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        載體樁在云南燃料二廠小團(tuán)山生活區(qū)國工礦棚戶區(qū)改造項(xiàng)目中的應(yīng)用與探索

        2019-07-05 11:42:24張廣興趙建新
        魅力中國 2019年13期
        關(guān)鍵詞:單樁壓縮性灌注樁

        張廣興 趙建新

        (云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)勘察院有限公司,云南 昆明 650228)

        一、載體樁的定義

        載體樁是由混凝土樁身和復(fù)合載體構(gòu)成的樁。根據(jù)樁身施工的方法不同分為現(xiàn)澆載體樁和預(yù)制樁身載體樁。載體樁是一種新的專利技術(shù),它選擇下部層位穩(wěn)定、土性較好的土層作為被加固土層,以樁端土體為研究對象,利用重錘沖擊成孔、沉管,當(dāng)沉管到設(shè)計(jì)標(biāo)高時,對樁端連續(xù)進(jìn)行填料、夯實(shí)操作,用三擊貫入度作為控制指標(biāo)(三擊貫入度為錘重35kN,上提6.0m,自由落體時三次貫入的累計(jì)深度),再填以干硬性混凝土或水硬性材料進(jìn)行夯實(shí),使樁端以下深度為3~5m、直徑為2~3m約10m3的土體得到最有效的加固擠密,自上而下形成了由干硬性混凝土(水硬性材料)、填充料、擠密土體組成的復(fù)合載體,然后再放置鋼筋籠、灌注混凝土形成載體樁。

        二、載體樁的受力機(jī)理

        當(dāng)承受豎向荷載作用下,載體樁荷載主要由載體承受,側(cè)摩阻只占很小的比例。從受力上分析,其受力類似一個擴(kuò)展基礎(chǔ)。樁身可以等效為一傳力桿件,復(fù)合載體受力等效為擴(kuò)展基礎(chǔ)的受力。采用承臺梁和載體樁的基礎(chǔ),其受力即可以等效為條形基礎(chǔ)的受力;采用獨(dú)立承臺,載體樁的受力可以等效為柱下一獨(dú)立基礎(chǔ)的受力;采用滿堂布置的載體樁,則其受力可以等效為筏板基礎(chǔ)的受力。

        三、載體樁的特點(diǎn)及影響因素

        載體樁具有以下技術(shù)特點(diǎn):1.該技術(shù)具有樁基的承載特性;2.單樁豎向承載力高,是同等條件下普通灌注樁承載力的3~5倍;3.應(yīng)用范圍廣;4.施工工藝簡單,施工質(zhì)量易控制;5.可消耗大量的建筑垃圾,造價低,保護(hù)環(huán)境。

        影響載體樁承載力的因素主要有以下幾個方面:1.與被加固土層的擠密程度和持力層的物理力學(xué)性能有關(guān);2.與填充料數(shù)量有關(guān);3.與三擊貫入度有關(guān);4.與樁間距有關(guān)。

        四、載體樁施工工藝

        1.在樁位處挖直徑等于樁身直徑、深度約為500mm的樁位圓柱孔,移機(jī)就位;2.提起夯錘后快速下放,使夯錘出護(hù)筒,入土一定深度;3.用副卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩對護(hù)筒加壓,使護(hù)筒底面與錘底齊平;4.重復(fù)2、3的步驟,將護(hù)筒沿垂直沉入到設(shè)計(jì)深度;5.提起夯錘,通過護(hù)筒投料孔向孔底分次投入填充料,并進(jìn)行大能量夯擊;6.填充料被夯實(shí)后,在不再填料的情況下連續(xù)夯擊三次并測出三擊貫入度,若三擊貫入度不滿足設(shè)計(jì)要求,重復(fù)5和6的步驟,直至三擊貫入度滿足設(shè)計(jì)要求為止;7.通過護(hù)筒投料孔再向孔底分次投入設(shè)計(jì)需要的干硬性混凝土,并進(jìn)行夯擊;8.放入鋼筋籠;9.灌注樁身混凝土。

        五、載體樁的工程應(yīng)用

        (一)工程概況

        擬建的云南燃料二廠小團(tuán)山生活區(qū)國有工礦棚戶區(qū)改造項(xiàng)目位于云南省楚雄彝族自治州楚雄市紫溪鎮(zhèn),距離鎮(zhèn)政府駐地約1.5km,場地北側(cè)為G56杭瑞高速(楚大段);場地南側(cè)坡腳處緊鄰G320國道;場地東側(cè)為云南燃二化工有限公司玻璃分廠廠區(qū);場地西側(cè)仍為生活區(qū)內(nèi)其它已有建構(gòu)筑物及設(shè)施。本工程為8棟層數(shù)均為6層(無地下室),建筑高度18.9m,框架結(jié)構(gòu)的建筑物(群)。場地地貌單元屬丘陵地貌,工程場區(qū)坐落于一緩丘斜坡之上,受早期生活區(qū)內(nèi)工程建(構(gòu))筑物、道路、基礎(chǔ)設(shè)施等工程建設(shè)的影響,原自然斜坡經(jīng)人工改造、平整后,呈順山勢逐級降低的臺階狀人工坡(臺)地??傮w地勢呈北高南低、西高東低。

        (二)場地巖土工程條件

        受拆遷原有建(構(gòu))筑物影響,場地表層廣泛分布有厚度不一的人工填土層(包括素填土及堆置于地表的雜填土層);淺部以坡洪積的黏性土層為主,中部以殘坡積的黏性土和粉(砂)性土層為主(土性的差異主要受下伏風(fēng)化巖巖性控制);下伏由中-厚層狀的白堊系下統(tǒng)高豐寺組第二段(k1g2)砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)砂巖組成。

        ①1雜填土:雜色,稍濕,以大量砼塊、磚塊、碎石等建筑垃圾為主,部分地段混有少量黏性土和生活垃圾,勘探點(diǎn)揭露層厚為0.2~1.0m。

        ①2素填土:褐紅、黃褐、紫紅、紅夾黃等色,稍濕,以黏性土為主,部分地段頂部為10~15cm砼地坪,一般為可塑-硬塑狀態(tài),局部堅(jiān)硬狀態(tài),高壓縮性,孔隙較大,勘探點(diǎn)揭露層厚0.3~1.2m。

        ②粉質(zhì)黏土:褐黃、黃夾灰白、紅褐、紫紅色,稍濕,以可塑狀態(tài)為主,局部為硬塑狀態(tài),中偏高壓縮性,局部高壓縮性,勘探點(diǎn)揭露層厚0.5~11.2m。

        ②1孤石體:紅褐、紫紅色,巖性為強(qiáng)-中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖,巖芯多呈柱狀或少量塊狀,揭露厚度為0.8~3.7m不等。

        ②2黏土:灰褐、深灰色,稍濕,可塑狀態(tài),中偏高壓縮性,僅部分勘探點(diǎn)揭露。

        ②3粉土:黃褐、紅褐、紫紅、黃灰色,濕,稍密狀態(tài),局部中密狀態(tài),中壓縮性,僅部分勘探點(diǎn)揭露。

        ③粉質(zhì)黏土:紫紅色、紅褐、黃紅色,稍濕,硬塑-堅(jiān)硬狀態(tài),中壓縮性,勘探點(diǎn)揭露層厚0.5~12.0m。

        ③1粉土:紫灰色、黃褐、紫紅色,稍濕,中密狀態(tài),局部稍密狀態(tài),中壓縮性,勘探點(diǎn)揭露層厚1.8~18.8m。

        ④強(qiáng)-中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖:紅褐、紫紅色,局部黃灰色,稍濕,厚-巨厚層狀結(jié)構(gòu),巖芯多呈長柱狀、少量短柱狀,單軸飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為3.48MPa,巖石軟化系數(shù)平均值<0.75,屬軟化巖石,產(chǎn)狀約為205°∠41°,層間夾④1層強(qiáng)-中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖。

        ④1強(qiáng)-中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖:紫紅、紫灰色,局部黃灰色,稍濕,致密堅(jiān)硬,中厚-厚層狀結(jié)構(gòu),巖芯多呈碎塊狀、少量短柱狀,RQD值約30%~50%(多屬差的),鉆進(jìn)過程較難,單軸飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為12.69MPa。

        (三)單樁靜載荷試驗(yàn)極限承載力

        本工程載體樁設(shè)計(jì)樁徑為450mm,樁長約為8.0m,持力層為③層粉質(zhì)黏土或③1層粉土,樁身設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級C25,單樁豎向承載力特征值為850KN,最后三擊貫入度不大于10cm。試樁完成后,通過載體樁豎向靜載荷試驗(yàn)檢測,單樁極限承載力均超過了1700KN,滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求(試驗(yàn)結(jié)果見下圖2所示)。

        圖2 單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果圖

        (四)建筑物沉降

        通過第三方檢測機(jī)構(gòu)對擬建項(xiàng)目6期的建筑物沉降觀測結(jié)果顯示,累計(jì)絕對沉降量為3.19mm~5.55mm,日平均沉降量為0.01mm/d~0.03mm/d,建筑物沉降速率未出現(xiàn)較大的陡降和突降的異?,F(xiàn)象,也未出現(xiàn)較大的不均勻沉降,均滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

        (五)經(jīng)濟(jì)效益分析

        設(shè)計(jì)單位通過兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)對比,即載體樁和勘察報(bào)告中所建議的人工挖孔灌注樁(樁徑約0.8~1.0m,樁長約8.0m),如下表1所示:

        表1 人工挖孔灌注樁和載體樁的經(jīng)濟(jì)性對比表

        通過上表及兩種方案設(shè)計(jì)的基樁數(shù)量,人工費(fèi)、材料費(fèi)及機(jī)械費(fèi)用等綜合計(jì)算,載體樁總投資費(fèi)用比人工挖孔灌注樁節(jié)約25%以上。

        六、結(jié)語

        載體樁具有施工工期短、造價經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量可靠、能消耗大量建筑垃圾等顯著優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)施的過程中根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)情況,選擇合理的設(shè)計(jì)參數(shù);同時在施工過程中控制好砼的坍落度和拔管速度,采取合理的打樁順序和事件間隔;在施工完成后,利用反射波對載體樁樁身與夯擴(kuò)體之間的膠結(jié)狀況進(jìn)行判斷,再通過靜載試驗(yàn)確定單樁承載力,這樣載體樁的工程質(zhì)量就能得到有力的保障。它也是高層建筑可嘗試的較為理想的樁型,有推廣應(yīng)用的價值。

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