一种新型复合地基处理方式Word格式.docx
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地基处理要做到确保工程质量、经济合理和技术先进。
工程地质条件千变万化,各地施工机械条件、技术水平、建筑材料品种价格差异很大,在选用处理方法时需因地制宜。
地基处理方法很多(按加固原理的不同分为:
置换、排水固结、加固土桩、粒料桩、加筋、强夯等),每种方法都有一定适用范围、局限性和优缺点,因此应继续加强地基处理新技术的研究和推广,进一步优化设计方案,提高工程的技术含量,节省工程造价。
2PTCC桩设计
1、PTCC桩的构成
PTCC桩是一种承载力高、不会由于振动挤土断桩、成桩质量可靠、对周围环境影响小、施工快速方便的地基处理方法。
PTCC桩由预制桩尖、螺纹塑料套管、混凝土、盖板组成。
图1PTTC桩的构成
各组成部分如下:
图2预制桩尖、塑料套管
图3桩冒
2、适用范围
1)PTCC桩一般要求地基软土下部有硬土层或相对硬土层,并选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层,桩端嵌入持力层深度(不小于0.5m)。
2)PTCC桩一般采用160mm的桩体直径,由于直径较小,加固深度也多在22m以内。
3)PTCC桩适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、软粘性土及无流动地下水的松散砂土等软弱地基。
3、PTCC桩的作用模式
PTCC桩与垫层、土工织物构成桩承式加筋路堤。
根据试验情况桩尖可由钢板或钢板混凝土制作,采用如下两种形式,并与套管紧密连接。
3、设计计算方法
承载力和沉降按照桩承式加筋路堤的设计方法进行设计计算。
沉降计算采用Boussinesq应力解与Mindlin应力解联合求解地基中的附加应力,然后用分层综合法计算基础沉降的方法。
1)承载力计算方法
(1)单桩极限承载力计算
根据桩周土的侧阻力特征值及桩端土的承载力特征值,利用下式可以求出自由单桩承载力设计值:
式中――单桩竖向承载力特征值();
――桩的周长();
――桩长范围内所划分的土层数;
――桩周第i层土的侧阻力特征值;
――桩长范围内第i层土的厚度();
――桩端地基土未经修正的承载力特征值(),可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007)的有关规定确定;
――桩端天然地基土的承载力折减系数,可取0.4~0.6。
此外还应根据桩身材料的极限抗压强度求单桩极限承载力:
式中:
q――桩体极限抗压强度。
的最终取值为。
(2)复合地基承载力计算
PTCC桩复合地基的承载力可以按照下式进行计算:
式中――复合地基承载力特征值();
――面积置换率;
――单桩竖向承载力特征值();
――桩的截面积();
――桩间土承载力折减系数,宜按地区经验取值,如无经验时可取0.75~0.95,天然地基承载力较高时取大值;
――处理后桩间土承载力特征值(),宜按当地经验取值,如无经验时,可取天然地基承载力特征值。
其中面积置换率为:
其中为桩体的横断面面积,为单桩控制面积,当桩为正方形布置时。
为提高计算的准确性,计算中各参数的取值应结合该地区试桩资料、沉降观测资料,并结合地区经验进行确定。
若资料缺乏,也可各折减系数都取为1,即不折减;
安全系数取2以上。
表1某断面承载力计算过程
2)沉降计算方法
沉降计算采用Boussinesq应力解与Mindlin应力解联合求解地基中的附加应力,然后用分层综合法计算基础沉降的方法。
沉降主要由桩身压缩量、桩端压缩层产生的沉降、桩间土产生的沉降。
沉降计算过程比较烦琐,可以通过相关程序计算或在实际使用时可考虑忽略桩身压缩量,近似计算,精度可以满足工程需要。
4、PTCC桩施工工艺流程
图4PTCC桩施工工艺流程
1)先平整场地,铺设垫层,放线布置桩位。
2)制作桩尖,桩尖采用钢板或钢筋混凝土制作,并设置有固定套管的装置,与套管紧密连接。
3)塑料套管准备,对套管进行试验和尺寸检测,根据加固桩长的要求,将出厂的套管切割成合适长度。
4)桩机就位,合理布置施打顺序。
5)放置套管。
6)拔钢管。
将钢管拔出而将塑料套管留在地下,移机至下一个桩位,重复上道工序,继续埋设套管。
7)截桩和检查套管的深度。
8)安制桩帽外模。
9)放置钢筋。
在套管顶部放置一定长度的钢筋,并与桩帽钢筋相连,钢筋均匀插设、并适当横向联结固定。
10)集中填充混凝土成桩。
将合适流动性的混凝土(塌落度建议为18~20cm左右)浇注在套管中,然后用专用加长振动棒对填充的混凝土进行振捣密实,并进行混凝土补充,使混凝土填充满整个塑料套管其顶部高度与桩帽顶高齐平为准。
11)桩体检测。
待桩体强度到一定要求后可对成桩进行检测。
3PTCC桩与常用桩型的比较
PTCC桩施工方法简便、施工机械轻便,质量检测简单,具有如下特点:
1、与水泥搅拌桩等柔性桩相比
1)桩身采用混凝土成桩,其桩体强度超过水泥土桩的强度,可以获得更高的承载力和更小的变形,能把上部荷载更好的传递到下部承载较好的硬土层;
加固效果要好于水泥搅拌桩。
从造价上来说,单延米桩46元/m的费用是高于水泥搅拌桩33元/m,但由于其采用较大的布桩间距;
其综合造价实际上类似于水泥搅拌桩甚至低于水泥搅拌桩复合地基。
2)从质量控制上来说,水泥搅拌桩的质量特别是处理深度较深时不易控制,强度差异大,而PTCC桩质量容易控制。
3)水泥搅拌桩的处理有效深度浅,一般处理深度15m~18m,而PTCC桩处理深度深,最深可达25m。
2、与预应力管桩相比
1)采用现浇工艺后不需要象预制桩一样桩内采用大量钢筋和大型运输、机械设备以及高额的运输费用。
2)静力压桩式施工设备笨重,场地要求高,设备运进运出难度大,移位困难,成本高。
3)预应力管桩一般按设计长度配桩生产,在工程地质复杂,软土深度变化较大地段,存在截桩造成预应力损失、工序复杂及材料浪费的问题。
PTCC桩采用现场现浇的方式就可以精确控制打设深度。
3、PTCC桩与常规桩型施工速度的比较
表2施工速度对比表
桩型每天的施工数量(m/d)
PTCC桩1000以上
水泥搅拌桩300
预应力管桩1000
从上表中看以看出,PTCC桩的施工工艺中套管和现浇混凝土是分开实施的,决定了施工速度相对比较快。
4、PTCC桩的其它特点
1)其套管表面带有螺纹,这样与表面光滑的桩体相比有较大的桩侧摩阻力和承载力。
2)桩体直径小(16cm)及静压设备,这样打设时挤土小,对周围环境影响小,在加宽工程以及周围有建筑物结构物的情况下,更加具有优势。
3)除了可以打设竖直桩外,还可以根据要求打设斜桩,应用范围较大。
4)PTCC桩有其适用性,由于直径小,因此一般要求桩底存在着较好的持力层,如相对较硬的粘土、砂砾层等,或者能提供较大摩擦力的较厚土层。
另外若受到较大水平力时,除了套管外,还可在桩体内适当加筋以提高抗弯力。
5、PTCC桩与常规桩型的经济比较
选取江苏境内泰州长江公路大桥接线一段软土典型段落,进行方案的经济比较。
填土高度约3.6m,处理深度约16m;
其中PTCC、预应力管桩矩形布置,水泥搅拌桩梅花型布置。
从下表中看以看出,在处理12~22m的深层软土时,PTCC桩与预应力管桩、水泥搅拌桩相比,有造价上的优势。
表3经济比较表
段落填土高度(m)PTCC桩预应力管桩水泥搅拌桩
间距桩长造价间距桩长造价间距桩长造价
K64+880.1~K64+934.43.601.715.669.52.51697.91.415.678.6
K64+934.4~K64+984.43.701.515.688.32.516103.01.215.6107.8
K64+994.3~K65+044.33.701.515.688.32.516103.01.215.6107.8
K65+044.3~K65+094.33.801.715.669.52.51697.91.415.678.6
合计316万元412万元373万元
4结论
通过经济技术分析,PTCC桩在处理12~22m深层软土时,与常规桩型湿喷桩、预应力管桩比较有一定优势。
因此在桩底存在较好的持力层,或有能提供较大摩擦力的较厚土层时等,有针对性的采用PTCC桩,可以起到很好的经济效益,有一定的推广价值。
注:
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