预应力抗拔桩（共7篇）
预应力抗拔桩 篇1
0.前言
随着高层超高层建筑的不断兴建,地下建筑埋深也越来越加大,尤其是高层建筑群周围的裙房,一般层数较低或全部是地下结构,形成大面积的广场式建筑,在地下水位较高地区,抗浮问题非常突出。
根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94第5.5.8条之规定,“对于受长期或经常出现的水平力或拔力的建筑桩基,应验算桩身的裂缝宽度,其最大裂缝宽度不得超过0.2 mm。对于处于腐蚀介质中的桩基,应控制桩基不出现裂缝。”《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第3.3.4条及表3.3.4、表3.4.1中对钢筋混凝土结构构件按环境类别对最大裂缝宽度也作了规定:环境类别一类时最大裂缝宽度不得超过0.3 mm,环境类别二三类时最大裂缝宽度不得超过0.2 mm。按以上两个规范中最大裂缝宽度不得超过0.2 mm进行计算,当地基土为性质较好、侧阻力高的砂类土时,抗拔桩的配筋率在2%～4%间,钢筋应力发挥不足,钢筋浪费很大。为此,需要研究一种新的技术解决裂缝问题,解决钢筋应力发挥不足的问题。
1. 预应力钢绞线抗拔桩结构构造
1.1 预应力钢绞线抗拔桩设计总体思路
桩钢筋包裹于混凝土结构中,由于混凝土呈碱性,在这样的环境之中,钢筋表面形成钝化保护膜,阻止钢筋的腐蚀,混凝土结构没有裂缝,钢筋就不能腐蚀。而一般钢筋混凝土受拉构件出现裂缝是正常的,控制裂缝的目的就是解决桩基的耐久性问题,钢筋腐蚀是影响桩基耐久性的首要因素。
要想充分发挥钢筋应力,就要限制裂缝宽度,限制裂缝宽度最有效的办法就是对桩施加预应力,通过施加预应力,使桩身混凝土不产生拉应力,另外一个措施就是对钢筋进行保护,保证钢筋不受外界环境介质的侵蚀。
基于以上考虑,采用高强钢绞线代替钢筋,可充分发挥钢筋应力,降低成本;钢绞线涂油后外套软胶管,可防腐阻锈;基础底板施工完成后,对抗拔桩施加预应力,可控制混凝土没有裂缝或限制裂缝宽度。
1.2 预应力钢绞线抗拔桩传力机理
基础底板受上拔力后,通过无粘结钢绞线直接将上拔力传至抗拔桩底部端头锚碇板,端头锚碇板受拉后将拉力传至桩身混凝土,并与上部整个桩身一起向上变形,桩周围的土体对桩产生向下的摩擦力,阻止桩向上变形,起到抗拔作用。
1.3 预应力钢绞线抗拔桩结构构造
2. 预应力钢绞线抗拔桩设计计算
2.1 地层提供承载力计算
根据勘察报告提供的地层参数,按《建筑桩基技术规范》JGJ94-94计算单桩抗拔力,确定桩长桩径。
2.2 混凝土强度计算
桩身混凝土均受压,位于端头锚碇板处混凝土受压力最大,根据单桩抗拔力,计算确定混凝土强度标号。
2.3 钢绞线强度计算
根据单桩抗拔力,选定的钢绞线规格,初步计算需用的钢绞线根数。
2.4 张拉控制应力计算
有效预应力应等于单桩抗拔力,才能保证桩身混凝土不产生拉应力。张拉控制应力等于有效预应力加上各种预应力损失。预应力损失包括以下各项:
①张拉端锚具变形和预应力钢绞线内缩;
②预应力钢绞线的摩擦;
③预应力钢绞线的应力松弛;
④混凝土的收缩和徐变;
⑤采取分批张拉时,张拉后批预应力钢绞线产生的混凝土弹性压缩损失。
3. 预应力钢绞线抗拔桩的实施过程
预应力钢绞线抗拔桩为混凝土灌注桩,桩的施工不受桩型设备的限制,施工环节与普通抗拔桩没有明显区别,根据设计的桩径大小及地层条件选择施工工艺,正反循环钻进、旋挖钻进、长螺旋钻进、挖孔作业均可,一般先下钢绞线,后灌混凝土,如果地层松散塌孔,也可采取先灌混凝土,后下钢绞线工艺。
基础底板施工时钢绞线穿过底板,多留置一定长度,待基础底板施工完成,混凝土强度满足要求后,即可进行张拉作业。小桩可用一个多孔锚头,也可分别使用单孔锚头,锚具及上下锚垫板、锚碇板均进行防腐处理。
4. 与常规设计抗拔桩技术经济比较
某工程Φ600抗拔桩径抗拔桩,桩长12m,单桩抗拔力特征值1300kN,混凝土强度等级C35。
4.1 按常规设计抗拔桩计算
式中:ωmax—或为按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度;
σcr—或为构件受力特征系数;
σsk—或为按荷载效应标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋应力的等效应力;
Ψ—或为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数;
Es—或为钢筋弹性模量;
C—或为最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边距离;
ρte—或为按有效受拉钢筋截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率;
Ate—或为有效受拉混凝土截面面积;
As—或为受拉区纵向非预应力钢筋截面面积,Ap=受拉区纵向预应力钢筋截面面积;
deq—或为受拉区纵向钢筋等效直径;
Nk—或为按荷载效应标准组合计算的轴向力;
采用HRB400钢筋Φ25@70,计算得ωmax=0.189mm<0.2mm,满足规范要求,配筋率为3.82%,每立方米混凝土中钢筋含量300kg,钢筋成本约2000元,每根桩钢筋成本约6792元。
4.2 按预应力钢绞线抗拔桩计算
采用7Φ5的钢绞线,钢绞线强度设计值fpy=1320N/mm2,单根钢绞线强度设计值为181 kN,有效预应力为1300kN,经计算各种预应力损失为300N/mm2,张拉控制应力等于1690 kN,需用钢绞线13根。每根桩钢绞线成本约1300元。锚头,压力锚及上下锚垫板、锚碇板成本约2340元,总成本约3640元。
两种抗拔桩技术在成孔、灌注、检测、工期等其他方面没有区别,只在钢材用量方面预应力钢绞线抗拔桩是常规设计抗拔桩成本的53%,经济优势非常明显。
5. 结语
预应力钢绞线抗拔桩技术能够控制混凝土结构裂缝,使钢绞线不能腐蚀,充分发挥钢绞线应力,节约钢材,节省造价。
预应力钢绞线抗拔桩技术无特殊设备及施工工艺要求,可广泛用于各类工业与民用建筑,应用前景广阔。
参考文献
[1] 中国建筑科学研究院.建筑桩基设计规范(JGJ94-94) [S].北京:中国建筑工业出版社,1995
[2] 中国建筑科学研究院.混凝土结构设计规范(GB50010-2002) [S].北京:中国建筑工业出版社,2002
[3] 张峰.全埋式地下工程结构的抗浮与裂缝控制(CJJ).广东科技,2006(7) ,66-68
[4] 邱明广.深圳市民广场地下工程结构设计(CJJ),国外建材科技,2005(26) ,101-103
预应力抗拔桩 篇2
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].
预应力抗拔桩 篇3
预制钢筋混凝土方桩(实心方桩)作为用于桩基础的建筑材料,在我国使用由来已久,尤其在预应力混凝土管桩和预应力混凝土空心方桩十几年的普及推广使用之前,还大量的作为承压桩使用,并有相关的产品标准JC934-2004和设计图集04G361。目前由于各地对预应力混凝土管桩和预应力混凝土空心方桩的应用范围进行了限制,尤其对管桩、空心方桩作为抗拔桩存在很多争议、不提倡使用,设计院也倾向于设计使用预制钢筋混凝土方桩(实心方桩)作为抗拔桩,也有设计灌注桩作为抗拔桩。随着我国的地下建筑越来越多,抗拔桩的用量也是越来越大,因此实心方桩占有很大的市场。对于目前广泛使用的预制钢筋混凝土方桩(实心方桩)作为抗拔桩,其耗用的混凝土和钢筋使用量很大,混凝土强度也不高,只有C30-50,生产效率低,而且与基础承台的连接方式也是通过截桩、桩头破碎,将钢筋锚入承台,施工质量控制难以保证。即使部分建设项目采用了管桩、空心方桩作为抗拔桩,由于其是按照标准图集生产的产品,对抗拔用桩没有规范局部结构加强,所以在桩与桩的连接、桩与承台的连接方面存在现场施工质量控制难度大、施工周期长、耗用材料多、造价高等弊病。对此,江苏同力公司研发了预应力混凝土抗拔空心桩、桩与桩连接、桩与承台的连接装置,并在几个建设项目中得到了验证和应用,达到了预期效果。
1 抗拔桩
随着我国城镇化进程的发展,城市土地资源越来越紧张,城市建筑的发展向地下和高空要空间,地下空间利用的越来越多,基础埋深越来越深,特别是基础浸入地下水的深度越来越大,建筑物基础承受上拔荷载的情况愈来愈多,而且基础所承受的上拔荷载越来越大。为了满足这种基础的受力平衡,目前一般采用桩基的形式来解决,而这种受上拔力的桩一般称之为抗拔桩。抗拔桩的使用越来越普及,目前广泛使用的就是灌注桩和预制钢筋混凝土方桩(实心方桩)。
1.1 预制钢筋混凝土方桩
预制钢筋混凝土方桩简称实心方桩,是一种在工厂地面或水泥路面上用木模板或钢模板作砼模具,然后置入钢筋笼经人工浇筑混凝土并机械振捣混凝土之后露天自然养护而成。其鲜有蒸汽养护,生产周期长;劳动强度大,生产效率低;混凝土用量大,钢筋耗用多;混凝土强度不高,一般C30-40,C组C50。混凝土由于没有预压应力,桩身容易产生收缩裂缝,在起吊、运输、施工过程中因受力也容易产生裂缝。目前,实心方桩经常应用于抗拔桩,在承压桩、支护桩场合也经常使用。在用作承压桩和抗拔桩时由于混凝土桩身固有裂缝不能闭合,影响了桩的耐久性。另外,在受到上拔力的作用下,混凝土由于无预压应力,而混凝土的抗拉强度很小,按照规范JTG D62-2004所述,C30-C50砼的抗拉强度设计值只有1.39～1.83 MPa。如400*400的实心方桩C30-C50强度,其混凝土的抗拔力只有23～30 t,但实际作为抗拔桩使用时考虑到实心方桩所配螺纹钢筋的抗拉力远远大于30 t,所以设计院设计该桩位时抗拔力一般取值都是2～3倍以上,达70～90 t甚至100多t,此时混凝土早就出现了裂缝。因此实心方桩作为抗拔桩时耐久性大大降低。
1.2 灌注桩
灌注桩是一种直接在现场桩位上采用人工或机械就地成孔,然后在孔内浇筑混凝土或安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。目前主要应用于承压桩,也适用于抗拔桩。施工质量的好坏对桩的承载力影响很大,因混凝土是在泥水中灌注的,因此混凝土质量较难控制。另外由于现场施工,受场地、天气影响较大,泥浆排放污染环境,劳动强度大,施工周期长,混凝土用量和钢筋用量大,造价高。由于灌注桩混凝土质量难以控制,检测困难,且砼强度低,作为抗拔桩时安全隐患多,所以桩基施工质量事故多。灌注桩作为抗拔桩时同实心方桩一样,存在混凝土因无预压应力产生的抗拉强度低、耐久性差缺陷。
1.3 预应力混凝土管桩和预应力混凝土空心方桩
按照GB13476生产的预应力混凝土管桩及按照JC/T2029生产的预应力混凝土空心方桩,在桩基础工程中主要作为永久性承压桩使用,也有设计成抗拔桩的。对管桩和空心方桩作为抗拔桩目前各设计单位看法不同,多数持慎用或不用的意见。近年来已有一些工程在业主要求降低工程造价的压力推动下,将管桩、空心方桩作为临时抗拔桩或丙级建筑物的准永久性抗拔桩。以PHS400(240)C80空心方桩为例,配筋为12*Φ10.7,其混凝土的综合抗拉力为113 t;以PHC500*125 AB C80管桩为例,配筋12*Φ10.7,其混凝土的综合抗拉力为123t。这里已经包括了抵抗混凝土本身的抗拉强度和混凝土的预压应力这两种抗拉力,即在受上拔力时,先抵消预压应力还有混凝土本身抗拉强度(轴心抗拉强度设计值2.22 MPa)后再发挥作用。在不少PHC管桩或PHS空心方桩作为抗拔桩的静载荷试验中,发现管桩(空心方桩)端板与桩身预应力筋镦头连接处亦是一个薄弱点,经常有端板拔坏的现象发生,存在许多质量隐患。有的设计院在实际设计中采用加厚端板的办法来提高端板孔口抗剪强度,增加其安全度。但是加与不加、加多加少没有统一的规范,给生产、施工、检测、验收、使用等带来很多问题。
1.4 预应力混凝土抗拔空心方桩
在预应力混凝土空心方桩的基础上,研发了新颖实用的抗拔桩,全称为预应力混凝土抗拔空心方桩,并获得了国家专利。本专利产品是在预应力空心方桩的基础上,针对端板钢筋镦头孔口抗剪强度低的缺陷,经强度计算后设计了相应的端板厚度,并设计了专用的桩机械接头用端板和桩与承台快捷连接的端板。本抗拔桩承接了预应力空心方桩所有的抗拔优势,不但混凝土的抗拔力高,预应力钢筋的抗拔力也高,如400的预应力抗拔空心方桩配筋12*Φ10.7的钢筋抗拔力设计值可达110.76 t,混凝土的综合抗拔力为113 t,基本同步抗拔。实际设计和使用时,只利用混凝土的预压应力来设计抗拔值87.7 t,安全系数很高。而且为了桩与桩之间更加有效可靠的连接、桩与承台快捷连接,设计的配套端板有特殊的结构尺寸,增加了焊接预埋螺母和连接套筒孔。由于端板的厚度增加,桩头的耐锤击性能更高。
2 桩与桩之间的连接
2.1 普通抗拔桩的桩与桩连接
灌注桩一般都是单节桩,而实心方桩其桩与桩之间的连接是靠焊接连接,现场焊接周期长、质量控制难度大,普通管桩和空心方桩其桩与桩之间连接也是通过现场焊接,分三次连续满焊,焊接时间大约在12～28 min,焊接周期长,还要自然冷却10 min后再施工,连接质量难以控制。桩基施工时经常出现接头焊缝开裂,严重时桩接头错位,影响桩的抗拔和承压,给隐蔽工程带来质量隐患。
2.2 预应力混凝土抗拔空心方桩的桩与桩连接
预应力混凝土抗拔空心方桩的桩与桩连接采用机械连接,废弃了传统的焊接连接,使连接质量更可靠安全。每边采用3块连接钢板,共4边12块连接钢板,通过8.8级的高强连接螺栓,将2个桩头连接为一个整体。特制的方桩端板上焊接12个预埋螺母,预埋在桩头混凝土中。另外设计的可调节高强连接螺栓特殊结构,可以弥补端头倾斜、施工垂直度偏差的缺陷,使12个螺栓12个连接板能同时受力。通过强度计算和多次试验论证,均达到了抗拔力的设计要求。该桩与桩的连接方式也获得了国家专利。该机械连接方式快捷可靠安全,桩基施工时挤土少,对桩与土壤的摩擦影响小,不失为绝佳的桩与桩连接方式。预应力抗拔桩目前各地研究和创新较多。
3 抗拔桩与承台连接
3.1 普通抗拔桩与承台的连接
灌注桩与承台的连接是通过预留在混凝土外的钢筋与承台一起浇筑,而实心方桩与承台连接主要采用下述方法:截去桩头,破碎砼露出钢筋,弯锚入承台与承台钢筋绑扎一起浇筑混凝土。这种连接方式破碎桩头时对桩头、桩身的混凝土有冲击损害,效率也低。用作抗拔桩的预应力混凝土管桩和预应力空心方桩的桩头与承台连接:桩头内孔设置托板、放入钢筋骨架,在内孔浇筑填芯混凝土,深度8D(管桩直径)以上,钢筋锚入承台时,有的要截去桩头露出预应力钢筋并锚入承台,有的是在桩头端板焊接钢筋锚入承台,然后现场浇筑承台混凝土。内孔混凝土填芯操作困难、摩擦力小、耐久性差(填芯混凝土无预压应力),在实际抗拔力检测时不合格较多,盐城市相关建筑设计单位设计时已经要求填芯深度达到3.5～4 m(8倍的直径或边长)以上,而且在桩端板上还焊接钢筋锚入承台增加安全系数。这种桩与承台连接方式,现场施工工序多、周期长、耗用材料多、效率低、造价高、质量不稳定。
注:桩身施工周期是按平均每套桩长20 m规范施打所测算时间,不含桩与桩连接时间。
3.2 预应力混凝土抗拔空心方桩与承台的连接
预应力混凝土抗拔空心方桩与承台的套筒式连接装置,在桩头端板上装配12个连接套筒,在生产线上连接套筒作为预应力张拉的工艺孔,并埋在桩头混凝土中,待桩基施工完毕,利用该连接套筒的内螺纹孔,与承台钢筋的一端铰制的外螺纹相连接,一起浇筑承台混凝土。现场不再需要接头焊接、截桩头、大长度填芯混凝土、制作钢筋骨架,大大节省了人工、材料;由于桩头与承台也是机械连接,质量更有把握、施工快捷。该种连接装置已经多次通过试验论证、工地检测,达到了理想效果,并获得了国家专利。
4 预应力混凝土抗拔空心方桩的应用前景
从表1的对比分析来看,预应力混凝土抗拔空心方桩在桩身造价、桩基承台连接造价、桩的生产施工周期等方面经济、快捷、质量可靠,抗拔力能满足设计和使用要求。而且由于特殊的桩头结构设计使得桩头施工破损率低、耐久性更好,更能控制桩顶标高。该专利产品已经在盐城市建筑设计院综合楼、橡树湾、世纪城等十多个项目上广泛使用,得到了相关部门和业主的一致好评。尤其是桩与承台的套筒式连接装置已经申报了省市科技进步奖。
就江苏省盐城地区来说,实心方桩一年的用量就在100多万m以上,全国估计有1.5亿m的年需求量,虽然实心方桩也可以用于护坡、承压、抗拔等场合,但是预应力混凝土空心方桩或更高性能的预应力混凝土抗拔空心方桩完全可以替代和淘汰它。另外由于特殊的桩头抗拔机械连接结构,相比普通的管桩和空心方桩而言,使得桩头与承台的连接大为简化快捷,每个承台连接费用可节省1000元以上。这种桩头与承台连接方式,也适用于预应力混凝土管桩与承台的连接。由于它的经济性、可靠性、安全性,预应力混凝土抗拔空心方桩必将得到广泛发展和大量应用。
参考文献
[1]唐书斌,宋峰,郑权.桩与桩之间的纯机械连接结构[P].中国:ZL201120522003,2012-08-01.
浅谈抗拔桩的设计 篇4
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)
软土地区抗拔桩的设计方法分析 篇5
目前关于承压桩的研究非常多,设计方法在各规范中都有详尽的规定,但抗拔桩工作机理的认识则要肤浅得多,设计方法在各规范中规定也不尽一致。本文分析各规范中对抗拔桩的各项规定,结合实测数据对JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》提出的计算方法进行了复核,可供设计人员参考。
1 各规范计算方法
1.1 GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》
规范中第8.5.8条规定:当桩基承受拔力时,应对桩基进行抗拔验算及桩身抗裂验算。但规范对抗拔力、抗浮安全系数、桩身强度验算、桩身抗裂验算等并无具体的规定。
1.2 JGJ 94—1994《建筑桩基技术规范》
本规范已于2008年10月1日起废止,由JGJ 94—2008替代,在此仅作计算方法的对比。该规范中第5.2.17条规定:承受拔力的桩基,应按公式(1)同时验算群桩及其基桩的抗拔承载力,并按现行GB50010—2002《混凝土结构设计规范》验算基桩材料的受拉承载力。
式中:γ0为建筑桩基重要性系数;N为基桩上拔力设计值,kN;Uk为基桩的抗拔极限承载力标准值,kN;γs为桩侧阻抗力分项系数;Gp为基桩(土)自重设计值,kN,地下水位以下取浮重。
规范中第5.2.18条规定见式(2)。
式中:λi为抗拔系数;qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,kPa;ui为桩截面周长,m;li为桩周第i层土的厚度,m。
规范中第5.5.8条规定:对于受长期或经常出现的水平力或拔力的建筑桩基,应验算桩身的裂缝宽度。其裂缝宽度不得超过0.2 mm。
1.3 上海市标准DGJ 08-11—1999《地基基础设计
规范》
规范中第6.2.7条规定:单桩竖向抗拔承载力设计值宜通过现场抗拔静载荷试验确定。当没有进行桩的竖向抗拔静载荷试验时,单桩竖向抗拔承载力设计值可按式(3)进行估算。
式中:Rd′为单桩竖向抗拔承载力设计值,kN;Up为桩截面周长,m;γs为桩的抗拔承载力分项系数,一般取1.6;λi为桩周第i层土的抗拔承载力系数;fsi为桩周第层土的极限摩擦阻力标准值,kPa;li为桩周第i层土的厚度,m;Gp为单桩自重设计值,kN,自重分项系数取1.0,地下水位以下应扣除浮力,浮力分项系数取1.2。可看出,此条规定与1994年版的《建筑桩基技术规范》5.2.17条规定有相似之处,但也有所区别。
关于抗拔桩的桩身强度设计问题及桩身抗裂问题,本规范并无具体的规定。
1.4 比较
从上述规范的规定中不难看出,由于规范编制时间的不同以及对抗拔桩认识的不同,对抗拔桩的设计并不统一,有的采用特征值,有的采用标准值,有的采用设计值,给设计人员带来极大的困扰。
2 JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》计算方法
抗拔桩的设计包括承载力设计、变形控制设计、强度设计、构造要求设计、桩身抗裂设计等,下面针对新规范做简要的论述。
GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》第3.0.4条规定:地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定,即按单桩承载力确定桩数时,传至承台底面的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合,相应的抗力应采用单桩承载力特征值。此规定与JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》第3.1.7条相照应。
2.1 单桩抗拔承载力特征值
桩的抗拔承载力取决于桩身材料强度及桩与土之间的摩阻力。
1)鉴于地质条件的复杂性及施工质量的差异,为保证桩基设计的安全性和可靠性,对于设计等级为甲级和乙级的建筑桩基,基桩的抗拔极限承载力应通过单桩上拔静载试验确定。单桩竖向抗拔静载试验,应按JGJ 106—2003《建筑基桩监测技术规范》执行。
2)如无当地经验,群桩基础及设计等级为丙级建筑桩基,基桩的抗拔承载力特征值可按式(4)估算。
式中:Ra′为单桩竖向抗拔承载力特征值,kN;up为桩截面周长,m;λi为桩周第i层土的抗拔承载力系数,按表1取值;qsia为桩侧第i层土的侧阻力特征值,kPa,由当地静载试验结果统计分析算得;li为桩周第i层土的厚度,m;G为桩自重(地下水位以下取浮重),k N。
研究资料表明,λ值与桩长有极大的相关性,桩越长λ值越大,故抗拔桩采用长桩是较为合理的。
2.2 桩身强度计算
应根据单桩实际承受的上拔力设计值,按轴心受拉构件进行承载能力极限状态的设计验算。但为安全期间,可采用单桩抗拔承载力设计值进行轴心受拉计算。由于抗拔力是由永久荷载效应控制的,故可采用简化规则。单桩抗拔承载力设计值按式(5)确定。
式中:R′为单桩竖向抗拔承载力设计值,kN。
桩的正截面受拉承载力应符合式(6)规定。
式中:fy为钢筋抗拉强度设计值,N/mm2,当钢筋的抗拉强度设计值>300 N/mm2时,仍应按300 N/mm2采用;As为纵向钢筋的全部截面面积,mm2。
2.3 桩身抗裂及裂缝验算
对于承受拔力的桩基,应验算桩身的裂缝宽度。根据GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》,一般情况下,可将抗拔桩的裂缝控制等级确定为三级,即最大裂缝宽度不得超过0.2 mm。对于沿截面周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土轴心受拉构件,虽对最大裂缝宽度的计算公式并未作明确规定,但在设计过程中,可参考第8.12条的规定进行计算。
需要注意的是,计算标准组合作用下纵向钢筋的应力时,荷载效应标准组合时的轴向力值Nk应采用单桩竖向抗拔承载力特征值Ra′代替。
3 计算实例
根据收集到的资料,采用灌注桩作为抗拔桩的工程较多。根据其静载荷试桩结果,与按照式(4)计算所得结果进行了比较(见表2)。从表2可以看出:
1)按照式(4)的计算结果与试桩结果较为接近,平均安全系数为1.15,具有一定的安全储备。证明抗拔力按照式(4)计算是较为合理的。
2)抗拔桩越长,计算所得的安全系数就越大。表明长桩的侧摩阻力发挥越充分,抗拔承载力系数可取大值。
4 结语
1)归纳了有关规范关于抗拔桩的设计内容。
2)结合实测数据,对新版JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》提出的计算方法进行了复核。计算结果表明是较为合理的。
3)抗拔桩越长,计算所得的安全系数就越大,表明长桩的侧摩阻力发挥越充分,可考虑对于长桩,抗拔承载力系数可突破规范取大值0.8~0.9。
4)工程设计中,应重视抗拔桩的耐久性设计,严格按规范进行抗拔桩的抗裂验算。
摘要：抗拔桩常用于地下构筑物的抗浮。以研究现状及现行规范为基础,分析探讨了各规范关于软土地区抗拔桩的设计方法,内容包括目前各规范关于抗拔桩的各项规定及不足。最后结合实测数据对新版JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》提出的计算方法进行了复核,分析了桩身强度验算以及桩身抗裂验算等。
预应力抗拔桩 篇6
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
抗拔桩在某地下车库抗浮中的应用 篇7
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.