灌注桩施工技术在某工程中的应用分析.pdf

《灌注桩施工技术在某工程中的应用分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

2012年5月甚葡目蒜商施丁技术灌注桩施工技术在某工程中的应用分析郊杰(江西建工第二建筑有限责任公司)摘要：本文结台工程实例，对沉管灌注桩的施工工艺、存在的问题及原因和单桩竖向极限承戴力标准值计算等问题进行了介绍和总结。关键词：沉管灌注桩；锤击式；施工前言按使用桩锤乖I成桩_上艺不同，沉管灌注桩分为锌击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、静压沉管灌注桩、振动冲击沉管灌注桩和沉管夯扩灌注桩。本文就锤击沉管灌注桩的相关问题进行讨论。锤击沉管灌注桩适t叶j于一般辅性士，淤泥质t，砂±和人工填±地基，但币能在密宴的砂砾石、漂石层中使用。在进行施工前需要准备桩管、桩锤、桩架．卷扬考【滑轮组、行走机构等机械设备。l施工工艺1．1工艺流程定位埋设混凝土预制桩央一桩机就位一锤击沉管一灌注混凝土一边拔管，j22锤击、边继续灌注混凝土(中『口J插^吊放钢筋笼)一成桩。1．2注意事项(1)浇混凝土前应检查管内有无泥浆或进水．少擘对巧角千水泥灰。(2)当为提高承载力或补救缺陷而采_}lj复打法施工时，复打应在初次浇筑的混凝t初凝之前完成，前后两次沉管的轴线必须重合。(3)拔管速度要均匀，对一般七层以In'／mi”为宜，在软弱土层及软硬土层交界处宜控制在0．3．O．Sm／商n为宜。在管底未拔到牲项设i十标商之前。倒打和轷_击小得中断。(4)第一次拔管高度鹰控制在能容纳第二次所需灌入的混凝{j量为限，不宜拔得过高。在拔管过程中应用专用测锤或浮标检查混凝土面的下降情况。[5)锤击沉管成桩宜按桩摹施工顺序依次退打，桩中心距在3．5倍桩管外径以内或小于2m时均应跳打．以防止{，体挤压而断桩。中间空出的桩需待邻桩混凝士强度达到设计强度标准值的50％以后方uJ施工。(6)棍凝士充盈系数(实际灌沣混凝土体积与按设计桩身直径计算体积之比)币得小于1．0，成桩后的桩身混凝上顶面休高应至少高出设i{_标两50(]mm。2存在的问题2．1灌注桩贯入度设计规范(依据)问题《建筑桩基技术规范》gCJ94—94)在灌沣桩基础设计中、没有贯八度设汁的规定，仅提出灌注桩的贯入度“必须准确测琏”，严格控制。《建筑地基基础设计规箍》(GBJ7—89)也没有引入灌注桩贯入度殴计概念。显然，贯入度作为灌注桩设计指标并由设计人员提出缺乏规范依据。目前．采}{j灌注桩箭一段是九晨越下的_级建境物。由于国家规范对二级建筑物没有规定耍进行现场试骀确定单桩承载力，而足“应根据静力触探、标准贯入、经验参数等估算，并参照地质条件相问的试桩资料。综台确定”，因此这类建筑很少在设计施丁前进行桩的现场试骑．设计人员依据现有的打桩动力公式结台当地成功经验确定贯入度。在施工时，对于以摩擦为i的摩擦桩，大多数情况F沉管达小到设计要求的贯入度，这时通常采用呷个方法解决：①加深桩长；②复打桩；③扩兀桩径；④加桩。每种方法(胄时：种、-4种方法同时采用)都会增大工程量．增加成本。而这些做法都属惯伊．似乎没有人会怀疑贯入度要求本身的台理性。当工程验收时，单桩承载力检验合格。证明设定的贯入度“没有J口J题”，又可以作为经验被采用。因此，如何把握贯入度，对于上程的安全性、经济性都宵较大的意义：2．2灌注桩沉管的贯入度的控制问题槛基儿乎IIJ心用丁．各种J二柙地质条件和各种类型的工程，尤其适用于软弱地基。锤击式沉管灌注桩以其诸多优点，成为多层住宅、综合搂的酋选桩型。但其自身也存在一些缺陷和在设计施工中难以操作的指标，灌注桩沉管的贯入度的控制问题便足箕ffJ之一。2．3灌注桩沉管的贯入度与桩承载力的关系问题般认为，桩的贫入度与其擞刚承载力有苴接的关系。贯入度通常依据现有的打桩动力公式结合当地成功纤骀确定。但灌注桩沉管的贯入度与桩承载力的关系是否叮以用简单的经验公式确定．或者简单地食用当地战功经验，以及萎入度是否为一项控制性的设计指标，对于这些问题，需要进一步探讨。3单桩竖向极限承载力标准值计算单桩努阳极限承载力标准值计算公式：R产u∑q0。+q^AP(1)式中：墨——单桩的竖向承载力标准值：q广极限端阻力标准值；Af～桩身横截面面积；u——桩身周边长度；q广桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；l_一按土层划分的各段桩长，贯入度的设计一般依据现有的打桩动力公式，主要有格尔谢凡诺夫公式、工程新闻修正公式、海利公式和打沉管灌注桩公式等。上述经验公—h+—■——}-+—■--+—●—·+-+·+斗·■—-+—+·o——+一+-■—斗-+·■—·+，+—■——-卜-■——●一·——·+—·卜·+·—卜—■—-+———·+-■一+-■—·■—-+—·—F·+-+r1—·+-·’．·组的只常工作，在企业内部建立自检、瓦检、专检内部质鬟捡查体系，井对质量工作小组赋予质量否决权。推行内部监理制度，内部监理工程师可独屯地行使质甓监管权、古决权和奖惩建议权。4．2强化质量保证手段藏工企业曼抓皇}质量_[作，不但耍增强质景意识，完善组织管理体系，还必须粟取行之育效的保证手段，包括以下方面：(I)提高人员素质。一流的队伍，高素质的人员足施工中质量保证的重要环节．为确保人员素质能适应质量工作的目标要求，对关键J=作岗位人员应经考核合格后实行持证上岗，并定期或不定期进行复捡，不合格者必须F岗。(2)确保设备能力。合理调度设备和保持设备良好的性能状态，是提高工程创优能力和质量水平的基奉条件。企业应根据工程项目需要，配置相适应的机械设备，并尽量利用先进设备，同时加强设备管理，保证设备的配奁使用。(3)狠抓一线工程质最管理。施工一线工程质量是质量工作的基点，必须严格进行赝最控制，通过政府监督、社会监理、企业自捡!的二级质量保证体系．对工程质量进行全过程、全天候、全方位!的项14工程质量控制。以促证工程顾链于旨标的实现。4．3增强承包人的质量控制作用承包人对质靖的挡制是工程质赞的关键，承包人特别是项目经理必须有很高的质量意识．能够把、啦土和监理提出的宵_：{∈质量的缺陷和建议，加以研究和分析，制定何效措施认真加以贯彻和执行。而且承包人必须建立一个完整的、有资格的、以自检为上的质镀保证体系，必须拥有一定}段和足够的仪器和工具，以满足自检工作的需要。．65· 施工技术蕾栩国蒜商2012年5月式是根据功能原理和实验推导出来的，适用对象为预制桩(包括钢管桩)；而灌注桩与预制桩在施工方法上有很大区别，如果套用上述经验公式设计灌注桩的贯入度．显然是不恰当的。在工程实践上，这种方法往往偏于安全，结果是使工程成本增加。4工程案例4．1工程概况某桩基工程属于冲积地貌，地形平坦，场地土层分屡描述如表1。表1场地土层分层描连分层土层名称土层性状描述土层深度『mqP,uq,PaQp以Pa①人工填土未完成自重固结1．20一2。40②淤泥软塑一流塑79-10，74—5③中细砂层稍密一中密16．4—18．225之8220睢2400④粉质掐土5，l一7．5设计要求采用锤击沉管灌注桩，桩端以中细砂层上部为持力层，桩长L=22m(从场地地坪算起)，桩径480ram，单桩承载力标准值为600kN。4．2沉管贯入度计算(1)格氏公式：c=～mRk趔CmKL。等Q),+n／O式中：e一打桩最后阶段平均每锤的贯入度，cm；rr一桩及桩垫材料系数，无桩垫时，n=0．5；8_一恢复系数，无桩帽时s-。0．25；Q_—键重，kN；c广一桩、桩帽、桩锤的非冲击部分重量，kNH_——落锤高度，cm；A——桩的横截面积，c一；H一安全系数，永久建筑为2，R。——单桩承载力标准值，kN。根据现场设备情况和设计要求，有关参数取值为：Q=30kN，q=26kN，A=1．810cm2，H=100x0．8=80cin，R,=600kN将有关数据代入格氏公式后得：e=O．54cm／击(2)打沉管灌注桩公式：R=}坷案器+孚1式中e一打桩最后阶段平均每锤的贯入度，∞i咿——锤重，kN：H．一落锤高度，m；^——参数，桩径=480ram，A=9；B——参数，桩径480rnm，B=120；N——总锤数，此时取800锤；R。——单桩承载力标准值。kN。将有关数据代入打沉管灌注公式后得：e--O．18cm／i鸯由上述计算结果可知，公式要求较之更加严格。该地成功经验为：对于桩径480ram、设备锤重为30kN、设定锤落足臣为1．Om情况，最后三阵锤击，每阵10锤．贯入度<6cm。综合考虑计算结果和当地成功经验，设计规定，最后三阵锤击，要求贯入度挎制在6cIIl，10击以下。但在实际施工中，桩管打至设计标高时，大部分桩贯入度都超过了设计要求，个别桩多达22．．50cm／10锤，距设计要求相差很大。为了减小贯入度，对于部分贯入度较大的桩采用了灌砂复打，挤密砂土的新方法。考感到本小区桩基工程量大，基桩总数约为3000余根，为了工程安全和节省投资，并为后续施工提供依据，为此对贯入度较大的以及经灌眇复打的桩，选择了6根桩进行了静载测试，有关数据如表2,3。因为此次静载撄}试目的并不是做桩的破坏试验，所以最大试验苟载以满足设计要求为限。至最大试验荷载时，没有出现极限特征。4．3试验结果(1)对于贯入度特别大的3号桩，经灌砂复打，测试结果表明，桩的承载力也能达到设计要求，且最大沉降量仍未超过规范极限值。可见，若严格控铜贯入度不甚合理，(2)该地区的灌注桩沉管贯入度实际值是设计值的2．8倍(至设计标高时)，这时即使不加长桩长或复打，桩的承载力也完全能达到设计要求。可见贯入度设计值偏小。·66·襄2施工记录入土混凝土强最后三阵锤贯入度／cm落锤高编号：璨度锤重心度等级度／m^Ⅱl23123C202230l-0323C205030I．O922C加4450301．03619．5C20aO25301．024。22C20儿1130I．o5819．3C205．665．8301．0表3静载测试成果编号最大试验荷裁／kN最大荷载时沉降量／帅1lZ∞4312005091200163612005．72401100658110044．4原因(1)打桩公式适用于预制桩和钢管桩估算其打桩阻力，将它用于沉管贯入度的计算只是权宜之计。经过综合分析试验结果，以及其成因分析，认为可以适当加大贯入度的设计值。为了安全起见，后续桩的贯入度控制在2倍设计值范围内；个别贯入度较大的桩，采用灌砂复打的方法，将其控制在相同范围内。该项工程竣工已近6年，运行正常。这说明当时贯入度控制原则是安全合理的。(2)沉管时由于连续锤击震动，土体内摩擦角变化很大。而在桩身灌注混凝±28d后，进行静载试验时，土体结构基本稳定，承载力有一定幅度提高。(3)灌注桩的实际桩身表面是凹凸不平的，桩身混凝土与周萄±互相咬合，致使土的摩阻力较预制桩大，且施工时桩管的摩阻力小于成桩后的摩阻力。(4)成桩后灌注桩的实际桩径往往比管径大6-7％．这是因为桩靴盲径较大所致。由于实际桩径扩大使得桩的承载力相应增加，因此尽管施工时的贯入度相对较大，但静载试验加载至最大荷载时沉降量仍然较小。(5)由于构造上的原因，锤击式沉管灌注桩的预制桩靴比桩管外径大6。8cm，施工时，土对桩管的挤压力减少使桩管下沉阻力减少，因而使沉管贯入度增大。(6)灌砂复打对桩周土和桩端土进行丁挤密，使桩侧摩阻力提高，桩端土的强度提高。5总结(1)灌注桩贯入度作为一项设计施工指标，应该加以控制，但是应该避免盲目性。在无现场试验确定单桩承载力的情况下，町以采用这样的方法；在地质钻探孔附近，土层分布和各土层的物理力学指标比较准确。宜先在此打桩，仔细做好记录，在设计标高附近一定范围内准确测量每IO击的贯入度。综合分析贯入度的现场施工记录、设计值，以及当地成功经验，调整实施的贯入度值，以尽可能地使贯入度控制值趋于合理。(2)简单套用现有的打桩动力公式设计沉管贯入度，有时与工程实际情况不符，将造成工程浪费。(3)对于砂土地基，采用灌砂复打，充分利用其挤密效应，是一种经济有效地减小贯入度的方法。