带桩填砂预应力管桩在软土地基中三重作用邹宗煊.pptx
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1、一、摘要一、摘要 二、新桩型的必然性二、新桩型的必然性三、新桩型的结构、制作和施工三、新桩型的结构、制作和施工四、工程实例四、工程实例五、静载荷对比试验五、静载荷对比试验六、轴力测试六、轴力测试 七、大幅度提高承载力的作用七、大幅度提高承载力的作用 八、改良桩周土促进软土脱水固化作用八、改良桩周土促进软土脱水固化作用九、防止地下水对钢筋混凝土的腐蚀作九、防止地下水对钢筋混凝土的腐蚀作 用用第第1页页/共共41页页一、提要 通过工程实例介绍带肋填砂管桩(ZL20031227200.0)在软土中的三重作用,该桩桩尖扩大、桩身带肋、桩侧填砂,能提高单桩承载力40-60%,降低造价,打桩引起的孔隙水压
2、力增高得到及时释放,促进软土脱水固化,克服管桩桩身上浮、偏位和断桩现象。在沿海盐碱地区,桩身喷涂改性沥青,能防止地下水腐蚀钢筋与混凝土。第第2页页/共共41页页二、新桩型的必然性1.随着大规模围海造地,大量沿海滩涂被数米厚吹砂或吹泥所复盖,巨厚的滩涂淤泥与吹上的泥含水量高达80-110%,虽经塑料插板或堆载或预压等初级地基处理,仅地表数米强度得以提高,数米以下高含水高灵敏度的淤泥,采用钻孔桩难成孔,或成孔后灌混凝土会形成“大肚子”,充盈系数成信增长,采用管桩则出现移位、上浮等质量问题目。竞其原因因淤泥中水排不出,要将高含水的淤泥中水快速排出,只有塑料板与砂,而经济实用的应该是砂。第第3页页/共
3、共41页页2.在渤海湾等大片新建到围海滩涂或大片盐碱地中,地下水SO42-、CO22-、HCO3、CL-对钢筋与混凝土具有腐蚀性。如河北沧州华润渤海新区热电工程场地地下水8个水样品,经河北省水环境监测实验中心检测,在评价报告(编号HSB2009WJW066)中称,该场区地下水PH值5.70-6.93,偏酸性,含CL-142521.1-51052.3,含SO42-13038.4-6047.1,对混凝土结构是强腐蚀,对钢筋混凝土结构中的钢筋是弱腐蚀,对钢结构是中等腐蚀。由此设计了经济实用的带肋填砂管桩或带肋填砂预制桩(ZL20112)。第第4页页/共共41页页三、新桩型的结构、制作和施工1.1.桩
4、的结构桩的结构 1.1 桩尖扩大头:其直径等同肋,大于管桩桩径10-12cm,分开口型和闭口型;1.2 带肋管桩(图2):桩身直径400-600mm,肋间距2m,肋高10-12cm,肋外侧宽10cm,肋设排水孔;1.3 桩周填砂:桩周填砂以干砂为佳,或砂砾、或细颗粒建筑垃圾,当桩尖扩大头或肋挤开土层,在桩周形成10-12cm宽的空腔时,砂靠自重连续充填,充盈系数在90%以上。第第5页页/共共41页页 带肋管桩第第6页页/共共41页页带肋管桩第第7页页/共共41页页第第8页页/共共41页页四四.工程实例工程实例第第9页页/共共41页页第第10页页/共共41页页4.1概况:该桩首次在温州大学行政信
5、息中心的裙搂基础中使用,中心平面为185m长的弧形板式建筑,地面12层,地下一层,建面2.8万M2,框剪结构,裙楼2层。裙楼桩基采用填砂管桩,桩径 一400,桩长34m。桩尖扩大头与肋直径为600,肋间距2m,持力层为层圆砾层。第第11页页/共共41页页4.2 场地土层特征(下图):场地自上而下土层为:粘土层:可塑软塑状、高压缩性;淤泥层:流塑状、高压缩性;粘土层:中压缩性;圆砾层:中密状为主;粘土层:高压缩性;圆砾层:中密状为主,层厚1.306.60m;粘土层:高压缩性;砾砂层:稍密中密状;粘土层:高压缩;粘土夹中细砂:中压缩性;粉质粘土:可塑状,中压缩第第12页页/共共41页页场地土层特征
6、图第第13页页/共共41页页4.3填砂管桩的设计.基本假定:a)桩顶承受全部荷载,b)桩和土的剪切面发生在填砂与土交界面的土的一侧,因此,桩侧阻力和桩端阻力估算以桩尖扩大头或肋直径为计算。.单桩竖向承载力特征值按下式估算:Ra=(qpaAp+upqsiali)式中 Ra单桩竖向承载力特征值;qpa、qsi端阻力、侧阻力特征值;Ap桩大头截面积;up桩肋直径计算的周长;li 第i层土的厚度;安全储备的折减系数,取0.7。第第14页页/共共41页页填砂管桩桩身强度还应满足桩的承载力设计要求:QApfcc式中 Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值;fc混凝土轴心抗压强度设计值;Ap桩身横截面
7、积;c工作条件系数,取0.75。第第15页页/共共41页页五、静载试验 为了了解填砂管桩受力机制与提高承载力的幅度,结合常规工程验桩分别在裙楼A、B、C三区各选一根填砂管桩,在主楼区选一根普通管桩共4根桩进行轴力测试和静载试验,编号为试桩1、2、3、4。根据单桩承载力特征值估算,填砂管桩比普通管桩承载力提高40%,试桩1、2、3极限承载力估算为2000KN,试桩4极限承载力为1800KN。第第16页页/共共41页页试桩曲线S(mm)(a)Q-S曲线(b)S-lgt曲线试桩-1静荷载试验曲线第第17页页/共共41页页S(mm)(a)Q-S曲线(b)S-lgt曲线试桩-2静荷载试验曲线第第18页页
8、/共共41页页(a)Q-S曲线(b)S-lgt曲线试桩-3静荷载试验曲线S(mm)第第19页页/共共41页页(a)Q-S曲线(b)S-lgt曲线试桩-4静荷载试验曲线S(mm)第第20页页/共共41页页温州大学行政信息中心与建工学院单桩极限承载力表 工程名称桩号桩径(mm)桩长(m)设计极限承载力(KN)最大加载值(KN)累计沉降量(mm)残余沉降量(mm)极限承载力(KN)桩 型行政信息中心试桩14003413302217.649.28*26.502217扩大头管桩试桩24003413302100.035.50*23.802100试桩34003413302217.623.5213.14221
9、7试桩45003418001801.850.4727.161801PTC500(70)建工学院办公楼547#500361210121037.7725.941210631#500361160116023.2215.061160588#500361156115627.9419.841156建工学院实验楼338#500341309130937.7228.601309438#500341309130918.7711.431309489#500341309130921.2214.301309(*试桩-1、-2加载11级时的累计沉降量分别为39.23和26.10mm,为了得到更多资料,继续加载至桩架一角开
10、始上抬倾斜为止)第第21页页/共共41页页、4根桩静载Q-S曲线中,3根400填砂管桩Q-S曲线近似,极限值2100KN,高出500普通管桩极限值25%。由表1看出,同样沉降2345mm填砂管桩试桩的承载力比紧邻的温大建工学院办公楼同地层、同桩长的试547、631、588号500普通管桩极限承载力提高3050%。第第22页页/共共41页页应力计设置:在需静载的主楼500管桩与裙楼三根带肋管桩的管腔中埋设钢筋应力计,在管桩的管腔内第一层对称设置4只应力计,计算桩身弹性模量,埋设位置在地表下1m。桩身其它部位对称设置2只,每层应力计布置于土层分界面,桩端设置2只,桩端以上4倍桩径范围处再设置2只应
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