胡香兰, 钱健康, 赵华荣.水浮力对建筑的影响分析[J].浙江建筑.2006, (5) :11-14.

[2]杨瀛.抗拔桩在人防地下室工程中的应用[J].宁夏工程技术2008, (3) :81-83.

抗拔桩设计 篇7

福建大剧院是福建省重点工程,位于福州市五一广场南侧,是福州市标志性建筑之一,总建筑面积约3万平方米。由于本工程地下室较大,部分区域地下室较深,而上部结构仅有3-4层,上部结构的自重难以平衡地下水给整个建筑物造成的向上的浮力,因而部分桩型设计为抗拔钻孔灌注桩。为提高本工程抗拔钻孔灌注桩的抗裂性能,在抗拔桩中采用了预应力技术,受力明确,有效地提高了抗拔桩的抗裂性。该工程由中建七局三公司基础分公司总承包,福建省建筑科学研究院进行预应力专项施工。

本工程基础中共有预应力抗拔灌注桩61根,桩长35～50m不等,桩径Φ800。单桩竖向最大抗拔承载为2000kN,预应力配筋为2-3Φj15.24。预应力配筋可选用无粘结和有粘结两种方式:①无粘结预应力方式施工相对简单,但因为锚固端完全靠P型挤压锚承压,一旦端部出现问题,将因为预应力筋的固定端深埋地下而无法处理。②有粘结预应力方式,施工工艺相对复杂,需要预留预应力钢筋的孔道,保证自由段不漏浆,张拉后需在孔道中灌入水泥浆。本工程最后用有粘结预应力配筋方式,预应力预留孔道采用钢套管(见图1)。

2 有粘结预应力抗拔桩的施工难点

(1)沉管桩施工时,钢筋笼是在地面成形后,分节吊装就位的,上下节钢筋笼连接时,采用焊接或直螺纹连接;而预应力筋要整束穿在钢套管内并置于钢筋笼内侧,安装难度大。

(2)按原设计方案,注浆管为Φ20塑料管,放在Φ80钢套管内。此方法难以保证安装质量,且张拉时容易被挤坏。一旦损坏,难以修复,将使灌浆工序难以进行。

(3)预应力筋自由段上下端如何封闭。

因为施工过程较长,钢筋笼和预应力筋安装就位、浇捣混凝土后,到张拉锚固这一段时间,预应力筋及钢套管都埋在混凝土桩身内,一旦钢管漏浆,会使将来的张拉灌浆不能顺利进行,严重影响工程质量。

3 有粘结预应力抗拔桩的施工

3.1 施工难点的解决

(1)本工程抗拔桩较长,最短的30多米,最长的达到50米。钢筋笼一次整体起吊沉入桩孔的施工工艺难以做到。一般分为4-6段分节制作,分节起吊,在孔口进行垂直接驳。普通钢筋可以通过各种接头形式不断接长,而预应力钢绞线不允许中间断开,需随着钢筋笼的安装起吊,用吊车吊住钢绞线末端,由专人协调钢筋笼、钢套管与钢绞线的起吊、连接,避免出现钢绞线的死弯。

(2)预应力注浆用的塑料管改为Φ25壁厚1.5mm钢管,原Φ80钢套管(钢绞线装在其中)改为Φ59壁厚2mm厚钢管,形成大小两管并排,在两个管的下部用一根弯管连通(见图2),在钢绞线就位后,大小钢管的顶部用大一号套管封住。经此调整后,注浆管在安装,浇筑混凝土过程中就不易被破坏。事实上,也为后来少部分因桩身砼质量不好而锚固欠佳的桩进行处理留下了余地。

(3)预应力筋下部5m为锚固段,5m以上为自由段;自由段装在Φ59钢管内。管底封堵示意图见图2,Φ59钢管底部用钢板焊接封口,只留3个Φ16钢绞线预留孔,孔口处钢绞线穿过后,在规定的位置固定,往套管内灌入环氧树脂,环氧树脂的高度不能超过两个钢管底部的连通管,最好在连道管下1cm处,待环氧树脂凝固后就形成了底部的封闭空间。

3.2 张拉端和固定端的设置

张拉端采用多孔锚板和相对应的锚垫板,螺旋筋,预留孔采用Φ59钢管成孔,钢管接头采用Φ70钢管焊接过渡,钢管每隔0.5m用钢筋焊在主筋上。固定端采用P型挤压锚加5m的锚固段。

3.3 预应力筋的张拉

桩身强度达到设计强度后方可进行张拉。预应力筋有效拉力达到每索150kN,且同一桩内两孔束3Φj15.24预应力筋同时张拉,张拉后从张拉端伸出的预应力筋不剪断,直接锚入承台和柱中。

3.4 灌浆

张拉完毕后,马上用水泥净浆进行注浆,水泥浆采用42.5级普通硅酸盐水泥配制,水灰比0.4,并掺入适量的微膨胀剂UEA(8%)和高效减水剂TW-3(1.5%)。

3.5 工程缺陷的处理

在张拉中,曾有3根桩的预应力束在张拉力快达到150kN时,张拉伸长值突然伸长,压力表值下降,表明这2束钢绞线的锚固端出现了无法锚固的工程缺陷。经分析,可能是该桩在桩底处,锚固端头和锚固段保护层太小,导致混凝土没有足够握裹力。经与各方商议,采取了以下措施:

从Φ25钢管灌入水灰比为0.4的水泥净浆(加缓凝型减水剂)。因Φ25与Φ59钢管形成连通器,这两根钢管内水泥浆将达到同样的高度。精确计算灌入的浆量,让水泥浆的高度达到4-5m,待这部分水泥浆达到一定强度后,将重新形成握裹力。实践中在3天后,对水泥砂浆试块进行试压,强度达到50MPa以上,开始重新张拉。从张拉端口重新插入Φ20塑料管至砂浆体顶部,做为二次注浆孔。实践证明,以上措施有效地对锚固端失效的工程缺陷进行了补救,张拉后的预应力抗拔桩达到设计要求。

参考文献

[1]GB50204-2002,《混凝土结构工程施工质量验收规范》[S].