增强型预应力混凝土离心桩做抗拔桩的工程应用.pdf
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1、第 4 0卷 第 9期 2 0 1 3年 9月 建筑技术开发 Bui l di ng Te c hn i q u e De v e l o pme n t Vo ! 40, No 9 S e p 201 3 增强型预应力混凝土离心桩 做 抗 拔 桩 的工 程 应 用 俞 剑龙孙旋孙静 ( 杭 州市建筑设计研 究院有限公 司, 杭 州 3 1 0 0 0 1 ) 摘要 结 合海盐庆盛名邸工程实例 , 介 绍增强型预应力混凝 土离心桩 做为抗 拔桩 的设计要 点、 承载力 的确 定 、 以及 采取构造措施用以满足新规范提 出的要求 。由于它施工 工艺简单 易行 , 施工 速度快 , 成桩质 量容易
2、 控制 , 环 境 影响较小 、 经济效益 明显 , 故值得推广和应用 。 关键词 桩基础 ; 抗拔桩 ; 增强型预应力混凝土离心桩 中图分类号 T U 4 7 3 1 文献标志码 B 文章 编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 3 ) 0 9 0 0 2 1 0 4 增强型预应力混凝土离心桩是在传统管桩的基 础上进行优化改 良, 外壁增加数条纵向肋和环向肋 , 摒弃了光圆管桩两端 的端板采 用连接装 置进行替 代。它在施工接桩时, 无需 电焊焊接 , 采用直插扣接 的方式进行连接 , 避免 了雨雪天气焊缝未充足冷却 而 遇水 脆 断造成 的连 接 问题 保 证 施 工 质 量
3、; 同时 在 接 桩端 面安 放密 封材 料 , 隔断水 与 连接件 的接触 , 提 高 耐久 性 。 1工 程概况 本工程地处海盐县武原镇 , 北靠环城南路, 南接 规划道路 , 西临楞港路 , 东 临曲秀路 , 该工程用地约 4 9 2 1 6 m , 地上建筑面积为 9 7 9 6 8 m , 地下建筑面 积 为 3 9 9 0 0 m 。该 地块 内共有 5栋 幢六层 的多层 、 8栋高层住宅及 东临 曲秀路为 2栋二 层沿街商 业 房 , 整个 场地设 一层 地 下 室 。地 下 室 为 全埋 式 地 下 室 , 采用钢筋混凝土梁板式楼盖体系。地下室底板 面标高为 一 5 2 0 0
4、 m, 顶板面标高为 一1 3 0 0 m, 覆土 面标高为 一 0 3 0 0 m, 覆土厚度为 1 0 m。地下水埋 藏深度为 0 71 2 m, 属于潜水类型。场地地下水 位主要受大气降水补给, 且受季节性雨季及周 围河 道 水位 的影 响 。 地下 室抗浮设 计 中 , 按 两个 工况 进行 考 虑 : 1 ) 施 工状态: 地下室盖板施工完成 , 覆土未完成, 需要采用 基坑降水来保证地下室抗浮或者保证施工期间地下 室内外水流通畅; 2 ) 正常使用状态 : 根据地质报告及 周 围场地道路的标 高, 抗浮水位根据室外地坪以下 0 5 m标高进行取值。根据地基规范要求 : 建筑物 自
5、重及压重之和 比上浮力作用值不小于 1 0 5 。 场地地质勘察报告提供的地基土物理力学指标 设计参数如下表 1所示。 地基土物理力学指标设计参数 预制桩 钻孔灌注桩 土层 层厚 m 性状 桩周土摩 阻力 桩周土摩阻力 1 素填 土 O 4一1 3 软塑 饱和 2 粉质粘土 O 5 2 9 可塑 一软塑 饱 和 1 2 1 0 3 一l 淤泥质粉质粘土 5 21 O 硫塑 饱 和 8 7 3 2 粉土夹粉质粘土 8 8 2 1 3 稍密 很湿 2 1 1 7 5 淤泥质粉质粘土 1 41 3 7 软塑 饱 和 1 5 l 2 6 粉质粘土夹粉土 1 9一l 1 9 稍密 很湿 3 0 2 2
6、7 一 l 粘 土 2 71 8 可塑 软塑 饱和 2 5 2 0 7 2 粉质粘土 3 7一l 7 5 可塑 硬塑 饱 和 3 3 2 5 收稿 日期 : 2 0 1 30 61 5 作者简介 : 俞 剑龙( 1 9 8 1 一 ) , 男 , 浙江金华人 , 本科学历 , 国家一级注册 结构工程师 , 现从 事结构设计。 2 增强型预应力混凝土离心桩做为抗拔桩的设计 设计选用 TP HCA B 5 0 04 6 0( 1 1 0) , 同时 考虑桩在 枯水期 和丰水 期所受 的抗拔 抗压作 用 , 21 第 9期 俞剑 龙 , 等 : 增 强型预应 力混凝 土 离心桩做抗拔桩的 工程应 用
7、 第 4 0卷 结合 地 质勘 察报 告 , 选 用 桩 尖进 入 71号或 72 号 做 持力 层 , 设 计 有 效 桩 长 为 3 8 m。抗 拔 桩 设 计 中按 以下几 个方 面 确定 单 桩 竖 向抗拔 承 载 力 特 征 值 。 2 1 根 据地 质勘 察报 告确 定抗拔 桩 的承载 力 承受 抗 拔力 的桩基 , 应按 下 列 公式 验 算基 桩 的 抗 拔 承载力 : k k 2+G 。 ( 11 ) 式中: 一按 荷载效应 标准组合 计算 的基桩 拔力 ; 一 基 桩 的抗 拔极 限承载力 标准 值 G 一 基桩 自重 , 地下 水位 以下 取 浮重度 基桩 的抗 拔极 限
8、承 载力标 准值 按下 式计算 : k= A iq , M i ( 1 2 ) 式中 一基桩抗拔极限承载力标准值 u 一 桩 身周长 q 。 。 一桩侧表面第 i 层土抗压极限侧阻力 标 准值 ; A 一 抗 拔 系数 , 粘 性 土 、 粉 土 0 70 8 ( 桩长 与桩 径 d之 比小 于 2 0时 , 入 取小值 ) 根据式( 11 ) 、 ( 1 2 ) 求得 : 6 5 0 k N 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 力还 应通 过现 场单桩 上拔 静载 荷试 验 最终 确定 。 2 2基 桩 的抗拔 极 限承 载力 的确定 1
9、) 根据 桩身 结构强 度 确定 Nl 。A ( 21 ) 式 中: , 一增强型离心桩桩身结构所受上拔力 设计 值 。 。 一 增 强 型离 心桩 桩身 混凝 土 有效 预压 应 力 ( 本工 程 中 。 = 5 8 1 MP a ) ; A 一增 强 型离 心桩桩 身横 截面 面积 。 根据式 ( 21 ) 求得 : l 7 8 2 6 k N 与此 对应 的 N : 6 5 2 k N, 结合 式 ( 11 ) 、 ( 1 2) 故单 桩抗 拔承 载力 特征值 取 : N = 6 5 0 k N 2 ) 接 桩连 接强度 抗拔桩采用机械连接接头, 拼接时根据桩规格 、 型号及钢棒的根数
10、, 安装相同规格及数量的插杆 、 卡 片满足同钢棒 的等强连接。具体接桩示意如 图 1 图 3所示 。 22 1 1 J 图 1 接桩对孔位 I J 图 2 插人导向位 图 3完 整 密 合 位 3 ) 根据 预应 力钢 筋墩头 抗拉 强度 N0 9 L A 。 ( 23 ) 式中 : J v 一荷载效应基本组合时单桩上拔力设计值 ; 一 预应力钢筋抗拉强度设计值 ( MP a ) ; A 一 预应力 钢筋 横截 面 面积之 和 ( m m ) 。 该强度 由厂家根据试验确定 , 其强度不小于桩 身抗拉强度要求。 4 ) 根据桩顶与承台的连接处强度 桩与承台连接时, 承台连接钢筋通过螺母与每
11、根 预应 力钢棒 直 接 连 接 。满 足 同钢 棒 的等 强 连 接 。 见 图 4图 5 。 第 4 0卷 俞剑龙 , 等 : 增 强型预应 力混凝 土 离心桩做 抗拔桩的工程应用 第 9期 图 4 不截桩 时桩顶 与承台连接详 图 1一托板 3 mm厚圆薄钢板 ; 2一填芯混凝土 ; 3一锚 圃钢筋 4一基础底板或承台 ; 5一 采用热墩头后液丝方法 图 5 截 桩 时 桩 顶 与 承 台 连 接 详 图 1一托板 3 1 11 11 1 厚 圆薄钢板 ; 2一填芯混凝土 ; 3一基础底板或承 台; 4一锚 固钢筋 号钢筋 的数 量根 据桩 内钢 棒数 量确 定 , 钢 筋 连接螺纹 一
12、端滚 丝尺 寸与桩 螺母 型号 、 规 格相 吻合 。 增 强 型离 心桩需 要 截桩 时 , 确 保钢 棒完 好无 损 , 如 留下的钢棒长度能满足锚固要求时可不设号钢 筋 ; 如 留下的钢棒长度不能满足锚固要求 时可增设 号钢筋 , 并利用螺母将钢棒与号钢筋连接。如 果 没有 螺母 和外 露 钢 棒 不 能利 用 时 , 必须 采 用 锚 固 螺 母 与专用 卡 片进行 锚 固连接 。 根 据文 献 3 桩 头灌 芯混凝 土 不小 于 3 m, 可 提 高桩的抗剪承载力 ; 号钢筋除满足受拉钢筋 的锚 固长 度外 , 据 文献 3 规定 还不 应 小于 4 0 d 。 3 增 强型 预应
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