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谈软淤地质基础下工程建设中摩擦桩应用

发布时间:2017/5/18 8:43:48   阅读:

摘要:沿江城市以其特殊的区位优势、资源与经济的配置,在全国经济中占据着重要地位。随着中部崛起战略的正式实施,沿江城市成为中部实现崛起的关键支撑点。近年来,中部沿江城市纷纷投入大量资金用于完善基础设施,在建筑工程中,如何根据当地地质条件,采用科学的施工方法,确保工程质量与工程安全,成为工程项目的重点。实践证明,在中部沿江城市软淤地质基础上的工程建设中摩擦桩的应用经验,值得推广。

关键词:软淤地质;工程建设;摩擦桩;施工

由于中部崛起战略的实施,我国中部地区城市功能进行了适应性调整,由此带来的最大变化就是该区域经济发展条件的变化。长江好似一条大动脉,连接中部沿江城市及东西部地区。中部崛起,中部沿江城市是关键。在此背景下,中部沿江城市纷纷投入大量资金用于完善基础设施。在基础建设施工过程中,技术人员对中部沿江城市的地质进行勘探,面对软淤地质等复杂条件,多采用钻孔摩擦灌注桩。与预制桩相比,钻孔摩擦灌注桩具有成本低、施工方便、灵活、无噪音、无振动、少挤土现象等特点;并且钻孔灌注柱适应性强,不受地下水位高低影响,桩的长度、直径、型式可根据需要施工,静承载力大。

1中部沿江城市地质特点及施工桩基选择

1.1根据中部沿江城市地质特点科学应用摩擦桩长江中下游以地质稳定性较好的冲击平原地形为主,但江岸坍塌较为强烈,特别是北岸多为开阔的江滩和冲击平原,以泥沙淤积为主。在由泥沙淤积堆积形成的软土基础上进行工程建设,历来是施工单位的技术难题。建设单位和设计单位应充分考虑这一复杂地质情况,采用摩擦桩,增加软基础的承载力,确保工程质量和工程安全。中部沿江城市地质多含有软弱土层,并且有大量地下水,在此种地质下进行施工,桩基一般采用钻孔摩擦灌注桩。钻孔摩擦灌注桩与预制桩相比,施工更灵活方便,而且少挤土、无噪音和振动。钻孔灌注柱有着较强的适应性,基本不受地下水位影响,桩的静承载力大,可根据施工情况选择桩的长短、粗细和型式。1.2中部沿江城市工程施工中应有摩擦桩的优点摩擦桩桩尖部分荷载一般低于10%,即桩尖部分荷载极小。它在一定深度内不存在坚硬土层,因此桩顶垂直荷载只由桩侧摩阻力承受。即它靠桩周摩阻力(如桩侧土的摩阻力)来支撑垂直荷载。与其他桩型如预制桩相比,摩擦桩不仅沉降量小,而且承载力高,稳定性突出,而且该桩适应各种土层条件,不受地层限制这一特性,使得它在建筑工程中得以广泛应用。在工程设计中,设计人员不仅要考虑到施工安全和工程质量,还要考虑工程成本,从节约投资、降低造价的层面来选择桩基础形式。钻孔灌注桩作为摩擦桩的一种,它非但基本不用木材,更节约钢材和劳动力,因此特别受到施工单位的欢迎。

2摩擦桩设计分析

2.1桩顶轴向荷载与沉降由于考虑到中部沿江城市的地质特色,工程设计中,要充分考虑到摩擦桩的桩顶轴向荷载和沉降因素,使桩基在软淤地质下更稳定,在保证工程更安全、稳固的同时,又能降低工程成本。在工程设计和工程施工过程中,通常用到静载实验法来确定摩擦桩的桩轴向承载力。静载实验法用于桩基工程的测算,更符合实际情况,结果也可靠,虽然较为繁琐,成本也稍高,但依然是重大工程或复杂地质环境下设计摩擦桩桩基的最佳确定方法。2.2摩擦桩内力影响分析及设计原则影响桩的内力因素有:土体性质、桩身混凝土强度、桩的截面尺寸、入土深度、桩顶荷载大小等。目前,摩擦桩桩基普遍采用文克尔假定,通过求解绕曲微分方程,结合力的平衡条件,计算桩基各部位的内力和位移,该方法称为弹性地基梁法,在桩基设计中最常用到的就是这种方法。运用此法,并通过对土体性质、桩的入土深度影响分析,设计时应先选定持力层。中部沿江城市地质多为泥沙淤积,因此持力层厚度应比其他土层较厚,确保桩底进入持力层的深度占到桩身直径的三倍左右,再修正直径。由于混凝土强度对桩体受力影响较小,因此可以选择强度小的混凝土,以便于节约工程成本,降低造价。但选择混凝土时,务必要保证桩身强度,即满足工程质量和安全的前提下,才能降低成本。在摩擦桩承载力相同时,能选择长的桩尽量不选择短的,能选择直径小的、尽量不选择直径大的,这也是一个原则。2.3摩擦桩应用的施工方法在施工时,施工人员应严格控制杆斜率,确保钻机造孔过程中,造孔垂直偏差在一定范围内。钻孔灌注桩的施工,在平整场地、定位桩孔后,按照施工过程,可分为施工工序和辅助施工工序来进行。其中施工工序有六部分,分为稳钻、造孔、钢筋笼下放、安装导管、投放粗骨料、砂浆捣鼓密实等;辅助施工工序则有两道,即混凝土的配比制作和钢筋笼的制作。

3摩擦桩应用设计及施工中需要注意的问题

(1)考虑到沿江中部城市的地质特性和条件,并结合热胀冷缩的物理特性,要准确计算摩擦力,避免桩柱上拔或出现冻拔现象;(2)地基土层结构存在差异,水压力过大,这些原因都可导致流砂现象,甚至造成孔壁塌方和混凝土离析断桩的严重现象,进一步导致摩擦桩的摩擦力达不到设计要求,给工程质量和施工安全带来隐患。因此,在混凝土浇筑时,要安放导管。导管连接要直,接头要严格密封,不透气,不漏水;(3)桩基配筋强度不够,在受力过程中,就满足不了抗拉要求,导致断桩。所以,应选择强度更高的配筋,或者在同一截面上接筋,满足抗拉要求,避免因配筋问题导致的断桩现象出现;(4)注意水流冲刷,冲刷严重造成桩基实际入土深度缩短,使得阻拔减小,桩基上拔;(5)在进行混凝土浇筑时,中途不可停歇,要一次性浇筑成功。这样做能避免桩基出现不密实、不均匀的现象,保证工程质量,确保工程安全。

4摩擦桩桩身混凝土的使用和优化

(1)水泥混凝土具有较强的耐蚀性,对于特殊地质条件的桩基,可以采用特种水泥,掺加抗蚀外加剂解决,为防止钢筋出现锈蚀现象,可加厚钢筋的保护层;(2)就地灌注桩采用水下混凝土施工工艺。因此,首批混凝土应保持必要的塑性,在灌注中不可初凝。水下混凝土应优先采用初凝时间长的水泥,应掺缓凝剂,并应尽可能压缩灌注时间。灌注完成后,立即将表层浮浆及首批混凝土大部分清除掉,接桩时,必须要凿到质量好的混凝土层,并接好桩头;(3)由于灌注柱无法振捣,完全依靠混凝土的重力自密实,因此,灌注柱混凝土的配合比要科学。混凝土的配比,以混凝土有良好的和易性、流动性为佳,以便于施工过程中的浇注。此外,沿江城市群地下水系丰富,还要考虑混凝土自身的防水性能,以免桩基桩身处于地下复杂环境,长期承受地下水的各种作用出现渗透。通过正确选择配合比来增加混凝土的密实性,隔断渗水通道,是确保防水混凝土结构抗渗及抗压强度的重要因素。

参考文献

[1]高殿华.摩擦桩成孔与灌注施工方法研究[J].中国西部科技,2010(10).

[2]罗成.浅谈钻孔灌注基础下混凝土施工的常见问题及防治措施[J].石河子科技,2005(04).

[3]马伯如.摩擦桩的优化设计[J].交通世界,2009(08)

作者:李俊峰 单位:芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司

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