南京河西地区预应力混凝土管桩设计若干问题的探讨.pdf
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1、第 3 9卷第 6期 2 0 1 2年 6月 建筑技术开发 Bui l d i n g Te c hn i q u e De v e l o pme n t Vo 1 3 9, No 6 J un 201 2 南京河 西地 区预应 力混凝 土 管桩设 计 若 干 问题 的探 讨 谭 宁平 ( 南京城 镇 建筑设 计 咨询有 限公 司, 南京2 1 0 0 3 6 ) 摘要 南京河西地 区土质条件差 , 结合设计经验 , 探讨 了预应力 混凝 土管 桩的一些设计 方法及使用 过程 中应注意 的 问题 。 关键词 管桩 ; 抗压桩 ; 抗拔 桩 ; 单桩承载力 中图分类号 】 T U 4 7 3
2、1 2 文献标志码 A 文章编号 】 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 2 7 0 4 南京河 西 地 区 ( 以下 简 称 “ 河 西 地 区 ” ) 位 于外 秦淮 河 以西 , 长江 夹 江 以东 , 纬 八 路 以北 , 属 于 近代 长 江退 移 形 成 的 河 漫滩 地 , 地 层 沉 积在 1 0 0 0年左 右 , 沉积 时间很 短 , 该 地 区地 面吴 淞 高为 5 5 7 m, 第 四纪 软土层 厚约 4 56 0 m, 主要 为 高 压缩 性 的 淤 泥 质粉质 粘 土 , 该 地 区 地势 低 洼 , 地 质 条 件 差 , 需要
3、进 行地基 处 理后方 可作 为建筑 用地 , 为 此 , 桩 基础 被 应 用 于 该 地 区的 建 筑 工 程 。早 在 2 0世 纪 9 0年 代 初 , 河西地 区多层建 筑桩 基多 采用 深层搅 拌桩 、 沉 管 灌注桩 , 小高层、 高层采用钻孔灌注桩 , 到了 2 0世纪 9 0年代 末 , 由于 预 应 力 混凝 土 管 桩 ( 以下 简称 “ 管 桩 ” ) 的发 展 和 推 广 应 用 , 河 西 地 区 的建 筑 工 程 , 从 成桩 质 量 、 建 筑成 本 的 角度 出发 , 多 层 、 小 高 层 及 高 层 建筑桩 基 多被管 桩替 代 。 管 桩与 其它桩 型相
4、 比其优 点 : 单桩 承载 力高 , 成 桩 质量 可靠 , 施工 速度快 , 沉桩 监测 直观 , 功 效高 , 工 期 短 , 造 价相 对其 它桩 型 便宜 1 0 t 5 。管 桩 设 计选用范围广 , 规格灵活多样 , 不仅适用多层也使用 高层 , 对桩端持力层起 伏变化大的地质条件适应性 强 , 成桩 长度 不受 施 工 机 械 限制 , 施 工 文 明 , 现 场 整 洁 。但在 使 用 过 程 中管 桩 也 存 在 一 些 缺 点 和 局 限 性 , 挤土效应明显 , 对土体会产生一定位移 , 由于管 桩 壁厚 较薄 , 其抗 弯能 力存在 局 限性 。 因此, 在河西地 区
5、管桩应用过程中, 若对管桩的 应用条件认识不足, 对使用方法掌握不当 , 盲 目使用 会给工程带来较多问题和工程 隐患。我 院在河西地 区设计过不少工程项 目, 基础大多采用管桩 , 本人结 收稿 日期 : 2 0 1 2 0 31 5 作者简介 : 谭宁平( 1 9 5 7 一 ) , 女 , 湖南人 , 高级工程师 , 现从事 建筑结构 设 计 。 合这 些项 目的设 计 、 使 用 经 验及 工程 具 体 应 用就 河 西地 区管 桩设计 做 一些探讨 。 1 河西地 区管桩抗 压桩 设计 中的几 个 问题 1 1 管桩 持 力层 的选择和 工程 经验 总结 1 1 1 河 西地 区土层
6、 情况 河西 地 区漫滩 地 域 宽 广 , 其沉 积 软 土最 大 厚度 处 在两岸 和秦 淮河 入 泾 流 处 的狭 长 地 带 , 软 土层 厚 度 大 , 一般 厚 度 可 达 4 5 6 0 m, 软 土 的工 程 特性 可 归 纳为 以下几 点 : 1 ) 地 基 承载 力 低 , 变形 大 , 上部 沼 泽 相软土 一 般 为 厂 k =6 0 6 5 k P a , 下 部 漫滩 相 软 土 一 般为 = 7 0 1 0 0 k P a 。2 ) 软 土抗 剪强 度低 , 灵敏 度 高 。3 ) 软 土 属饱 和 高压 缩 性 土 。河 西 地 区 的一 般 土质 自上 而下分
7、 布情况 : 1层杂 填土 , 层厚 0 6 0 9 5 0 m。21层 粉 质 粘 土 , 厚 度 0 5 06 7 0 m。 22层 淤泥 质粉 质粘 土, 厚 度 1 3 1 02 O 5 0 m。 2 3 层淤 泥 质粉 质粘 土 , 厚 度 3 5 01 1 0 0 m。2 4层粉质粘土, 厚度 2 8 0 7 9 0 m。25层粉质粘 土 , 厚 度 3 5 01 4 0 0 m。2 6层 粉 质 粘 土 , 厚 度 6 0 01 5 0 0 m。3层粉土夹粉质粘土 , 厚度 4 8 0 1 2 0 0 I I 1 。4层 粉细砂 , 厚 度 0 62 2 m。5层 中细 砂 含卵
8、 砾 石 , 厚 度 0 53 3 m。61层 强 风化 泥 岩 , 厚度 0 42 9 m。6 2层 中风 化泥 岩 。 1 1 2 桩 端持 力层 的选择 桩端 持 力层 的选择 是在 满足上 部荷 载要求 的前 提 下 : 1 ) 根据 上部 荷 载确 定 所需 桩 长 及相 应 的 桩端 持力层 ; 2 ) 根据上部结构沉降稳定要求选择适宜的 桩端持力层 ; 3 ) 在满足上部荷载的沉降稳定的前提 下 考虑 施 工 工 艺 和 施 工 便 利 选 择 适 宜 的桩 端 持 力 层 。桩端持力层的选择原则一般应选择较硬 、 较厚 的土层 作为 桩端持 力层 。由于河 西地 区 的软 弱土
9、层 27 第 6期 谭 宁 平 : 南京 河 西 地 区预 应 力 混 凝 土 管桩 设 计若 干 问题 的探 讨 第 3 9卷 较深 , 地基 承载 力 低 , 变形 大 , 桩 端 持 力层 如选 择 在 较硬 、 较厚 的土层 上 , 桩长 大约 在 4 0 5 0 m, 单 桩极 限 承载力 在 3 6 0 0 4 0 0 0 k N左 右 , 对 于 3层 以上 的 多层建筑 , 特别是砖混结构显得不经济 , 笔者根据河 西地 区多 项 目设 计 经 验 , 桩端 持 力 层选 择 对 于 3层 以上 的多 层建 筑 , 由于荷 载相对 较轻 , 管桩 多 以纯 摩 擦桩 为 主 ,
10、 桩 长 可在 2 83 5 m 左 右 , 桩 径 在 4 0 0 5 0 0 m m, 单桩极 限 承载 力 可 达 1 0 0 01 5 0 0 k N, 总 沉降量在 5 0 mm以内。对于小高层及 l 8层以下的 高层 , 管桩桩 端持 力层 应选择 较硬 的细砂 、 中细砂层 或强 风化 岩上 , 管 桩 以端 承 摩 擦 桩 为 主 , 桩 长 可 在 4 0 5 0 m左 右 , 桩 径 在 5 0 06 0 0 mm, 单 桩 极 限承 载力 可达 4 0 0 0 k N, 总沉 降量在 5 0 mm以 内。 1 1 3 工程 项 目设 计 实例统计 ( 表 1 ) 表 1
11、工 程项 目设计实例统计 单桩极限承载力 项 目名称 结构形式 层数 桩型 桩长 m 桩径 ra m 桩端持力层 k N 银城拉 萨路小学 框架结构 3 4层 管桩( A) 3 0 4 0 0 1 2 0 0 淤泥质粉质粘土 建邺高级 中学 框架结构 56层 +地下 1层 管桩 ( A) 3 03 3 5 O 0 2 4 0 0 3 0 0 0 粉细砂 宝船 听涛 异性柱框架 6层 +地下 1 层 管桩( A) 3 0 4 0 0 1 2 0 0 淤泥质粉质粘土 聚锦 园 剪力墙结构 1 8+地下 1层 管桩 ( A B) 4 5 5 0 0 4 0 0 0 卵砾石 育才公 寓 剪力墙结构 1
12、 1 层 +地下 2层 管桩 ( A B) 4 5 5 0 0 3 6 0 0 卵砾石 剪力墙结构 l 1 +地下 1层 管桩( A) 3 0 5 0 0 3 0 0 0 粉细砂 西 堤 国 际 剪力墙结构 1 8+地下 1层 管桩( A) 3 0 3 6 5 O O 3 6 0 0 粉细砂 1 2 管桩桩 型的 选择 在 桩 基设 计 中管桩 选 型应 根 据 工程 地 质情 况 , 建筑结构类型, 荷载性质, 桩的使用功能, 沉桩设备 ( 静 压桩 、 锤 击桩 ) , 施工 条 件 , 施 工 经 验等 综 合 分析 后 选 用 。管 桩按 混凝 土等 级 分 为 : 预应 力 混 凝
13、土管 桩 和预应力 高 强混 凝 土 管桩 , 前 者 代 号 为 P C, 其混 凝 土强度 等级不 低 于 C 6 0 , 后 者代号 为 P H C, 混 凝 土 强度等级为 C 8 0 。管桩按桩身混凝土有效预应力值 又 可分 为 A型 、 A B型 、 B型 、 c型 , 其 混凝 土有 效 预 应 力值 分为 4 0 、 6 0 、 8 0 、 1 0 0 MP a 。一 般情 况 下 , 满 足有 效预 应力值 , 打桩 的桩 身 就不 会 出现横 向裂 缝 。在 河西 地 区设 计 的工 程项 目中 , 对 于 多层 建 筑 工 程 , 管桩 以侧 阻力为 主的摩 擦桩 或端
14、承摩擦桩 , 桩 径 4 0 0 5 0 0 m m, 桩 长在 2 8 3 5 m, 长径 比在 8 0左 右 , 桩 可选 用 P C桩 , 桩 型 A型 。对 于 小 高 层 或 1 8 层以下的高层 , 若持力层埋深较深 , 管桩 以侧阻力为 主 的端承摩 擦 桩或摩 擦桩 端承 , 桩径 5 0 0 6 0 0 m m, 桩长 在 4 55 0 m, 长径 比在 8 0以 内 , 桩 可 选 P HC 桩 , 桩 型 A 型 、 A B型。 对 于一 般 工 程 , 当桩 承 受 的 水平 荷 载 不 大 , 采 用 A 型 桩 即 可 , 无 需 人 为 拔 高 。 当高层 承受水
15、 平力 较大 时 , 采用 A B型桩或 B型桩 。 1 3 单 桩承 载 力的确 定 单 桩 竖 向承 载力 计 算 是桩 基 设计 的主要 内容 , 一 般 确 定单桩 承 载力 特 征 值 时 , 首 先 根 据 地质 勘 察 28 报 告提供 的参数 , 按 规范 的要求 , 对于设 计 等级为 甲 级 的建 筑桩基 , 应通 过单桩 静载试 验确 定 ; 对 于设 计 等 级为 乙级 的建 筑 桩 基 , 结 合 静 力 触探 等经 验 参数 法 和原 位测试法 确 定 单桩 竖 向承 载力 , 并通 过 单 桩 静 载试 验确定 ; 对 于设 计 等 级 为丙 级 的 建筑 桩 基
16、 可 根据经 验参 数 法 和原 位 测 试 法 确 定 单 桩 竖 向承 载 力 。然 而在 实际 桩基 试 桩 和 工程 桩 检测 中发 现 , 河 西地 区管桩 单桩 承载力 按经 验参数 法确定 的 承载力 值往 往与 实 际 承 载 力 值 相 差 很 大 , 有 时 相 差 12 倍 , 按原 位测试法 ( 静 力触 探法 ) 确定 的单 桩 承 载力 值较接近于实际单桩承载力值 , 也存在偏大或偏小 的问题 。工程 实例 : 建邺高 级 中学位 于河西 地 区 , 工 程 采用 管桩 , 桩 径 5 0 0 mm, 桩 长 3 3 m, 按 经 验 参 数 法 公式 R =q p
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