在軟土地區(qū)的多層或高層建筑中,預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和鉆孔灌注樁是最常用的基礎(chǔ)形式。先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁由于其工廠化生產(chǎn),成樁質(zhì)量容易保證、混凝土強(qiáng)度高、承載性能優(yōu)良、施工速度快、成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、高架橋梁等工程中;而鉆孔灌注樁因具有承載力高、無擠土效應(yīng)、噪音小等優(yōu)點(diǎn),近年來已成為應(yīng)用較為廣泛的樁型。 現(xiàn)有預(yù)制樁施工法,以錘擊沉樁和靜壓沉樁為主,主要存在以下問題: ■ 擠土,施工對(duì)周圍設(shè)施(地下構(gòu)造物、管線)有影響; ■ 產(chǎn)生噪聲和空氣污染; ■ 穿透各種夾層時(shí)有難度; ■ 施工不當(dāng)時(shí)易對(duì)樁身造成宏觀或微觀的損害; ■ 樁頂標(biāo)高難以控制,而截樁不當(dāng)易造成樁頭破壞或樁身預(yù)應(yīng)力的變化。 現(xiàn)有灌注樁施工法主要存在以下問題: ■ 泥漿排放成為社會(huì)問題; ■ 縮頸,樁底沉渣等時(shí)有發(fā)生,樁身質(zhì)量波動(dòng)大不夠穩(wěn)定; ■ 樁頂標(biāo)高易發(fā)生參差不齊現(xiàn)象,開挖施工時(shí)難度大; ■ 現(xiàn)場難以保持整潔; ■ 施工速度慢,效率低; ■ 單方混凝土換算承載力僅為PHC樁30至40%,有限資源利用不充分。 ↑ 日本2008年預(yù)制樁施工工法比例 勁性水泥土攪拌植入管樁由水泥土攪拌樁、管樁兩部分組成。水泥土攪拌樁由大型攪拌桿將水泥漿液從其噴口以高壓噴入地基,并強(qiáng)行與原土攪拌,形成大直徑水泥土攪拌樁,在水泥土攪拌樁初凝前插入其中管樁,形成復(fù)合受力樁的一種新樁型,一般稱為勁性攪拌樁,也稱為靜鉆根植樁。根據(jù)芯樁相對(duì)于攪拌樁的長短 ,可分為短芯勁性攪拌樁和長芯勁性攪拌樁。 該樁型利用水泥土攪拌樁較大的接觸面積來提供側(cè)摩阻力,由于水泥土的過渡作用,樁側(cè)摩擦性能較好,而該樁基的樁身強(qiáng)度由內(nèi)部預(yù)制樁控制。這種新型樁基結(jié)合了高強(qiáng)混凝土預(yù)制樁樁身強(qiáng)度大和水泥土樁側(cè)摩擦性能較好的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)鉆孔產(chǎn)生的泥漿在注入水泥漿后形成水泥土而得到充分利用,使得泥漿排放減少;另一方面,靠樁自重植樁,避免了傳統(tǒng)預(yù)制樁沉樁因外力造成樁身損傷,保證沉樁質(zhì)量。 是一種經(jīng)濟(jì)有效的新型樁基,在江蘇、浙江、上海、天津等軟土區(qū)域得到應(yīng)用,相比于傳統(tǒng)管樁和鉆孔灌注樁都有著明顯的優(yōu)勢:避免了錘擊和靜壓沉樁對(duì)樁身造成的損傷,避免了傳統(tǒng)沉樁樁頂標(biāo)高不一致造成的截樁,避免了鉆孔灌注樁泥漿護(hù)壁泥皮、沉渣而造成承載力較低及大量泥漿排放造成的環(huán)境污染;成樁后,樁身由水泥土包裹,提高了樁身的耐久性;由于鉆孔直徑較大,可使大直徑預(yù)制樁在陸地建筑工程中得到應(yīng)用。 擴(kuò)大頭勁性水泥土管樁,就是先用大動(dòng)力鉆機(jī)將地基鉆孔,并在底部擴(kuò)大樁端部,底部擴(kuò)大頭注入純水泥砂漿(無側(cè)限抗壓強(qiáng)度20MPa以上),普通段注入水泥土漿(1.2MPa)形成樁基孔,再將異形管樁(一般下部為異形,上部為普通管樁)植入地下。此舉解決了現(xiàn)場灌注法施工不文明、泥漿排放多、樁質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷。集成鉆孔灌注樁、深層攪拌樁、鉆孔擴(kuò)底、預(yù)制樁等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),先進(jìn)、可靠。擴(kuò)底直徑最大可達(dá)鉆孔直徑的2.0倍,通過注入抗壓強(qiáng)度20MPa以上的樁端水泥漿,提高樁基端承力,控制總沉降及不均勻沉降。 目前規(guī)程有江蘇省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《江蘇省勁性復(fù)合樁技術(shù)規(guī)程》(DGJ32/TJ151-2013)、中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《勁性復(fù)合樁技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 327-2014)、浙江省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《靜鉆根植樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》(DB33/T1134-2017)。 勁性復(fù)合樁作為樁基礎(chǔ)基樁時(shí)應(yīng)符合下列規(guī)定:當(dāng)勁性復(fù)合樁作為抗拔樁時(shí)應(yīng)選用柔剛復(fù)合樁或三元復(fù)合樁;樁間距不應(yīng)小于4 倍內(nèi)芯直徑,且不應(yīng)小于1. 5 倍外芯直徑;樁身承載力及裂縫控制宜按內(nèi)芯進(jìn)行驗(yàn)算;內(nèi)芯應(yīng)與承臺(tái)連接。 勁性復(fù)合樁單樁豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定:勁性復(fù)合樁單樁豎向抗壓承載力特征值應(yīng)根據(jù)單樁堅(jiān)向抗壓載荷試驗(yàn)確定;初步設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)散剛復(fù)合樁可按公式估算,對(duì)并取其中的小值: 擴(kuò)大頭勁性樁承載力計(jì)算,根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》 JGJ94-2008 第5.3.5條,當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),參照國外同類規(guī)范的規(guī)定,按下式計(jì)算
勁性復(fù)合樁芯樁為管樁(或預(yù)制空心方樁)時(shí),與承臺(tái)連接示意見下圖。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式、層數(shù)、抗震要求、荷載性質(zhì)及大小,在內(nèi)腔填入同等級(jí)混凝土,填芯長度應(yīng)不小于3倍管樁外徑(或邊長),且不小于1.5m。 芯樁為實(shí)心樁時(shí),與承臺(tái)連接以及承臺(tái)配筋按照現(xiàn)行《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94執(zhí)行。 ↑ 勁性復(fù)合樁與承臺(tái)連接示意圖 施工工藝流程:定位放線→樁位復(fù)核→水泥土攪拌樁樁機(jī)就位→水泥土攪拌樁樁施工→水泥土攪拌樁樁機(jī)移位至下一根樁→水泥土攪拌樁樁機(jī)就位→樁位復(fù)核→插入PHC高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工→水泥土攪拌樁植入管樁成樁。 當(dāng)水泥土攪拌樁采用干法攪拌工藝時(shí),管樁施工宜在水泥土攪拌樁施工后6h內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)水泥土攪拌樁采用濕法工藝時(shí),宜在水泥土攪拌樁成樁12h內(nèi)打入芯樁。管樁采用空心樁時(shí),底端宜進(jìn)行封閉。管樁施工前必須重新測放并復(fù)核樁位,確保樁位測量誤差小于2cm。管樁的制作及施工應(yīng)符合《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94的相關(guān)規(guī)定。 采用靜壓樁機(jī)壓入管樁,然后采用長螺旋筒狀鉆具在管樁外側(cè)旋轉(zhuǎn)壓入,邊壓入,邊高壓旋噴水泥土;形成樁芯為管樁,外側(cè)為水泥土的勁性水泥土攪拌管樁。 勁性復(fù)合樁可在成樁后14-28天進(jìn)行單樁靜力載荷試驗(yàn),以檢驗(yàn)其承載力,單位工程的工程樁檢測數(shù)量不少于同條件下總樁數(shù)的0.5~1%,且不應(yīng)少于3點(diǎn),當(dāng)總樁數(shù)少于50根時(shí),檢測數(shù)量不應(yīng)少于2根。勁性復(fù)合樁靜載荷試驗(yàn)應(yīng)符合《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106的有關(guān)規(guī)定。試驗(yàn)時(shí)宜在管樁樁頂設(shè)置樁帽。樁身完整性可采用低應(yīng)變動(dòng)測法檢測,檢測數(shù)量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106。 勁芯水泥土復(fù)合樁利用大直徑的廉價(jià)水泥土提供摩阻力和端阻力,由勁芯承擔(dān)和縱向傳遞上部荷載。勁芯復(fù)合樁可提供承載力不低于同體積的其它剛性樁,而造價(jià)大幅度降低,在一定范圍內(nèi)代替造價(jià)高,工期長的各種預(yù)制,靜壓樁、鉆孔樁。它還克服了打入樁的噪音、擠土和鉆孔樁的工期長、泥漿排污及靜壓樁的進(jìn)場費(fèi)用高,場地十分松軟時(shí)設(shè)備無法進(jìn)場施工等問題。鋼筋砼勁芯水泥土復(fù)合樁用于基坑支護(hù)時(shí),外芯起止水帷幕作用,且由于勁芯的打入使外芯之間的嚙合作用加強(qiáng),抗?jié)B抗剪效果顯著,勁芯中的鋼筋(或鋼管、型鋼)主要起抗剪、抗彎、抗拔作用,其分工明確又協(xié)調(diào)匹配,工期短造價(jià)低,經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果十分明顯。 |
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