沉管灌注桩施工技术在建筑基础工程中的应用
2020-08-09
来源:好走旅游网
建筑技术 China New Teec hnologiesZ aOnl—dI— Pr1o ̄dU.ucUtls 回团图圈团冒 ●匝■ ■U ■ ‘■啦_ 沉管灌注桩施工技术在建筑 基础工程中的应用 洪海平 (龙光工程建设有限公司,广东中山528400) 摘 要:本文作者主要对锤击沉管灌注桩的施工工艺、存在的问题及单桩竖向极限承载力标准值计算进行了阐述。并结合工程实例 就沉管灌注桩施工技术加以论证。 关键词:沉管灌注桩;锤击式;施工 中图分类号:TU753.3 文献标识码:B 前言:目前在建筑工程沉管灌注桩施工中有锤击沉管灌注桩、振动沉 式中e一打桩最后阶段平均每锤的贯入度,era;13一桩及桩垫材料系数, 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几 无桩垫时,n=0.5;£一恢复系数,无桩帽时£ =0.25;Q一锤重,kN;q一 种。本文就锤击沉管灌注桩的相关问题进行探讨。 桩、桩帽、桩锤的非冲击部分重量,kN;H一落锤高度,cm;A一桩的横截面 1.施工工艺 积,am2;nl一安全系数,永久建筑为2;R k一单桩承载力标准值,kN。根据 1.1.工艺流程:定位埋设砼预制桩尖一桩机就位—崞垂击沉管一灌注 现场设备情况和设计要求,有关参数取值为:Q=30kN,q=26kN,A: 砼—边拔管、边锤击、边继续灌注砼(中间插入吊放钢筋笼)—喊桩。 1.810 c m 2,H=100×0.8=80cm,R lc=600 k N。将有关数据代人格氏公 12注意事项:①浇砼前应检查管内有无泥浆或进水,少量时可用 式后得:e=0.54 c m/击。(2)打沉管灌注桩公式R = ×[ + Z Ale+UJ 干水泥灰。②当为提高承载力或补救缺陷而采用复打法施工时,复打应在 初次浇筑的砼初凝之前完成,前后两次沉管的轴线必须重合。③拔管速度 yt l?4试中e一打桩最后阶段平均每锤的贯人度,em;Q一锤重,kN;H一 廿 要均匀,对一般土层以1m/min为宜,在软弱土层及软硬土层交界处宜控 m;A一参数,桩径:480mm,A=9;B一参数,桩径480mm,B= 制在0.3—0.8m/min为宜。在管底未拔到桩顶设计标高之前,倒打和轻击 落锤高度,20;N一总锤数,此时取800锤;R 一单桩承载力标准值,kN。将有关数据 不得中断。④第一次拔管高度应控制在能容纳笫二次所需灌入的砼量为 118 c m/击。由上述计算结果可知,公 限,不宜拔得过高。在拔管过程中应用专用测锤或浮标检查砼面的下降睛 代人打沉管灌注公式后得:e=0.式要求较之更加严格。该地成功经验为:对于桩径480mm、设备锤重为 况。⑤锤击沉管成桩宜按桩基施I[』顷序依次退打,桩中心距在3.5倍桩管 设定锤落距为1.0m情况,最后三阵锤击,每阵10锤,贯人度<6cm。 外径以内或小于2m时均应跳打,以防止土体挤压而断桩。中问空出的桩 30kN、设计规定,最后三阵锤击,要求贯人 需待邻桩砼强度达到设计强度标准值的50%以后方可施工。⑥砼充盈系 综合考虑计算结果和当地成功经验, 数(实际灌注砼体积与按设计桩身直径计算体积之比)不得小于1.0,成桩 度控制在6cm/l0击以下。但在实际施工中,桩管打至设计标高时,大部分桩贯人度都超过了设 后的桩身砼顶面标高直至少高出设计标高500mm。 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 2.存在的问题 对于部分贯人度较大的桩采用了灌砂复打,挤密砂土的新方法。考 21.灌注桩沉管的贯入度的控制问题:桩基几乎可应用于各种工程 人度,基桩总数约为3000余根,为了工程安全和节 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 虑到本小区桩基工程量大,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砂复打的 其诸多优点,成为多层住宅、综合楼的首选桩型。但其自身也存在一些缺 选择了6根桩进行了静载测试,有关数据如表2、3。 陷和在设计施工中难以操作的指标,灌注桩沉管的贯人度的控制问题便 桩,是其中之一。 22灌注桩沉管的贯人度与桩承载力的关系问题:一般认为,桩的 贯入度与其极限承载力有直接的关系。贯入度通常依据现有的打桩动力 表2施工记录 表3静载测试成果 载/kN A土 编 砼强度 最后三阵锤贯人度 锤重 落锤 号 深度 等级 /kN 高度,m /m 23 C20 C2o C20 C20 240 l9 3 C20 编号 最大试验荷 最大荷戟时沉降 量/am r公式结合当地成功经验确定。但灌注桩沉管的贯入度与桩承载力的关系 是否可以用简单的经验公式确定,或者简单地套用当地成功经验,以及贯 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 22 22 50 50 25 I1 5 8 3.单桩竖向极限承载力标准值计算 单桩竖向极限承载力标准值计算公式:R :u∑q 1 +q A (1) 式中R 一单桩的竖向承载力标准值;q 一极限端阻力标准值;A p-桩 身横截面面积;u一桩身周边长度;q 一桩侧第i层土的极限侧阻力标 准值;l 一按土层划分的各段桩长。 贯人度的设计一般依据现有的打桩动力公式3,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 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 层描述如表l。 表1场地土层分层描述 层 土层名称 人I.填土 淤泥 中细砂层 4 粉质粘土 分 36 】2(1o 24i。 58 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480mm,单桩承载 力标准值为600kN。 上层性状描述 束完成自重 结 软塑一流塑 稍密一中密 上层深度 qRk /kPQpk /k a l 20_240 7 9一10 7 164—18 2 5l一7 5 25—28 2200—2 4 2沉管贯入度计算:(1)格氏公式e:=__RK n(AQmH_+_ RK因为此次静载测试目的并不是做桩的破坏试验,所以最大试验荷载 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时于贯入度特别大的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,若严格控制贯入度不甚合理, 该地区的灌注桩沉管贯人度实 际值是谢寸值的2~8倍侄 设计标高roT),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。可见贯人度设计值偏小。 4.4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 用于沉管贯人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人度的设计值。为了安全起见,后续桩的贯 入度控制在2倍设计值范围内;个别贯人度较大的桩,采用灌砂复打的方 法,将其控制在相同范围内。f21沉管时由于连续锤击震动,土体内摩擦角 变化很大。而在桩身灌注混凝土28天后,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)j藿注桩的实际桩身表面是凹凸不平的, 桩身混凝土与周围土互相咬合,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%一7%,这是因为桩靴直径较大所致。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人度相对较大,但静载试验加载至 最大荷载时沉降量仍然较小。 由于构造上的原因,锤击式沉管灌注桩的 中国新技术新产品 一157— ! : China New Technologies and Products 建筑技术 建筑工程沉降观测的探讨 吴云志 (中国有色金属工业昆明勘察设计研究院,云南昆明650051) 摘要:本文针对建筑工程沉降观测中应用几个方面的问题进行探讨分析,根据沉降观测工作的实际具体情况,凭借多年沉降观测 的实践经验,对其特殊性进行了深人的分析研究,有助于进一步完善建筑工程沉降观测的有关规范标准,更好地开展这项工作。 关键词:建筑工程;沉降观测;布点方案 中图分类号:TU7 文献标识码:B 建筑工程在施工和运营中,由于各种荷载的变化以及外部自然条件、 式中: 为单位权中误差,Q为权系数;(5)用软件进行严密平差计算,求 日照、温度、风力等的影响,都会引起建筑物的沉降变形,在一定限度内的 出各次每个沉降观测点的高程值、高程中误差、相邻沉降观测点的高差中 沉降变形是允许存在的,不会危及建筑物的构造安全。但超过了一定的限 误差;(6)对每期水准观测中沉降观测点数据进行统计检验,根据监测体 度,则会影响建筑物的使用,甚至危及建筑物的安全,给人民的财产安全 的累计变形量、两相邻观测周期的相对变形量及观测周期对沉降观测进 带来损失,为此,有必要在施工和使用阶段对建筑物的进行沉降变形观 行分析,根据建筑物的平面图绘制沉降量、地基荷载与延续时间三者关系 测,使沉降变形得到有效的控制,确保建筑工程的质量安全。 曲线图及沉降量分析曲线图。 1沉降观测的布点和观测。变形测量点分为基准点、工作基点和变形 3上交成果。沉降观测技术设计,观测点设置和各期沉降观测记录等 观测点。其布设要求应满足下列要求:(1)每个工程至少应有3个稳【司可 应按照各地建设管理部门的资料规定要求整理成册,如无具体要求时,可 靠的点作为基准点;(2)工作基点应选在比较稳定的位置。对通视条件较 参照下列提交资料:(1)沉降观测成果表;(2)沉降观测点位位置图;(3)沉 好或观测项目较少的工程,可不设立工作基点,在基准点上直接测定变形 降速率、时间、沉降量曲线图;(4)荷载、时间、沉降量曲线图;(5)等沉降量 观测点;(3)变形观测点应设立在变形体上能反映变形特征的位置。 曲线图;(6)相邻影响曲线图;(7)沉降观测分析报告等。 1.1沉降(变形)观测点的布设 4实例。某属于住宅小区,民用建筑,多层结构,19栋,确定沉降监测 (1)沉降观测点的布设,应符合下列规定:①能够反映建筑物、构筑物 等级为三等,观坝0方法为二等水准测量采用1956年黄海高程系。变形观 变形特征和变形明显的部位短标志应稳固、明显、结构合理,不影响建筑 测点的高程中误差为1.01Tim,相邻变形观测点的高差中误差为0.5ram。 物、构筑物的美观和使用;③点位应避开障碍物,便于观测和长期保存。 (1)本项目沉降观测基准点为三个,不布设工作基点,沉降观测基准 (2)沉降观测点的精度要求和观测方法,根据工程需要,应符合中相 点选在变形影响区域之外稳固可靠的位置,选择基岩上刻标记或原状土 应等级的规定。 层上埋设。(2)根据要求,选择204个沉降(变形)观测点。分布如下: (3)沉降观测的各项记录,必须注明观测时的气象情况和荷载变化。 A区共九栋 (4)建筑物、构筑物的沉降观测点,应按设计图纸埋设,并宜符合下列 I型:A188"、A106' 楼两栋每栋各6点。长度13.1m。 规定:①建筑物四角或沿外墙每10~15M处或每隔2~3根柱基上;②裂 Ⅱ型:A101”、A102 、A103' 、A105 楼四栋每栋各l2点。长度34.6m。 缝或沉降缝或伸缩缝的两侧;新旧建筑物或高低建筑物以及纵横墙的交 Ⅲ型:A107' 、A108”、A109"楼三栋每栋12点。长度43.2m。 界处;③人工地基和天然地基的接壤;建筑物不同结构的分界处;④框架 B区共10栋 式结构多层、高层建筑物的沉降观测点应设置在混凝土柱上;⑤超高层建 I型:B188' 、B106' 楼两栋每栋各6点。长度13.1m。 筑沉降点的设置还应征求设计单位的意见;⑥沉降观测点布设位置、标 Ⅱ型:B101”、B102' 、B103' 、B105' 、B110"楼五栋每栋各12点。长度 高,应设置在外檐墙(柱)面上,正负零以上100一l50毫米处。公共建筑及 34.6m。 超高建筑,由设计部门根据建筑物具体睛况确定标高位置,如设汁无要求 Ⅲ型:B107”、B108"、B109' 楼三栋每栋各12点。长度43.2m。 时,可参照民用建筑沉降观测点的标高设置;⑦烟囱、水塔和大型储藏罐 由于房屋主体结构已完成,沉降观测点由土建施工单位负责埋设,沉 等高耸构筑物的基础轴线的对称部位,每一构筑物不得少于4个点。 降观测采用闭合环路线,每个沉降观测点和水准基准点连成同一闭合路 (5)施工期间,建筑物沉降观测的周期,高程建筑每增加1~2层应观 线,观测时对3个水准基准点进行高差检测。 测一次;其他建筑的总次数,不应少于5次。竣_r后的观测周期,可根据建 (3)仪器设备及使用软件:蔡司N1005A水准仪1台,铟瓦标尺二根; 筑物的稳定情况确定,当沉降观测值趋于稳定时,可以结束观测。 南方CASS2008成图软件一套,清华山维平差软件一套;水准电子记录手 1_2观测方法和技术要求 簿二个、水准观测各项限差由记录程序自动验算。 (1)沉降观测,应采用环形闭合法或往返闭合法进行水准洲量。条件 f4)提交成果。a、沉降观测成果表;b、沉降观测点位位置图;c、v—t— 允许时,沉降观测点和水准基准点可以连成同一闭合路线,观测时对水准 s(沉降速度、时间、沉降量)曲线图.d、沉降观测分析报告。 基准点进行高差检测。(2)每期观测时必须采用相同的图形(观测线路)和 结束语:通过沉降观测取得第一性的资料,可以监视建筑物的状态变 观测方法。(3)每期观测时必须使用同一型号的仪器和设备,使用前对仪 化和工作情况,当沉降观浈0数值超出标准规范及有关文件规定要求时,观 器进行检教。(4)固定观测人员,在基本相同的环境和条件下作业。(5)每 测单位必须通知建设单位并籽隋况上报市工程质量管理部门处置。对于 期观测时各观测点的观测顺序应相同。 尚未销售和交付使用的住宅,必须采取加固补强或制定采取安全可靠的 2数据处理:(1)将各次沉降观测水准原始记录及时整理、检查;(2)高 监控措施,经鉴定部门认定安全后,方可交付使用。 程系统应采用原有的高程系统,无条件时,也可假定高程系统,如果沉降 参考文献 观测范围小,可不进行正常水准面不平行修正,不进行重力异常的归算修 …李青岳,陈永奇主编《工程测量学》测绘出版社,2005年5月第二版. 正;(3)内业计算最后高程成果的取值一、等二精确至0.01mm,二、四等精 [2]GB50026—1993工程测量规范(附条文说明). 确到0.10ram;(4)基准 的检验采用最小二乘测量平差的检验方法。复测 I I/T8—97《建筑变形测量规程》 的平差值与首次观测的平差值较差△,满足时,可认为基准点点位稳定。 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 功经验,调整实施的贯人度值,以尽可能地使贯人度控制值趋于合理。圆 下沉阻力减少,因而使沉管贯人度增大。 灌砂复打对桩周土和桩端土进 简单套用现有的打桩动力公式设汁沉管贯人度,有时与工程实际隋况不 行了挤密,使桩侧摩阻力提高,桩端土的强度提高。 符,将造成工程浪费。(3)x4于砂土地基,采用灌砂复打,充分利用其挤密效 5.结论(1)灌注桩贯入度作为一项设计施工指标,应该加以控制,但 应,是一种经济有效地减小贯人度的方法。 是应该避免盲目性。在无现场试验确定单桩承载力的隋况下,可以采用这 参考文献 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 …张成.沉管灌注桩常见质量问题及防治措施[『I.山西建筑,2008,0o). 确,宜先在此打桩,仔细做好记录,在设计标高附近一定范围阿准确测量 每1O击的贯入度。综合分析贯人度的现场施工记录、设计值,以及当地成 ~158一 中国新技术新产品