《软土中沉管灌注桩、预应力管桩、钻孔灌注桩的价值分析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《软土中沉管灌注桩、预应力管桩、钻孔灌注桩的价值分析.pdf（5页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、圈熙慧丽一软土中沉管灌注桩、预应力管桩、钻孔灌注桩的价值分析吴建平朱奎(温州市瓯海区建设工程质量监督站)【摘要】沉管灌注桩、预应力管桩、钻孔灌注桩近年来在软土地区广泛应用，通过这三种桩型的价值分析，比较它们的安全性、经济性、适用性，为设计方案选择提供依据。运用三种桩价值分析的方法进行基础方案决策，可以综合技术和经济的因素进行价值评估，提高决策的准确性和科学性。【关键词】价值分析安全性经济性适用性V a l u ea n a l y s i so ft u b u l a r s i n k i n gc a s t i n-p l a c ep i l e，p r e s t r e s st
2、 u b u l a rp i l ea n db o r e dc a s t-i n p l a c ep i l ei ns o f ts o i la r e a形UJ i a n-p i n gZ H UK u i(O u 如id i s t r i c tc o n s t r u c t i o ne n g i n e e r i n gs u p e r v i s i o ns t a t i o n，W e n z h o uc i t y JA b s t r a c tI nr e c e n ty e a r s，t u b u l a r-s i n k i n
3、gc a s t i n p l a c ep i l e，p r e-s t r e s st u b u l a rp i l ea n db o r e dc a s t-i n-p l a c ea r ew i d e l ya p p l i e di ns o f ts o i la r e a T h es a f e t y，e c o n o m ya n ds u i t a b i l i t yo ft h et h r e ek i n d so fp i l ew e r ea n a l y z e db yt h em e t h o d so fv a l
4、u ea n a l y s i st op r o v i d eb a s i sf o rs e l e c t i o no fd e s i g np r o g r a m A p p l i n gv a l u ea n a l y s i so fp i l e st om a k et h ed e c i s i o no fb a s i cd e s i g np r o g r a mi sa b l et oe v a l u a t et h et e c h n i c a la n de c o n o m i cf a c t o r sc o m p r
5、 e h e n s i v e l y，t h e r e f o r e，i m p r o v et h ea c c u r a c ya n dr a t i o n a l i t yo fd e c i s i o n K e y w o r dv a l u ea n a l y s i s，s a f e t y，e c o n o m y，s u i t a b i l i t y沉管灌注桩、预应力管桩、钻孔灌注桩已成为软土地区地基处理的三种常用桩型，有必要对这三种桩进行价值分析，以有效地对基础方案进行综合评价和优化决策。建筑桩基技术规范(J G J 9 4 9 4)按成桩
6、方法分类，将沉管灌注桩划归为挤土桩，预应力管桩归属为部分挤土桩，钻孔灌注桩定性为非挤土桩。三种桩的不同特性决定了它们的价值特征。桩的价值分析包括三方面内容：安全性、经济性、适用性。本文从这三个方面对这三种桩进行比较分析，其中安全性分析又包括桩承载特征和工后效应两方面。1承载特征1 1 沉管灌注桩的承载特征沉管灌注桩成桩过程中产生强烈的挤土作用，5 0(总8 5 4)使桩周土扰动重塑，侧向压应力增加。对于非饱和土，由于受挤压增密，导致桩侧阻力提高，土愈松散，粘性愈低，其增密幅度愈大。对于饱和粘性土，由于瞬时排水固结效应不显著，体积压缩变形小，引起超孔隙水压力，土体产生横向位移和竖向隆起。在靠近桩
7、土界面5 2 0 m m 土层，由于超孔隙水压力最大，在桩表面形成水膜，该水膜不仅降低沉桩贯入阻力，而且加速桩表面土固结，经静置固结，形成一紧贴于桩表面的硬壳层。对于浇注沉管灌注桩混凝土时，水泥浆渗入桩表面土中形成紧贴于桩身的硬壳层。随桩侧土中剪应力增加至一定程度，塑性滑移面开始出现在硬壳层外侧，当剪应力达到极限值，塑性滑移面沿硬壳层外侧出现破坏，这相当于增大了有效桩径，总侧阻力因此提高。工程质量2 0 0 6 N o 2 万方数据1 2 预应力管桩的承载特征预应力管桩沉桩过程也产生一定的挤土作用，但挤土量相对沉管灌注桩较小，挤土效应引起的承载力提高相应较小。预应力管桩在沉桩过程中会产生土塞效
8、应，其承载机理远比沉管灌注桩复杂。管桩在沉桩过程中，桩端土受挤压后有一部分土进入桩管内形成“土蕊”，另一部分土被挤向桩周。随着沉桩涌入桩管内的土蕊不断增高，当达到一定高度后，由于管桩内壁与土蕊间的摩阻力作用，产生封闭效应，即形成了“土塞”。管内土蕊侧阻力的发挥性状不同于管外侧阻力，后者随桩顶荷载增加沉降出现自上而下发挥，前者则只有当荷载传递到桩端并产生桩端沉降才开始由下而上逐渐发挥。由于荷载较小时管内土塞与桩管同步下沉，只有当土塞底部受到足够大的反力，土塞才产生向上位移而使侧阻力逐渐发挥出来。土塞的模量越低，土塞的高度越大，全部充分发挥土塞侧阻所需沉降也越大。一般情况下，因其所需沉降过大，要充
9、分调动土塞全长的侧阻力是不可能的。1 3 钻孔灌注桩的承载特征钻孑L 灌注桩在成孔过程由于孑L 壁侧向压力解除，出现侧向松弛变形。孑L 壁土的松弛效应导致土体强度削弱，桩侧阻力随之降低。桩侧阻力的降低幅度与土性、有无泥浆护壁、孔径大小等诸多因素有关。干作业钻、挖孔桩在无泥浆护壁条件下，孔壁土处于自由状态，土产生向心径向位移。浇注混凝土后，径向位移虽有所恢复，但侧阻力仍有所降低。对于无粘聚性的砂土、碎石类土中的大直径钻、挖孔桩，其成桩效应对侧阻力的削弱影响是不容忽略的。在泥浆护壁条件下，孔壁处于泥浆侧压平衡状态，侧向变形受到制约，松弛效应较小，但桩身质量和侧阻力受泥浆稠度、混凝土浇注等因素的影响
10、而变化较大。2 工后效应工后效应是指成桩后桩承载力随时间增强的效应。2 1 沉管灌注桩的工后效应沉管灌注桩的工后效应主要有两方面：一方面是土的固结时效。沉桩引起的超孔隙水压力随时间而消散，桩侧土在自重应力和沉桩扩张应力共同作用下固结，超孔压逐渐消散，土的有效应力和密实度逐渐工程质量2 0 0 6 N o 2增大，强度逐渐恢复甚至超过其原始强度。另一方面，桩周土受挤压扰动强度降低，粘性土的触变性使损失的强度随时间逐步恢复，土有效应力的提高促进桩承载力的增长，土内聚力的恢复对地基中桩承载力的提高有所贡献。桩承载力前期增长较快，后期较缓。2 2 预应力空心管桩的工后效应由于预应力空心管桩是部分挤土桩
11、，其工后效应介于沉管灌注桩和钻孔灌注桩之间。预应力空心管桩的工后效应原理基本与沉管灌注桩的工后效应相似。桩承载力是由桩周土中的有效应力状况决定的。在桩周土再固结过程中，超孔隙水压力径向向外扩散。同时，孔隙水压力消散必然伴随着一定的径向作用。在影响范围内，沉桩过程中被外挤的土体向桩身收缩，造成应力松驰。因此，在固结过程中，应力的变化是由两种因素引起，即超孔隙水压力和土体位移。任一时刻的应力值是这两因素相互重叠的结果。另外，预应力空心管桩桩周土同样也有重塑过程，土触变效应也提高了桩的承载力。2 3 钻孔灌注桩的工后效应钻孔灌注桩由于成桩过程不产生挤土效应，不引起超孔隙水压力，土的扰动范围较小，因此
12、，桩承载力的时间效应相对于挤土桩较小。粘土中钻孔灌注桩承载力随时间的变化，主要是由于成孔过程中孔壁土受到扰动，由于土的触变作用，损失的强度随时间逐步恢复。对于泥浆护壁钻孔桩，附着于孔壁的泥浆也有触变硬化的过程。因此，泥浆护壁法钻孔桩工后时效比干作业钻孔桩的时效要明显。干作业钻孔桩，孔壁土扰动范围小，其工后时效一般可忽略。由于钻孔桩工后时效主要是桩侧扰动土和泥浆的触度恢复，其恢复速率相对是较快的。3 经济性比较一般情况下，在保证同类安全度的情况，钻孑L灌注桩费用最高，沉管灌注次之，预制空心管桩最经济。下面以一个工程实例进行比较。温州某工业厂房系四层框架结构，建筑面积为4 3 9 9 m z。土层
13、物理指标见表1；岩土设计计算参数如表2 所示。限于篇幅，计算过程不再细述，表3 提供三种桩基方案的设计参数，经济比较参数示如表4。4 桩的适用性4 1 沉管灌注桩的适用性 万方数据f 堑塞堡室e s e a r c h&P r o b e表1 场地土层物理力学性能指标层号土名天然含水量W()密肋。(舻时)孔隙比e内摩擦霹矽(。)凝聚力C(k P a)压缩模量B1粘土4 6 31 7 21 3 1 28 51 73 O2 1淤泥7 1 81 5 81 9 1 351 01 O2 2淤泥6 2，31 6 41 7 3 26 51 21 53淤泥质粘土5 2 O1 6 71 4 3 87 51 52
14、 34粘土4 1 81 7 81，1 2 391 83 65粘土3 3 51-8 90 8 2 69 52 05 4表2 岩土设计计算参数地基承载力桩周土摩擦力特征值(k P a)桩端土摩擦力特征值(k P a)层号土名层厚(m)特征值(k P a)预制桩沉管桩钻孔桩预制桩沉管桩钻孔拉l粘土1 48 01 l1 11 02 1淤泥9 44 25552 2淤泥1 0 45 58883淤泥质粘土1 0 96 5l l1 11 04粘土1 3 81 2 01 81 81 65 0 04 5 01 5 05粘土1 41 8 02 72 72 59 0 08 l O3 0 0表3 桩基方案的设计参数承台
15、混凝桩基类型桩直径(n l m)长度(m)数量沉管灌注桩4 5 03 41 4 02 0 4 7预制空心桩5 0 04 86 88 0 4钻孔灌注桩6 0 04 87 11 0 2 2说明：沉管灌注桩由于长度限制，只能把持力层设置在土质相对较差的第4 层粘土中，预应力管桩和钻孔灌注桩持力层均设置在第5 层粘土中。桩承载力计算参照表2，已考虑到沉管灌注桩的挤土效应、预制空心桩的土塞效应以及钻孔灌注桩的松弛效应。沉管灌注桩由于挤土作用，桩间距布置相对大，由于单桩承载力不高，承台桩数相对多，承载宽度相应扩大，故混凝土方量增加。沉管灌注桩具有施工速度快、桩长控制灵活、承载能力强、造价低等优点。但由于沉
16、桩时挤土效应和锤击法施工时的振动效应对周边环境影响大，表4 经济比较参照表桩造价承台造价、总造价桩基类型承台数量沉管灌注桩4 5 0 2 1 42 0 4 79 2 9 3 45 4 3 1 4 8预制空心桩2 9 7 0 2 48 0 43 6 5 0 23 3 3 5 2 6钻孔灌注桩7 2 2 3 2 61 0 2 24 6 3 9 97 6 8 6 2 5注：温州地区沉管灌注桩综合单价为5 9 5 兀m3；预应力管桩(中5 0 0)为9 1 元m，人工简易钻孔灌注桩综合单价为7 5 0 元m 3；基础混凝土强度为C 2 5，承台单价为4 5 4 元m 3。不宜在建筑物或构筑物集中的区域
17、施工沉管灌注桩，而且沉管灌注桩施工质量不仅与地质情况有关，还受施工队伍的素质和经验等多方面因素影响。一些地方规范对沉管灌注桩的适用性作了限制。如浙江省建筑地基基础设计规范对沉管灌注桩桩长作了如下规定：桩的施工长度，当采用冲5 2(总8 5 6)工程质量2 0 0 6 N o 2 万方数据击沉管或静压沉管时不宜大于2 5 m；采用振动沉管或振动加压沉管时不宜大于2 8 m；在具有保证桩身质量可靠措施和成熟经验时，可适当增长，但不应大于3 5 m；长径比不宜大于8 0。4 2 预应力管桩的适用性预应力管桩施工过程无振动、无噪声，施工现场文明干净，沉桩速度较快，单桩承载力高，而且不受天气因素的影响，
18、可以保证工期。由于预应力管桩也有挤土效应(相对沉管灌注桩较小)，如果施工不够合理，也会影响周围建筑物、地下管线等的安全。因此有必要在压桩施工期间对周围建筑物和道路等进行现场监测，实行信息化施工。4 3 钻孔灌注桩的适用性钻孔灌注桩属非挤土桩，施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移，对环境造成的影响小，对周围建筑物、路面及地下设施的危害小。但钻孔灌注桩孔底沉渣不易清除干净，影响桩的承载力；另外，钻孔灌注桩施工时间较长，施工产生的泥浆对环境有一定的污染。5 结论(1)软土地区桩基方案选择要因地制宜，根据本地区的地质特点和环境条件，综合考虑桩型的安全性、经济性和适用性，才能达到技术和经济统一的目
19、标。(2)通过沉管灌注桩、预应力管桩、钻孔灌注桩三种桩型的安全性、经济性、适用性分析，这三种常用桩价值指标较好，对软土区有较强的适应性，可广泛推广应用。(3)桩基应用具有地区性特点，在工程实践中应积累经验，摸索出相应的技术特点，确定桩基设计、施工技术参数，以便更好地保证建筑物的安全和使用功能。参考文献 1 G B5 0 0 0 7-2 0 0 2 建筑地基基础设计规范 2 J G J9 4 9 4 建筑桩基技术规范 3 D B3 3 1 0 0 1 2 0 0 3 浙江省建筑地基基础设计规范欢盟订阚工翟质量改革开放，世间几度沧桑巨变，生产力解放了，人却更累了，时间更紧迫，任务更沉重，阅读的方式
20、也从研读长篇论文转为信息快餐。建设行业的志士仁人，多奔走于征途，调集八方人力，挥动四方建材，更将飞机、火车携为办公场所。而工程质量理应成为这办公室中启迪思路的得力工具。超绝妙法多生于沉沉千里，胜败兴衰决断于工程质量。工程质量助您“运筹千里，决胜帷幄”。领导讲话、政策法规，让您高瞻远瞩，心亮眼明。世间绝艺、睿智经验，让您技艺精湛，娴熟过人。理论巅峰、难题探讨，让您才思盖世，深邃广博。奇思异想、文章精粹，让您茅塞顿开，眼界开阔。新闻信息、含英咀华，让您纵览天下，世事尽知。华美文章、激扬文字，让您心情舒畅，长寿健康。工程质量全体编辑，倾全部精力，满足您的需求，助您从成功跃向新的成功。工程质量杂志刊号
21、为I S S N l 6 7 1 3 7 0 2 C N l l-3 8 6 4 T B，月刊，全年1 2 期，每月1 0 日出版，每期定价6 O O 元，全年7 2 元。可在邮局订阅，也可从邮局汇款至本刊编辑部订阅，还可破季订阅。另外，每年年底出版增刊，需从编辑部订阅。特别提示：每增加1 0 元订阅费，便可获赠“奇闻怪事”两本。邮局汇款地址：北京北三环东路3 0 号，工程质量编辑部收，邮编：1 0 0 0 1 3。请详细注明订阅人地址、邮编和电话。邮局订阅代号：8 2 9 3 4。从2 0 0 5 年1 1 月起开始办理2 0 0 6 年订阅手续。本刊订阅电话：0 1 0 8 4 2 7 7
22、 1 2 1工程质量2 0 0 6 N o 2 万方数据软土中沉管灌注桩、预应力管桩、钻孔灌注桩的价值分析软土中沉管灌注桩、预应力管桩、钻孔灌注桩的价值分析作者：吴建平，朱奎，WU Jian-ping，ZHU Kui作者单位：温州市瓯海区建设工程质量监督站刊名：工程质量英文刊名：QUALITY OF CIVIL ENGINEERING AND CONSTRUCTION年，卷(期)：2006(2)参考文献(3条)参考文献(3条)1.GB 50007-2002.建筑地基基础设计规范2.JGJ 94-1994.建筑桩基技术规范3.DB 33/1001-2003.浙江省建筑地基基础设计规范 本文读者也
23、读过(10条)本文读者也读过(10条)1.秦红江 软土地基中常用桩型性能价格比会议论文-20062.王景芸.耿汉军.郑俊杰 武钢工业港排水箱涵地基基础设计方案比选会议论文-20063.刘永锋 海上钢管桩的入岩机理和桩型选择期刊论文-水运工程2000(4)4.廖远淦.杨锦全.LIAO Yuan-gan.YANG Jin-quan 某桩基事故分析谈桩型的合理选择期刊论文-广西地质2000,13(2)5.林利城 预应力管桩设计及施工技术分析期刊论文-科技信息（科学教研）2007(10)6.梁骏 上海地区住宅桩基桩型的选择期刊论文-住宅科技2004(10)7.李凤祥.何万江 浅谈桩基的选型期刊论文-内蒙古科技与经济2004(18)8.张承杰.Zhang Chengjie 上海某高层住宅桩基础设计期刊论文-房材与应用2006,34(1)9.窦文俊.Dou WenJun 上海地区大型桥梁基础桩型选择期刊论文-城市道桥与防洪2001(2)10.熊文.裴红艳.刘瑾瑜 某教学楼管桩基础设计及经济分析会议论文-2009 本文链接：http:/