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[关键词]预应力高强混凝土管桩;承载能力;养护;检测;质量控制
中图分类号:TU473.1+3 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2014)08-0064-02
基础是承受上部结构重荷,并将荷重传递到下卧土层的结构。土木工程结构要求地基和基础能够提供足够的垂直和水平承载力,并要求其沉降和倾斜控制在允许范围内,从而保证土木工程结构在各种作用下,具有足够的稳定性。如果对于基础形式、设计理论与施工方法这三方面中的任何一方面考虑不周或处理不当都将导致不良的甚至严重的后果。轻则产生过大的沉降、倾斜和不均匀沉降,从而造成均布损坏或影响功能要求;重则导致整个结构的倾覆或破坏。经济合理的合理的基坑支护结构和各种防护措施是基础工程不可分科的一个重要部分。
近几十年来,桩基础在国内外发展十分迅速,设计计算理论的发展,新的结构形式、新的施工工艺与施工机械不断涌现,工程量日益增多。不少国家认为,桩基础是实现基础工程工业化的主要方向之一。
1.桩分为摩擦桩和端承桩
桩在竖向荷载作用下,尤其强调的是在极限承载力状态下,桩顶荷载由桩侧阻力和端阻力共同承受,而桩侧阻力、端阻力的大小及分担荷载比例,主要是桩侧、桩端地基土的物理力学性质,桩的尺寸和施工工艺所决定的。按竖向荷载下桩土相互作用特点,桩侧阻力与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比,将桩分为摩擦桩和端承桩。
(1)摩擦型桩。是指在竖向荷载作用下,桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。根据桩侧阻力分担荷载的大小,摩擦型桩分为摩擦桩和端承摩擦桩两类。
(2)端承型桩。是指在竖向极限荷载作用下,桩顶荷载全部或主要有桩端阻力承受,桩侧阻力相对桩端阻力而言较小,或者可忽略不计的桩。根据桩端阻力发挥的程度和分担荷载的比例,又可分为摩擦端承桩和端承桩两类。
2. 桩的使用功能分类
按桩的使用功能分类,是指桩在使用状态下,按桩的抗力性能和工作机理要求进行分类。不同使用功能的桩基,具有不同的构造要求和不同的计算内容,可以分为以下四类:
(1)竖向抗压型。主要承受竖向下压荷载的桩。
(2)竖向抗拔桩。主要承受竖向上拔荷载的桩。
(3)水平受荷桩。主要承受水平荷载的桩。
(4)复合受荷桩。承受竖向、水平荷载均较大的桩。
3.按桩身材料分类
(1)混凝土桩。钢筋混凝土桩的配筋率较低。可分为灌注桩和预制桩两类。
(2)钢桩。钢桩可根据荷载特征制作各种有利于提高承载力的断面,管形和箱形断面桩的桩端做成敞口式以减小沉桩过程的挤土效应。
(3)组合材料桩。为充分发挥两种组合材料的性能或受施工条件限制等,往往采用组合材料桩,如在钢管桩内填充混凝土,上部为钢桩、下部为混凝土等组合形式。
(4)按成桩方法分类。分为非挤土桩和部分挤土桩和挤土桩
(5)按桩的直径大小。分为小桩、中等直径桩和大直径桩
桩是一种古老而又应用广泛的建筑工程基础形式,迄今为止最为广泛的建筑物基础形式之一。桩基础的发展和施工手段的进步,在水泥尚未问世以前,可供利用的仅仅是天然材料做成的桩体,如木桩、石桩等。当水泥工业出现后,混凝土和钢筋混凝土桩就得到发展。现在,在工业发达国家,钢铁工业为钢桩的发展提供了有利的条件;而现代科学技术的发展,又为灌注桩施工的大型化和超深桩施工提供了保障。
随着预制桩的广泛应用,过去不被人重视的一些问题,也越来越引起工程界的广泛注意,同时在施工工艺和施工技术方面,也作了很多探索和研究。由于打入桩的环境影响问题,芝加哥式孔墩,于1892年开始实施。在我国,钻孔和挖孔灌注桩的施工应用较晚。50年代末,60年代初交通部门创先应用于公路桥梁建设中,并且在桥梁、码头以及工业和民用建设中不断得到完善和发展;到60年代中期,探索应用柱桩基础,受当时条件所限,桩直接放在岩石上面,四周用袋结混凝土固定,上不采用钢结构;到 70年代中期,选用钢筋混凝土套筒,用大放脚打锚,将其锚于基岩上;80年代,随着施工机具的逐步改善,开始采用新工艺。
4.桩的破坏
桩的破坏是指丧失承载English的状态,其破坏状态的各种特征可通过试桩曲线反映出来,识别这些特征对于分析试桩成果,正确判定极限承载力很有意义,其破坏模式大体可归纳为以下五种。
(1)桩身材料破坏。
(2)持力层整体剪切破坏。
(3)刺入剪切破坏。
(4)沿桩身侧面纯剪切破坏。
(5)在拔力作用下,沿桩身侧面纯剪切破坏。
抗拔桩的破坏模式与第四种情况近似,只是荷载-位移方向相反。在高层建筑的施工阶段和建成初期,荷载经由桩身和承台地面土反力两条路径传递给地基上;长期荷载下的传递路径则与桩周土的压缩性、持力层的刚度、应力历史及荷载大小等多种因素有关――或保持原来的荷载传递途径,分担比例会发生变化;或仅有桩身传递。
5.摩擦群桩的变形特性
摩擦群桩的变形特性是指群桩的沉降与桩间土和桩下土变形之间的关系及其与时间之间的关系:
(1)纯摩擦群桩粉质粘土中的纯摩擦群桩的模型试验。
(2)支承摩擦群桩对桩端承支撑在较好持力层的摩擦群桩,由于桩端持力层比较坚硬,在通常的情况下,桩端不会发生明显的刺入变形,此时群桩的沉降要表现为桩底土的压力变形。如果桩间土为松软或处于欠固状态,也会产生压缩变形或固结,可能使承台底面“脱空”,但此时桩间的压缩变形不会反映到群桩总的沉降中去,仅当桩的使用荷载接近群桩的极限荷载时,桩端土才发生刺入变形,桩间土则相应地受到压缩,这是群桩的总沉降由桩间和桩底土的压缩变形共同组成。
6.基桩的工作状态
在横向荷载作用下基桩的工作状态极为复杂,是涉及到半刚性结构部件和土体之间的相互作用问题,其横向承载能力不仅与桩本身材料强度有关而且在很大程度取决于桩侧土的横向抗力。在横向荷载施加的初始阶段,其桩克服本身材料强度产生挠曲变形额进一步发展,从而构成复杂的桩土相互作用体系。
单桩桩顶在横向荷载作用下,桩顶将产生水平位移和转角,桩身出现弯曲应力,桩侧土体受侧向挤压。桩和地基的破坏特征则因桩的几何尺寸、材料强度、地基土的性质以及桩顶的约束条件的不同而表现迥异、较为经典的破坏形式大体为刚性破坏和弹性破坏。
7. 预应力混凝土管桩的施工技术
(1)预应力管桩是重要的桩基材料,也是重要的水泥制品。预应力混凝土桩基工程相比,具有桩材质量好、施工快、工程地质适应性强、场地文明等优点,广泛应用于各类建筑物和构筑物的基础工程商,如高层建筑、公共建筑、一班工业与民用建筑、港口、码头、高速公路、桥梁等领域。
我国在1944年开始生产RC管桩,20世纪60年代研制PC管桩,1969年开始批量生产,70年代研制后张法预应力悬滚离心混凝土管桩。80年代以来,我国开始研制PHC管桩。在我国,后张法预应力管桩、预应力混凝土板桩已在码头上应用;钢管混凝土管桩尚属研制阶段;钢纤维混凝土也小批量试用。预应力混凝土管桩的离心混凝土等级不得低于C50级;预应力高强混凝土管桩的离心混凝土强度等级不得低于C80,对于几何尺寸、抗弯等级相同时,PC管和PHC桩仅反应承载能力大小。
(2)预应力混凝土管桩的施工技术。预应力混凝土管桩主要优点是单桩承载力高;耐久性好;可工厂化生产,成桩质量可靠;耐打性好,穿透力强;抗弯抗拉性能好;施工快,工效高,施工现场文明;监理检测方便;经济性好,单位承载力的价格比普通桩低。主要缺点是锤击打桩噪声大,不适于建筑密集地区施工;送桩长度季限;深基坑开挖截去余量大;挤土效应大,要求施工有序。
(3)基础是土木工程结构的重要组成部分,为了保证结构的安全,基础必须能够提供足够的垂直和水平承载力,并要求其沉降和倾斜控制在允许的范围内。桩基础能较好地满足这些要求,因此,桩基础在土木工程结构的基础应用中,是最广泛的也是最受欢迎的基础形式之一。但桩基础在设计、制作、施工、检测等各个过程中还存在许多不确定因素,这些不确定因素使得桩基础在工程应用中出现了不少工程质量事故,预应力高强混凝土管桩相对于其他桩型来说起步较晚,在我国的应用也较少,但因其所具备的突出优点使PHC桩具有良好的发展态势和广阔的应用前景,为了推动PHC桩在我国的应用和发展,对PHC桩在工程应用方面是十分必要的。
参考文献
关键词:桩板式挡土墙;抗滑桩;土拱效应;桩间距
盐坝高速公路东部华侨城出口匝道工程位于起点位于深圳市盐坝高速公路大梅沙收费站出口处,上跨迎宾路,终点与艺海东路机动车道顺接,匝道全长600m,路基宽度10.5m,单向双车道。由于K0+410~K0+587.77段深挖路基距北侧盐坝高速公路大梅沙东西干道分离式立交的主线仅2.9m~3.5m,K0+544~K0+587.5段深挖路基距南侧该分离式的B匝道3.5~5.3m,为保证盐坝高速公路主线及B匝道正常通车,经过方案比选,决定采用桩前挂板的桩板式挡土墙进行永久性支护。本文基于土拱作用效应,并控制桩顶水平位移的情况下,合理确定桩间距,确保工程安全、经济。
1 桩板式挡土墙的计算理论
桩板式挡土墙是由锚固桩发展而来的,由钢筋混凝土的桩和挡土板组成,桩的截面一般为矩形或圆形。桩板式挡土墙以锚固桩为主要受力构件,当坡体下滑力不大时,荷载可直接传至柱底嵌固部分,计算简图为悬臂粱;当下滑力较大时,通常设锚杆(索)作为锚拉支承,计算简图为多跨简支外伸梁。挡土板是连接相邻两桩的结构,除了支承桩间岩土体传来的荷载外,还起着维护边坡的作用。根据选形和施工方法不同,挡土板可分为平板、弧形板、变厚度板或喷混凝土等形式的板。挡土板上所受荷载根据板所放位置和板的刚度,一般有两种情况:一是板有较大的刚度,或挡土板置于锚固桩之后,板直接承受挡墙后的土压力;二是挡土板有一定的柔度,桩前挂板或板搭接在桩翼缘板上,挡土板承受桩间土拱内土体的压力。
桩板式挡土墙的计算原理与悬臂式抗滑桩的计算原理基本相同,主要分以下三部分:
(1)施加于挡土墙上的作用(或荷载)计算,包括永久作用(或荷载)、可变作用(或荷载)和偶然作用(或荷载)施加于挡土墙上的力,并进行荷载效应组合,作用在墙背上的主动土压力的主动土压力可按库伦理论计算。
(2)桩和板的内力计算,桩身变位和内力,采用地基系数法进行计算,根据岩土条件可选用“K法”或“m法”。
(3)桩和板的强度计算。
桩板式挡土墙计算时,基底以上墙身受荷段上所有外力均作为外荷载,将车辆荷载作用在挡墙墙背填土上的附加土体侧压力折算成等代均布土层厚度计算,将路基土压力折算成作用于桩身基底截面处的弯矩和剪力,而桩身锚固段则把桩周土视为弹性体计算侧向应力和土的抗力,从而计算桩的内力。
2 工程地质条件
根据工程详勘,场地地层自上至下分述如下:
(1)人工填土层(Qml)
人工填石夹土:浅灰、浅黄色,稍湿,稍密实,主要由碎、块石夹粘性土堆填而成,碎(块)石随机分布,粒径以1~20cm为主,最大者达30cm,含量约51~65%,分层厚度10.7m。
(2)第四系冲洪积层(Qal+pl)
淤泥质粘土:浅灰色,饱和,软塑,不均匀含细砂,分层厚度2.10m。
(3)第四系残积层(Qel)
砾质粘性土:灰褐、褐黄色,稍湿,可塑~硬塑状态,由花岗岩风化残积而成。上部为砂质粘性土,分层厚度2.2m。
(4)花岗岩(r53(1) )
强风化花岗岩:褐黄、褐灰色,岩芯呈半岩半土状,裂隙极发育,岩石结构已大部分破坏,矿物成分已显著变化,分层厚度5.0m,本土层未揭穿。
3 基于土拱效应的桩间距计算
3.1 基于土拱效应的桩间距研究现状
土拱效应是自然界中十分常见的一种现象。在岩土工程中,土拱的形成是在外力作用下土体产生不均匀位移,从而发挥自身强度以抵抗外力的结果。土拱的形成改变了土体中的应力状态,引起应力重新分布,把作用于拱后或拱上的压力传递到拱脚及周围稳定土体中去。
充分利用土拱效应,对经济合理确定抗滑桩桩间距具有重要意义。关于桩间距合理确定的研究中,主要有以下四种计算理论:
(1)文献[8]与[9]根据抗滑桩两侧摩阻力之和不小于桩间滑坡推力这一主导思想建立了桩间距计算公式,但未考虑土拱的强度条件;
(2)文献[10]根据土拱的强度条件建立了桩间距计算方法,未考虑桩两侧摩阻力与滑坡推力之间的静力平衡条件;
(3)文献[11]假定桩间土拱轴线为圆弧曲线,根据大、小主应力理论建立了基坑支护中桩间距计算方法;
(4)文献[7]针对桩间水平土拱根据土拱的强度条件和静力平衡条件建立了桩间距计算公式。
上述理论的计算结果由于受假定条件的限制,在工程计算时均需进行修整。根据已有的研究成果,结合工程实际的计算结果对比分析,针对桩间水平土拱根据土拱的强度条件和静力平衡条件建立了桩间距计算公式的计算理论更符合工程实际。
3.2 计算模型
本项目根据文献[7]的计算模型计算。
3.2.1 土拱形式
工程中常见的桩的截面形状有方形和圆形,对于方桩,土拱区宽度取桩的侧面边长,圆桩的土拱区宽度取内接四边形边长,如图1所示。
土拱跨度取桩间净距,拱高为,拱厚为,桩侧为土拱支座,土拱能适应位移而不发生破坏,结构可简化为静定三铰拱。
3.2.2 基本假定
(1)土体为各向同性的土层,且不计土拱自重作用;
(2)相邻两桩间土拱形状为对称于跨中的抛物线形;
(3)取桩基悬臂端根部截面(开挖基坑底面)单位长度桩进行分析,假定桩后土体压力沿桩间均匀分布,则以均布荷载形式作用于土拱上。
3.2.2 受力分析
根据上述条件,取桩基悬臂端根部截面单位桩长土拱进行分析,作用于单位高度土拱上的桩后坡体线分布压力为q。其简化计算模型如图2所示。
由结构力学可知,所以易得拱轴的抛物线方程为
(1)
令,则(1)式变为:
(2)
由于土拱处于平衡状态,实际上土拱可以认为是三角静定拱,根据结构力学易得拱脚支座反力:
(3)
(4)
3.3 桩间距的计算公式推导
要保证相邻两桩间土拱正常发挥作用,就需要满足桩间的静力平衡条件,即桩侧面的摩阻力不小于坡体推力在水平面上的分力Fy 。为便于分析取极限状态,则其表达式可以写为:
(5)
式中:c 为桩间后侧土体的黏聚力;为桩间后侧土体的内摩擦角。
将(4)式代入(5)式得:
(6)
令,则(6)式变为
(7)
由于土拱跨中拱顶截面处的前缘点M 为最不利受力点(如图3 所示),所以在此处要满足强度条件,在这里采用摩尔-库仑强度准则。所以点B的应力为为:
(8)
由于桩前土体已被开挖,所以水平面内B点处于单向应力状态,因而根据摩尔-库仑强度准则可得:
(9)
把式(8)代入式(9)得:
(10)
在桩间距设置合理的情况下,在同一桩体后侧的局部区域内,相邻两桩的土拱会在此处形成三角形受压区,如图3 所示。因此,应该保证该三角形受压区能正常发挥效应而不被破坏,因而要满足摩尔-库仑强度准则。
根据摩尔-库仑强度准则,在截面DE上应存在下式的平衡条件:
(11)
式中T 为作用于截面DE上的合力,,为截面DE与水平方向的夹角,为合力T 与水平方向的夹角。
首先,将式(7)与式(10)建立方程组:
(12)
解式(10)可得:
(13)
其次,将式(3)、式(4)、式(13)代入式(11),整理后得:
(14)
再次,如图3可得:
(15)
(16)
式中为桩正截面宽度。
于是,先根据式(15)求得值,再用式(14)的解算出,再由式(16)算出土拱拱圈厚度。
最后,根据,得出土拱跨度(桩间净跨)的表达式为:
(17)
于是,相邻两桩中心间距。
在上述分析过程中,由于仅取桩悬臂端根部的土拱进行分析,实际上桩后土拱效应是由上(桩顶处)而下逐渐减小的,土拱效应是一个空间问题,土拱厚度由上(桩顶处)而下逐渐减小。假定的情况为土拱效应最小处,为最不利的位置,从而计算出的桩间距相对于悬臂段土拱来说是下限值,实际采用时建议取该下限值。
3.4 水平桩间距的计算
根据本项目的工程地质勘查报告和施工设计文件,计算参数选取如下:
1)桩采用d=1.5m的C30砼灌注桩,折算成方桩m;桩长18m,悬臂端长6.1m,穿过淤泥质粘土层、砾质粘土层,桩基落入强风化花岗岩层。
2)车辆荷载引起的土压力按《公路桥涵通用设计规范》(JTG D60-2004)第4.3.4条计算,=0.42m。
3)作用于桩基悬臂端根部(即开挖基坑底的地面处)的主动土压力强度《公路桥涵通用设计规范》(JTG D60-2004)第4.3.4条计算,按为40.7kN/m2。取1m高度的土拱为计算单元,则作用于该处土拱上的均布压力=40.7 kN/m2×1.0m=40.7 kN/m。
4)开挖基坑底面处的桩后土夹石的粘聚力c=30kPa,内摩擦角=25°。
将上述参数代入式(13),解得A=0.1962,B=0.2753;根据式(14)解得51.9°;根据式(15)算得38.1°,则13.8°;根据式(16)算得0.55m。根据式(17)算得土拱跨度2.0m,则桩间距=3.06m。
4桩顶位移的计算
根据《建筑地基基础施工质量验收规范》(GB 50202-2002)第7.1.7条,基坑变形的监控值在无设计指标时可按该规范中表7.1.7中选取。本项目的基坑类别为一级基坑。
该规范中表7.1.7 基坑变形的监控值(cm)
基坑类别 围护结构墙顶位移
监控值 围护结构墙体最大位移监控值 地面最大沉降
监控值
一级基坑 3 5 3
二级基坑 6 8 6
三级基坑 8 10 10
根据《铁路路基支挡结构设计规范》(TB10025-2001)第11.1.2条,桩板墙顶位移应小于桩悬臂端长度的1/100,且不宜大于10cm。桩板墙的悬臂长度为7m,故桩板墙顶位移应小于70cm。
鉴于本项目墙顶外侧为盐坝高速公路的路面,桩板墙距离高速公路路肩较近,选取时按一级基坑监测基坑变形。
采用岩土工程理正5.5软件计算桩顶位移,在桩间距L =3.0m时桩顶位移为24mm。
5 设计桩间距的选取
根据上述控制条件,为保证基坑开挖期间盐坝高速公路正常通车,并保证路基路面在基坑开挖期间不被破坏,充分利用土拱效应,决定采用桩间距3.0m。
6 结语
关键词:静压法;施工技术;注意事项;管桩检测
具有施工环境整洁无排污、质量稳定、施工效率高、工期短、噪音低、造价低等特点的高强预应力混泥土管桩静压法,越来越被设计院、业主和广大工程技术人员重视和采用,已在很多地区得到广泛应用。本文以某工程为例,探讨了高强预应力混凝土管桩静压法的施工技术。
1、工程概况
某厂区占地面积115000m2,地面下2.5m~4.0m为回填素土,下层为淤泥层,土层承载力差。因此该工程桩基设计采用高强度预应力混凝土管桩(桩径600mm,壁厚100mm,混凝土强度C80)和钻孔灌注桩组合的摩擦桩形式。管桩单节桩长13m,总装车间采用双节焊接,单桩承载力为1200kN,树脂车间采用单节,单桩承载力为500kN。基础采用群桩上的整体筏板及局部承台,承台桩采用钻孔灌注桩(如图1所示)。
图1 灌注桩和预制桩的使用情况
2、静压入桩的施工技术
2.1 施工顺序
静压管桩的施工顺序为:测量定位桩机就位复核桩位吊桩插桩桩身对中调直静压沉桩接桩再静压沉桩送桩终止压桩质量检验。
2.2 施工要点
(1)单桩竖向承载力:静力压桩单桩竖向承载力可通过桩的终止压力大致判断,但因土质的不同而异。桩的终止压力小于单桩的极限承载力,要通过静载对比试验来确定一个系数,然后再利用系数和终止压力,求出单桩竖向承载力的标准值fk,即fk=kfs(工程中,静载对比试验由天津市二十四检测站负责,各项系数、参数由其提供)。如根据终止压力值所判断的单桩竖向承载力标准值不能满足设计要求,应立即采取送压加深处理或补桩,以保证桩基的施工质量。压桩应控制好终止条件。液压表显示的最终压力不得低于单桩设计承载力的两倍。否则应增加桩长,并会同设计单位另行处理。本工程实际中一般都能超过单桩设计承载力的2.7倍。
(2)压桩应连续进行,采用焊接接桩间歇不宜过长,接桩面应保持清洁,焊接完毕后涂刷防腐剂,冷却2min~3min,焊接时上下节中心线应对齐。
(3)垂直度控制:垂直度是施工质量的关键,须高度重视。一般情况下插桩以入土20cm~30cm为宜,然后进行调校。桩机驾驶人员掌握好双方角度尺两个方向上都归零点,这时桩机纵横方向保持水平,抱桩器抱紧后桩则竖直;另外在距桩机20m~30m外延两个方向架设两架经纬仪,复核桩的垂直度。沉桩过程中施工员随时观察桩的进尺变化,如遇地质层有障碍物、桩杆偏移时,应分1个~2个行程逐渐调直。
2.3 沉桩线路的选定
施工时随着入桩段数的增多,各层土体密度随之增高,土体与桩身表面的摩擦阻力也相应增大,压桩所需的压力也在增大。为使施工中各桩的压力阻力基本接近,入桩线路应选择单向进行,不能从两侧往中间进行,这样地基土在入桩挤密过程中土体可自由向外扩张,既可避免地基土上溢使地表升高,又不致因土的挤压而造成部分桩身倾斜,保证群桩的工作基本均匀并符合设计值。天津丰田汽车厂房工程四面田野,施工线路为从厂房南北向中线开始向东西两个方向同时开压,尽可能降低挤土效应影响。
2.4 管桩与基础筏板的连接方式
管桩与基础筏板采用刚接。管桩桩头为钢板套箍,因此不能利用桩身内的钢筋作为连接钢筋。本工程中,在桩头的桩管内填充3000mm的C40细石混凝土,并在混凝土中均分插入5Φ16钢筋与筏板连接。
3、管桩在设计中应注意的事项
(1)桩顶设计标高应低于施工现场地面标高不小于250mm。管桩施工时采用的液压桩机自重及配重都相当大。如THI550型步履式液压静力压桩机自重达2200kN,配重最高可达1800kN,总重最高可达4000kN。桩机直接在场地上移动,现场地面下陷十分明显。若桩顶设计标高与场地地面持平或略低于场地地面,施工中因场地土下陷,将造成桩头外露,桩机移动将受影响,甚至破坏桩头,造成施工麻烦。
(2)管桩造价较高,设计时须根据上部荷载大小、荷载形式、工程地质条件、工期要求等综合考虑,多方案比较后方可采用。同一工程中桩宜采用同型号、同规格,或型号规格差别较大。若桩的规格、型号过多,易造成施工困难,甚至造成施工错误。
(3)确定单桩承载力时应综合考虑地质情况和桩身强度。管桩为开口桩,根据现场压桩观察分析,在入土过程中,会较快在桩尖处形成一土楔,使其入土时的挤土情况与闭口桩无异。因此在确定单桩承载力时按闭口桩考虑。
4、管桩施工中的注意事项
(1)压桩机应根据土质情况和桩长选用适当型号及配重。桩机型号和配重选用适当可避免地表不均匀沉降以及由于地表不均匀沉降引起的斜桩,同时也降低露桩和短桩的几率。在丰田汽车厂房桩基础工程中就选用了YZY360,YZY450,YZY550系列和THI450,THI550系列桩机,效果很好。
(2)适当控制沉桩速度,沉桩速度一般控制在1.5m/min左右为宜,使各层土体能正确反映其抗剪能力。当地基表层中存在障碍物时,要避免压偏。
(3)采用焊接接桩时,须分层均匀地将套箍对焊的焊缝填满,焊接时可设2名~3名焊工同时施焊。焊毕在套箍上涂刷防腐剂,冷却2min~3min继续沉桩。
(4)管桩起吊前应确定管桩桩身无损坏;施工中桩头、桩身和送桩中心线应重合。
(5)压桩机的液压入桩有一定的垂直行程高度。一个行程完毕后,松开抱桩器,开动油泵使之上移,再抱桩固定,开始下一行程,循环作业。在每个行程开始时,要注意控制桩身的垂直度。
(6)施工中现场不宜过多存桩,减少倒运次数。管桩采用混凝土强度大、塑性差,倒运次数增多,桩身受损甚至折断几率增大,现场尽量避免管桩多层叠放。7)当工程较大,管桩用量特别大时,建设单位、施工总包单位会同监理单位应经常对供货厂家进行考察,准确掌握其生产能力及生产控制状况,保证管桩质量。
5、管桩的检测
为检查工程桩的桩身完整性和承载力,采用低应变动力检测法进行质量普查,采用静载试验法进行单桩的承载力试验。试验前根据地质报告对现场进行分区,每个区内选样进行试验,每个区进行单独评估,最后进行整体评价。
(1)低应变动力检测:应用低应变动力检测技术检测桩身的完整性。因为双节桩全部采用焊接,而不是采用硫磺胶泥连接,所以本工程中对桩身完整性的检测只采用低应变动力检测,并没有进行高应变动力检测。抽测结果显示,整个工程桩的完整性很好,工程中接桩处没有出现断桩现象。
(2)静载实验:利用静力压桩机作为反力装置进行桩的静载试验,加载方式为慢速维持荷载法,第一级荷载为每级加载增量的两倍,每级加载增量为100kN。通过由静载试验得出的Qs曲线可判断出桩的极限承载力,从而判断出能否满足设计要求。本工程中通过静载试验,单桩承载力均能满足设计要求。
6、结语
【关键词】口腔修复;预成纤维桩;可塑纤维桩
1资料与方法
1.1一般资料:选取120例于本院口腔科接受修复治疗的患者作为研究对象,时间为2015年2月1日至2018年2月1日,将年老体弱者以及患有精神性疾病、神经性疾病、血液性疾病、代谢性疾病、器质性疾病的患者排除。采用单双号分组法将120例患者分成对照组60例和观察组60例。观察组(男∶女=32∶28),年龄27~58(40.15±5.36)岁;共64颗患牙(28颗前牙,20颗前磨牙,16颗磨牙)。对照组(男∶女=31∶29),年龄26~57(40.20±5.19)岁;共65颗患牙(29颗前牙,21颗前磨牙,15颗磨牙)。两组口腔修复患者的基础资料相比,P值>0.05,符合对比要求。
1.2方法。对照组:修复中选用可塑纤维桩。详细检查牙槽、牙周、患牙损坏程度、牙齿咬关系等,将龋坏的薄壁弱尖、倒凹、牙体组织去除,将牙根管暴露出来,用牙钻扩根,根据X线片结果对根管长度进行准确计算,可塑纤维长度需长于标记长度5mm,置入根管中,结合咬关系、冠部缺损状况等因素对纤维桩的位置进行调整,利用光照固化技术促进冠部形态的形成,时间控制在20s,纤维桩取出后,再次光照固化,时间为40s,用根内处理剂处理纤维桩表面、根面,时间为20s,将桩核树脂黏结剂涂在根道中,牢牢固定成型的纤维桩至根管中,进行40s的光照固化处理,桩核树脂完全硬化后,备好全瓷冠基牙,制作全瓷冠修复体,试戴后结合实际情况调整。观察组:修复中选用预成纤维桩。口腔常规检查后,用橡皮障隔离,预备根管、根面,预成纤维桩需与根管预备钻匹配,与根尖相距3~5mm,宽度与长度是患牙根长的三分之一左右,试放纤维桩,再取出修剪长度,消毒等处理好后,在牙体、纤维桩表面、根管黏接面分别涂上黏结剂,再光照固化处理,注入树脂至根尖部到根管口,再在根管中放入成型的纤维桩,光照固化处理40s,桩核树脂完全硬化后,预备全瓷冠基牙,试戴后调整。
1.3观察指标:比较两组修复成功率,修复成功的标准是[3]:未出现感染、炎症以及疼痛等不良表现,牙龈未肿胀,颜色无异常,修复体边缘未出现渗漏、松动等不良表现,咀嚼功能恢复正常,叩诊无疼痛感,上述一项标准未达到即为无效。比较两组患者治疗前后的咀嚼功能,包括咀嚼效率与咬力两项指标。
1.4统计学方法:采用SPSS20.0软件对数据进行统计学分析,计数、计量资料分别采用χ2、t检验,P<0.05代表对比数据存在显著差异。
2结果
2.1修复结果:观察组的修复成功率(98.33%)高于对照组,P值<0.05。
2.2咀嚼功能:两组患者治疗前的咀嚼效率、咬力两项指标相差不大,P值>0.05,治疗后,观察组咀嚼效率与咬力都高于对照组,P值<0.05。
关键词:优越性、通病原因分析、预防措施
中图分类号: TU528 文献标识码: A 文章编号:
一、长臂螺旋灌注桩(CFG)在施工过程中出现的问题。
长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺是刚性桩复合地基和灌注桩广泛使用一种施工工艺。通常认为其在地下水位以上才可以使用。
1、施工机械方面
钻机对土的剪切能力不足,电机电流强度需要加大,钻机架的刚度不够等。
现在使用的螺旋钻孔灌注桩机,大多是针对在北方地区施工而设计的。所以在海口、广州、福州、深圳等南方地区施工时以上问题就暴露出来。例如:海口某工程,长臂螺旋灌注桩在施工第二根桩时按原设计钻进深度为17.5米,但是当钻杆拔到13米处,因钻机拔出速度稍慢一些,就被砂层抱死。控制室内动力头的电流强度显示为200A,已达到了电机电流的极限。在强行拔钻杆的过程中,发生钻架严重扭曲变形的重大机械事故。
2、成桩工艺方面
由于南方地区的地基土层中的结构比较复杂,钻机对土的穿透能力不足造成施工时间比以往经验值要长。实际工程中往往要大于1小时才能完成一根桩的施工。加之土层中的地下水位高,使混凝土要在水位以下灌注。这对在成桩过程中,桩端混凝土的初凝系数有一定影响。
在工程设计中,长臂螺旋灌注桩一般为通长配筋。但是由于南方地质条件的特殊性,上部硬砂层的存在,通常导致在施工过程中不能满足设计的配筋要求,往往只能震送钢筋笼7-8米。造成桩身不能满足设计要求。
CFG桩施工工艺流程
3、工程材料方面
长臂螺旋灌注桩成桩工艺的关键在于泵送混凝土。成桩过程中必须保证排气阀正常工作。泵送的混凝土要有良好的可泵性和流动性,防止发生离析泌水。但是实际施工中也存在坍落度达不到规范要求的现象。坍落度过小,影响泵送效率甚至发生堵管;坍落度过大,则易离析泌水。由于南方的地质结构中,地下水位普遍的偏高,使得混凝土在灌注后未初凝即产生流失,容易导致长臂螺旋灌注桩出现断桩、缩径等不良桩身质量现象。
二、预应力管桩(PHC)与长臂螺旋灌注桩(CFG)对比的优越性。
实践证明预应力管桩(PHC)有如下优点:
1、单桩承载力高。如Φ500×100管桩,最高设计承载力用到2500KN,约相当于同直径的长臂螺旋灌注桩(CFG)承载力的2倍。
2、设计选用范围广。在同一建筑物基础中,可根据柱下荷载的大小采用不同直径的管桩,并使基础沉降均匀。
3、对持力层起伏变化大的地质条件适应性强。在施工现场可随时根据地质条件的变化调整接桩长度,节省用桩量。不会像普通的预制混凝土方桩那样出现余桩林立的现象。
4、单位承载力造价经济。在一般情况下,预应力管桩(PHC)的单位承载力造价对比挖孔、钻孔等类型的灌注桩,是最便宜的一种。
5、成桩长度不受施工机械的限制。由于管桩搭配灵活,成桩长度可长可短,不象长臂螺旋灌注桩(CFG)受施工机械的限制。
6、施工速度快、工效高、工期短。
7、运输吊装方便、接桩快捷。桩身耐打、穿透力强。施工文明,现场整洁,不存在弃土处理的问题。
8、成桩质量可靠,监理检测方便。预应力管桩(PHC)是所有桩型中与人为因素最不密切的,所以其质量的可靠度就最高。
预应力管桩(PHC)在施工过程中,也会遇到一些常见问题,主要有:1、沉桩困难,达不到设计标高;2、桩偏移或倾斜过大;3、桩达到设计标高或深度,但桩的承载能力不足;4、桩体破损,影响桩的继续下沉。下面逐一对这几种问题进行分析:
三、沉桩困难,达不到设计标高
(一)主要原因分析:
1、压桩设备选型不合理,设备吨位小,能量不足。
2、压桩时中途停歇时间过长。
3、没有详细分析地质资料,忽略了浅层杂填土层中的障碍物及中间硬夹层、透镜体等的存在等情况。
4、忽略了桩距过密或压桩顺序不当,人为形成“封闭”桩,使地基土挤密,强度增加。
5、桩身强度不足,沉桩过程中桩顶、桩身或桩尖破损,被迫停压。
6、桩就位插入倾斜过大,引起沉桩困难,甚至与邻桩相撞。
(二)相应预防措施:
1、配备合适压桩设备,保证设备有足够压入能力。
2、一根桩应连续压入,严禁中途停歇。
3、分析地质资料,清除浅层障碍物。配足压重,确保桩能压穿土层中的硬夹层、透镜体等。
4、制定合理的压桩顺序及流程,严禁形成“封闭”桩。
5、严把制桩各个环节质量关,加强进场桩的质量验收,保证桩的质量满足设计要求。
6、桩就位插入时如倾斜过大应将桩拔出,待清除障碍物后再重新插入,确保压入桩的垂直度。
四、桩偏移或倾斜过大
(一)主要原因分析:
1、压桩机大身(平台)没有调平。
2、压桩机立柱和大身(平台)不垂直。
3、就位插入时精度不足
4、相邻送桩孔的影响。
5、地下障碍物或暗河、场地下陷等影响。
6、送桩杆、压头、桩不在同一轴线上,或桩顶不平整所造成的施工偏压。
7、桩尖偏斜或桩体弯曲。
8、接桩质量不良,接头松动或上下节桩不在同一轴线上。
9、压桩顺序不合理,后压的桩挤先压的桩。
(二)相应预防措施:
1、压桩施工时一定要用顶升油缸将桩机大身(平台)调平。
2、压桩施工前应将立柱和大身(平台)调至垂直满足要求。
3、桩插入时对中误差控制在10mm,并用两台经纬仪在互相垂直的两个方向校正其垂直度。
4、送桩孔应及时回填。
5、施工前详细调查掌握工程环境、场址建筑历史和地层土性、暗河的分布和填土层的特性及其分布状况,预先清除地下障碍物、处理暗河等。
6、施工时应确保送桩杆、压头、桩在同一轴线上,并在沉桩过程中随时校验和调正。
7、提高桩的制作质量,加强进场桩的质量验收,防止桩顶和接头面的歪斜及桩尖偏心和桩体弯曲等不良现象发生。不合格的桩坚决不用。
8、提高施工焊接桩质量,保证上下节同轴,严格按规范要求进行隐蔽工程验收。
9、制订合理的压桩顺序,尽量采取“走长线”压桩,给超孔隙水压力消散提供尽量长的时间,避免其累积叠加,减小挤土影响.
五、桩达到设计标高或深度,但桩的承载能力不足
(一)主要原因分析:
1、设计桩端持力层面起伏较大,
2、地质勘察资料不详细,古河道切割区未察清楚,造成设计桩长不足,桩尖未能进入持力层足够的深度。
3、试桩时休止期没达到规范规定的时间而提前测试,或测试时附近正在打桩,桩周土体仍在扰动中。
(二)相应预防措施:
1、当知道桩端持力层面起伏较大时,应对其分区并且采用不同的桩长。压桩施工时除标高控制外,尚应控制最终压入力。
2、当压桩时发现某个区域最终压桩力明显比其它区域偏低时,应进行补勘以查清是否存在古河道切割区等不良地质现象。针对特殊情况及时和设计单位联系,变更设计改变布桩或增加桩数或增加桩长等措施来满足设计承载力。
3、试桩的休止期一定满足规范规定,试桩时桩周1.5倍桩长范围内严禁打桩等作业。
六、桩体破损,影响桩的继续下沉
(一)主要原因分析:
1、由于制桩质量不良或运输堆放过程中支点位置不准确.
2、吊桩时,吊点位置不准确、吊索过短,以及吊桩操作不当。
3、压桩时,桩头强度不足或桩头不平整、送桩杆与桩不同心等所引起的施工偏压,造成局部应力集中。
4、送桩阶段压入力过大超过桩头强度,送桩尺寸过大或倾斜所引起的施工偏压。
5、桩尖强度不足,地下障碍物或孤块石冲撞等.
(二)相应预防措施:
1、桩身砼强度达到设计值70%方可起吊脱模,达到100%方可施工。运桩时,桩体强度应满足设计施工要求,支点位置正确,上下支点应对齐。
2、吊桩时,桩体强度应满足设计施工要求,支点位置正确,起吊均匀平稳,水平吊运采取两点吊,吊点距桩端0.207L。单点起吊时吊点距桩端0.293L(L为桩长)。起吊过程中应防止桩体晃动或其它物体碰撞。
3、使用同桩径的送桩杆,保持压头、送桩杆、桩体在同一轴线上,避免施工偏压。
4、确保桩的养护期,提高砼强度等级以增强桩体强度。桩头设置钢帽、桩尖设置钢桩靴等。
5、根据地基土性和布桩情况,确定合理的压桩顺序。
参考文献:
[1] 阎明礼,张东刚编著.CFG桩复合地基技术及工程实践.北京:中国水利水电出版社,2001.1.