浅谈预应力混凝土管桩基础设计
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预应力混凝土管桩的设计及施工技术一、引言预应力混凝土管桩是一种常用的基础结构,广泛应用于大型桥梁、高层建筑、电力、水利等领域。
本文将介绍预应力混凝土管桩的设计及施工技术。
二、预应力混凝土管桩的基本概念预应力混凝土管桩是将钢筋束预应力后,浇筑混凝土的一种桩型。
它具有承载力高、抗震性能好、耐久性强等优点,是一种常用的基础结构。
三、预应力混凝土管桩的设计1. 地质勘察:在进行预应力混凝土管桩的设计之前,需要进行地质勘察,确定地层情况,以便在设计时考虑地层的影响。
2. 桩径设计:预应力混凝土管桩的桩径应根据地层情况、桩身的承载能力和施工条件等因素综合考虑确定。
3. 钢筋束设计:钢筋束的设计应根据桩的受力情况、预应力程度、混凝土等级等因素进行。
4. 桩长设计:预应力混凝土管桩的长度应根据地层情况、桩身的承载能力和施工条件等因素综合考虑确定。
5. 设计计算:根据桩长、桩径、钢筋束设计等参数,进行设计计算,确定预应力混凝土管桩的承载力和变形性能。
四、预应力混凝土管桩的施工技术1. 施工前的准备工作:包括现场勘察、材料采购、施工方案制定等。
2. 钢筋束的制作:根据设计要求,制作钢筋束,并进行预应力加工。
3. 模板的制作:根据设计要求,制作模板,并做好防漏水措施。
4. 现浇混凝土施工:将预应力钢筋束置入模板内,浇注混凝土,施工时应注意控制混凝土的流动,以防止钢筋束的移位。
5. 预应力张拉:混凝土强度达到设计要求后,进行预应力张拉,张拉应按要求进行,避免过度张拉。
6. 端部处理:预应力混凝土管桩的端部应根据设计要求进行处理,以便与下一节桩连接。
7. 质量检验:对预应力混凝土管桩进行质量检验,检验内容包括强度、变形、预应力张拉力等。
五、预应力混凝土管桩的注意事项1. 施工现场应进行安全防护,避免发生意外事故。
2. 施工过程中,应严格按照设计要求进行,避免施工质量不符合要求。
3. 施工过程中,应注意控制混凝土的流动,以防止钢筋束的移位。
预应力混凝土管桩方案1.工程背景在地区进行一座多层建筑的基础工程,由于地质条件复杂,需要采用高强度的桩基。
预应力混凝土管桩被选择作为基础桩型,以保证工程的安全和稳定性。
2.施工要求基于建筑结构和地质条件,确定了以下施工要求:-桩长:根据地质勘探结果,确定了每根桩的长度为20米。
-挤土灌注:在桩周围挖掘土壤,使桩变为孔状结构,然后通过挤土灌注的方式增加桩与土壤的摩擦力。
-预应力钢筋:在预制的混凝土管桩内安装预应力钢束,通过施加预应力使混凝土桩具有更高的承载能力。
3.桩的设计和计算为了确定预应力混凝土管桩的尺寸和预应力的施加量,需要进行以下计算:-承载力计算:根据桩的设计荷载和地层条件,使用相应的公式计算桩的承载力。
-预应力计算:根据设计要求和预应力的工作状态,计算每根桩所需的预应力力量。
-尺寸计算:根据预应力钢束的数量和尺寸,确定桩的尺寸。
4.施工流程根据设计计算的结果,制定了以下施工流程:-桩端处理:在桩底部和顶部锤击桩头,确保桩端充实,并且与土壤有良好的接触。
-钻孔和灌注:使用钻机进行桩的钻孔,然后通过挤土灌注方式增加桩与土壤的摩擦力。
-钢筋安装:在桩内安装预应力钢束,确保其正确放置和固定。
-混凝土灌注:使用混凝土泵将混凝土注入桩内,保证充实度和强度。
5.施工质量控制为了确保预应力混凝土管桩的质量,需要进行以下质量控制措施:-土壤测试:在钻孔前进行现场土壤测试,以确定灌注土的密度和摩擦系数。
-钢筋检查:在安装预应力钢束之前,对钢筋进行检查,确保其质量符合标准。
-混凝土质量:对混凝土进行取样和试验,以确保其强度和质量满足要求。
-施工记录:记录每个施工环节的细节,包括灌注时间、混凝土强度等,以供后续检查和评估。
6.施工安全在预应力混凝土管桩的施工过程中,需要注意以下安全事项:-施工人员的安全:为施工人员提供合适的个人防护装备,确保他们在工作中的安全。
-施工设备的安全:确保施工设备的安全运行,以防止意外事故发生。
浅谈预应力高强混凝土管桩(PHC桩)基础的施工(全文)文档1:正文:一、引言预应力高强混凝土管桩(PHC桩)基础是一种常用的基础工程施工方法。
本文将从施工过程、材料选用、施工方案等方面对PHC桩基础进行详细介绍。
二、施工过程2.1 桩机搭设桩机搭设是PHC桩基础施工的第一步,需要按照设计图纸要求进行合理布置。
2.2 桩孔开挖开挖桩孔时,需要严格按照设计要求进行,保证桩孔的深度和直径的准确度。
2.3 钢筋配筋在桩孔内进行钢筋配筋时,需要根据设计要求进行合理的排布,保证桩身的强度和稳定性。
2.4 浇筑混凝土混凝土的浇筑是PHC桩基础施工的关键环节,需要注意混凝土的配比、浇筑速度以及振捣等细节。
2.5 预应力张拉在桩身硬化后,进行预应力张拉作业,确保桩身在受力时能够有足够的承载能力。
三、材料选用3.1 混凝土采用高强度混凝土是保证PHC桩基础承载能力的重要因素。
3.2 钢筋选用高强度钢筋,能够提高桩身的抗弯和抗压能力。
3.3 预应力钢束预应力钢束是进行桩身预应力张拉的重要材料,需要选用质量可靠的产品。
四、施工方案4.1 桩基础设计方案根据工程要求和设计要求,制定合理的桩基础设计方案。
4.2 桩机操作方案制定桩机操作方案,明确桩机的搭设和使用要求,保障施工的顺利进行。
4.3 钢筋配筋方案根据设计要求,制定合理的钢筋配筋方案,保证桩身的稳定性和承载能力。
4.4 混凝土浇筑方案制定混凝土浇筑方案,明确浇筑的时间、方法和技术要求。
五、附件本文档涉及的附件包括设计图纸、施工方案、施工图纸等。
六、法律名词及注释1. 预应力:预先施加的拉应力,用以抵消工件在使用荷载作用下的应力。
2. PHC桩:预应力高强混凝土管桩。
文档2:正文:一、前言预应力高强混凝土管桩(PHC桩)基础在工程建设中广泛应用。
本文将从基础施工、施工注意事项、质量控制等方面对PHC桩基础施工进行详细探讨。
二、基础施工2.1 桩机布置桩机布置是PHC桩基础施工的第一步,合理布置能够提高施工效率。
预应力管桩基础设计及施工若干问题探究摘要:由于预应力高强度混凝土管桩有着施工工期短、桩基造价低、施工工艺成熟以及桩身强度高等诸多优点,故受到了广大的建设单位和相关从业人员的青睐,也被大量的应用到各种建筑的基础建设之中,并取得了十分显著的成果。
本文首先概述预应力管桩的优、缺点,分析预应力管桩在施工中比较常见的各种问题和处理方法,详细阐述预应力管桩施工的具体对策,希望可以为相关单位和工作人员提供有用的参考。
关键词:预应力管桩;基础设计;若干问题;具体对策虽然预应力管桩有着诸多的优点,被大量的应用到建筑施工之中,但是,预应力管桩在实际应用过程中,也很容易会出现一些设计问题或者是施工质量问题,所以就必要针对这些常见的问题进行探究,找到解决这些问题的方法,并积极的避免出现这些问题,从而进一步的提升建筑施工速度,使建筑的质量也可以显著增强,增加建设单位的经济收益,促进我国建筑事业的发展和进步。
一、预应力管桩的优、缺点以及适用条件(一)预应力管桩的主要优点第一,预应力管桩的桩身有着极高的抗压承载力;第二,预应力管桩桩基的性价比很高;第三,预应力管桩单节桩出厂时的长度通常是在6米到15米之间,这种桩长的配置十分灵活,可适用于各种建筑;第四,预应力管桩都是工厂化生产,其质量十分的稳定、可靠;第五,预应力管桩在实际的施工中,可以根据土层的变化,有效调整桩的接头位置,从而更好的完成桩基入土施工。
(二)预应力管桩的主要缺点第一,预应力管桩的水平抗剪承载力不强,如果施工现场的地表浅层土属于软土层,那么一旦进行地下室土方开挖或者是静压沉桩施工,就很容易遭成预应力管桩出现水平裂缝,严重情况下甚至会发生断桩的问题;第二,由于预应力管桩属于挤土桩,因此在实际的施工中,会出现十分明显的挤土效果,特别是在软土层施工,这种现象就更为明显。
所以,在实际的施工过程中,必然会对周围的建筑物和地下管线等造成部分影响,甚至还会出现工程桩上浮的问题,这些问题就是施工单位需要特别重视,需要采取有针对性的措施处理这些问题[1]。
浅谈预应力高强混凝土管桩(PHC桩)基础的施工摘要:预应力混凝土管桩基础是深入到地下土(岩)层的隐蔽工程,其主要作用是将上部结构的荷载传递到深层较硬的土(岩)层上,保证建(构)筑物的稳定。
近年来,随着国民经济建设的迅速发展,越来越多的工程项目采用预应力预应力混凝土管桩基础,以满足建(构)筑物对桩基础承载力和变形,以及抗震性能的要求,保证建(构)筑物安全和正常使用。
其预应力混凝土管桩的质量和安全性直接决定着建设项目的安全和使用。
关键词:预应力PHC桩施工技术前言:由于预应力混凝土管桩良好的受力承载性能,较低的经济成本,工期短,施工速度快以及可满足不同桩长等优点,最近这些年在国内外岩土工程中得到了非常快的推广,因此管桩行业也得到了前所未有的发展。
现代的国内外预应力混凝土管桩的一般生产工艺大多采用先张法预应力张拉、再离心成型、以及蒸汽养护高压蒸养等等,使管桩的桩身强度等级达到C80以上,大大提高了桩身的承载力和耐久性,这样高强的的预应力管桩具有很好的抗裂性能和很高的抗剪及抗弯性能,同时也能保证管桩在运输过程中保持桩身整体的完好。
预应力混凝土管桩由于具有良好的受力性能,因此它一般常被应用于粉土、砂土以及一些承载力较低的软土地区,解决了软土地区工程建设的极大难题。
一、预应力混凝土管桩发展历程在国外管桩应用比较早,早在1915年就开始对预应力混凝土管桩进行研究,澳大利亚的W. R. Hume通过离心混凝土制造了环形管桩,后来这项技术于1925年传到日本,到1962年日本就开始开发先张法预应力离心混凝土管桩。
从现代工程实际来看也证明了日本是当今在预应力混凝土管桩研究,设计及施工等技术最先进的国家。
由于预应力混凝土管桩的众多优点,在上个世纪90年代,它不仅在日本产量急剧上升,在俄罗斯、意大利、美国、法国、英国等国家都得到了极大的推广。
目前预应力混凝土管桩无论在设计上还是施工上都有一套完整的方法体系,它不仅只有传统的实心桩和空心桩,现在不断地研制出新的产品。
浅谈预应力混凝土管桩基础设计浅谈预应力混凝土管桩基础设计浅谈预应力混凝土管桩基础设计摘要:本文从预应力混凝土管桩单桩竖向承载力的计算、桩型及桩径的合理选取、桩基础设计的优化布局、桩基施工质量常见问题等方面浅谈一下对预应力砼管桩基础的设计体会。
关键词:桩基竖向承载力特征值优化设计施工常见问题引言:先张法预应力砼管桩(简称管桩)因具有制作工艺简单,质量容易保证,植桩方便,耐打性好,造价便宜,检测方便,施工工期短,桩基抗震性好等优点,在桩基工程中应用越来越多。
在沿海地区尤其普遍,高层建筑、多层建筑基础大多采用管桩。
我们知道,一个工程中基础部分占整个建筑物投资的比例是比较大的,这就要求我们设计人员要熟练掌握桩基础的设计方法,选择经济合理的设计方案,并能处理工程施工中的若干问题,这是一个职业结构设计师应具备的专业能力。
笔者就以下几方面,浅谈管桩基础设计的方法及其施工中常出现问题的原因分析。
一、单桩竖向承载力特征值Ra的确定。
什么是管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力特征值?首先要明白特征值是正常使用状态的极限值,设计值是承载力材料最终破坏的极限值,桩基设计时应该用特征值来布桩,相应取用的承台底面荷载效应组合应该是标准组合,以便建筑在正常使用中,桩顶变形不超过比例界限。
基础设计必须有甲方提供的地质勘查报告文件。
有了所需岩土的物理力学参数及其原位测试参数,先按《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)第5.3.8条计算管桩的单桩竖向极限承载力标准值Quk,有下面三个公式:Quk= Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpk(Aj+λpA p1)(5.3.8-1)当hb/d<5时,λp=0.16hb/d (5.3.8-2)当hb/d≥5时,λp =0.8(5.3.8-3)可以看出λp桩端土塞效应系数的大小直接影响着Quk的大小,所以要根据承台底荷载的情况合理的选择桩端进入持力层的深度。
如果是带桩尖的闭口桩,λp桩端土塞效应系数取1。
预应力混凝土管桩基础预应力混凝土管桩基础1. 简介预应力混凝土管桩基础是一种常见的地基处理方式,它通过在桩体中施加预应力力量来提高其承载能力和稳定性。
该技术广泛应用于建筑、桥梁、港口、隧道等工程领域。
本文将详细介绍预应力混凝土管桩基础的设计、施工和监测等关键要点。
2. 设计要点2.1 桩径选择在设计预应力混凝土管桩基础时,首先需要确定桩径。
桩径的选择应考虑土层承载力、结构荷载和施工工艺等因素。
2.2 桩高确定桩高的确定与设计荷载和地层条件密切相关。
根据设计要求和实际情况,确定合理的桩高,满足承载和变形要求。
2.3 钢筋配筋在预应力混凝土管桩基础中,钢筋的配筋设计十分重要。
设计时要考虑桩身的抗弯强度、抗剪强度和抗压强度等方面的要求。
2.4 预应力设计预应力设计是预应力混凝土管桩基础的核心内容。
根据建筑物荷载和桩身受力特点,确定合理的预应力设计方案。
3. 施工工艺3.1 管桩打入在施工过程中,首先需要将预制的混凝土管桩打入地下。
打桩时应注意保持桩的垂直度和稳定性,并及时进行检测和记录。
3.2 预应力施工在管桩打入后,进行预应力施工。
施工中要保证预应力张拉牵引设备和锚固装置的稳定性和可靠性,并按照设计要求施加预应力力量。
3.3 注浆充填预应力施工完成后,对管桩进行注浆充填,以提高桩身与周围土层的粘结力,增加整体承载能力和稳定性。
4. 监测与验收4.1 桩身变形监测在预应力混凝土管桩基础施工完毕后,需要进行桩身变形的监测。
监测过程中要注意测点的选择和测量方法的准确性。
4.2 承载力测试完工验收时,需要进行承载力测试,以验证桩基础的设计性能。
测试方法包括静载试验和动载试验等。
扩展内容:1. 本文档所涉及附件如下:- 设计图纸- 预应力施工方案- 承载力测试报告- 施工监测记录2. 本文档所涉及的法律名词及注释:- 预应力:通过施加预先调整的压力提高材料的承载能力和抗裂性能等。
- 混凝土:由水泥、砂、石子和水按一定比例掺制而成的人造石材。
预应力混凝土管桩基础一、预应力混凝土管桩基础的构造预应力混凝土管桩基础主要由预应力高强度混凝土管桩和承台组成。
管桩通常由离心法生产,经过高压蒸养和特殊处理,具有高强度和耐久性。
承台则是将管桩连接在一起的钢筋混凝土结构,它能够将管桩的承载力有效地传递到地面上。
二、预应力混凝土管桩基础的特点1、承载力高:预应力混凝土管桩基础具有很高的承载力,能够满足各种建筑物对基础承载力的要求。
2、稳定性好:由于管桩的特殊设计和制造工艺,使得其具有较好的横向和纵向稳定性,能够有效地抵抗地震和其他外力的影响。
3、施工方便:预应力混凝土管桩基础施工方便,能够快速地构建建筑物的基础结构。
4、耐久性好:由于管桩和承台均采用高强度混凝土制造,因此具有较好的耐久性和使用寿命。
三、预应力混凝土管桩基础的施工工艺1、施工前准备:对施工现场进行清理和平整,确定管桩的布置和施工顺序。
2、测量定位:根据设计要求,对管桩进行测量定位,确保其位置和垂直度符合要求。
3、打桩:将管桩打入地下,控制打桩的力度和深度,确保管桩的位置和垂直度符合要求。
4、承台施工:在管桩顶部进行承台施工,将管桩连接在一起,形成基础结构。
5、质量检测:对基础结构进行质量检测,确保其承载力和稳定性符合要求。
四、结语预应力混凝土管桩基础是一种常用的基础类型,具有较高的承载力和稳定性,能够有效地抵抗地震和其他外力的影响。
它被广泛应用于各种建筑物中,具有较好的应用前景。
未来,随着建筑技术的不断发展,预应力混凝土管桩基础将会得到更加广泛的应用和发展。
预应力混凝土管桩基础知识一、概述预应力混凝土管桩(简称PC管桩)是一种广泛应用于建筑工程的基础构件,其生产工艺成熟,性能优良,被广大工程技术人员所接受和推广。
二、生产工艺PC管桩的生产主要经过以下几个步骤:1、准备阶段:包括原材料的选取,如水泥、砂、碎石等,以及钢筋的加工。
2、拌合阶段:将原材料按照一定的配合比进行拌合,形成PC管桩的混凝土。
教你学会预应力管桩基础设计土管桩进行基础设计时应注意的几个问题做如下探讨:1管桩的分类1.1管桩分为两类,分别为预应力混凝土管桩(PC)和预应力高强混凝土管桩(PHC),均采用先张法工艺制作的,适用于非抗震设计及抗震设防烈度小于等于8度地区的工业与民用建筑、构筑物等工程的低承台桩基础,抗震设防烈度为8度且建筑物场地类别为Ⅲ、Ⅳ类时慎用。
铁、公与桥梁、港口、水里、市政等采用低承台桩基时可参照《预应力混凝土管桩》图集使用。
1.2PHC桩和PC桩主要用于承压桩,当用于承受水平荷载或用作抗拔桩时,应根据工程实际情况加强桩与桩、桩与承台的连接构造。
1.3当基础的环境地质条件对管桩有中度及其以上侵蚀性时,可以参考《混凝土结构耐久性规范》及《工业防腐蚀规范》,采取适当的防腐措施,比如管桩接头处钢材表面均做耐腐蚀表面涂层和防腐蚀面层处理。
1.4常用的管桩规格主要有外为径300mm(壁厚70mm)、400mm (壁厚95mm)、500mm(壁厚100mm和125mm)、600mm(壁厚110mm 和130mm)这几种管桩。
2管桩的选用2.1用于抗震设防烈度7度、8度地区的管桩基础工程,宜选用AB型或B型、C型的管桩。
2.2工程地质条件复杂、桩基设计等级为甲级的管桩基础工程,宜选用AB型或B型、C型的管桩。
2.3地下水或地基土对混凝土、钢筋和钢零部件有腐蚀作用时,宜选用AB型或B型、C型的管桩,同时应按相关标准、规范的规定采取有效的防腐措施,不得选用外径300mm管桩。
2.4受拉或抗拔桩主要承受水平荷载的管桩基础工程,宜选用AB 型或B型、C型的管桩,不的选用外径300mm管桩。
2.5外径300mm管桩适用于建筑环境类别二a场地。
2.6对于由多节管桩拼接的单根桩,采用最上面一节桩的型号或壁厚高于下节桩的配桩设计。
2.7用做受拉或抗拔桩。
应根据工程情况,除设置端部固筋外,应选用加厚的端板、并增大端板的焊接坡口尺寸。
2.8以下几种地质条件不宜选用预应力管桩基础:①石和障碍物多的地层不宜应用;②有坚硬夹层时不宜应用或慎用;③石灰岩地区不宜应用;④从松软突变到特别坚硬的地层不宜应用。
高强预应力管桩(PHC桩)基础设计的要点分析摘要:建筑楼房的基础设计合理与否,直接关系到楼房的结构承受能力。
本文是结合工程实际对高强预应力管桩(PHC桩)基础在设计中常遇到的问题结合规范要求进行了分析及总结。
关键词:高强预应力管桩承载力特征管桩选型设计前言随着建筑工业的发展,对工期及经济效益的要求越来越高,工程技术人员加快了对新技术探索的步伐,实际工程中出现了大量的新技术及新工艺,预应力管桩基础作为一种新的基础形式被应用于工程中已有十多年的历史。
由于其施工工期短且造价相对较低,得到了很快的发展,其设计理论、施工工艺及检测技术已非常成熟,为了更好地规范和指导预应力管桩的设计、生产及施工,广东省于1998年颁布了«预应力混凝土管桩基础技术规程»(DBJ/T15-22-98)。
为了减少预应力管桩施工对环境的影响,人们对预应力管桩的施工工艺又作出了改进,出现了静压式预应力管桩的新工艺,同时广东省又颁布了«静压桩基础技术规程»。
现行«建筑桩基技术规范»(JGJ94-2008)对混凝土空心管桩的设计及施工也作了具体规定。
本人也参与了若干工程预应力管桩基础的设计,就预应力管桩设计的基本要点总结如下:一、预应力管桩承载力特征值的取值1、预应力管桩的分类:1)按混凝土强度等级分:PC桩和PHC桩我们通常采用的预应力管桩为PHC桩(高强预应力管桩),以下所说内容均针对PHC桩。
2)按抗裂弯矩和极限弯矩的大小分为:A型、AB型及B型由于设计中不考虑预应力管桩的抗弯,主要由施工工艺决定,以经济为原则。
3)按外直径分为:300、400、500、550、600mm等规格。
2、最常用的管桩直径有¢400、¢500、¢600三种,¢300、¢550管桩在工程实际应用较少,因而对其不作分析。
关于预应力混凝土管桩基础设计浅析摘要:本文重点分析预应力混凝土管桩单桩承载力、桩径、桩型等方面,并且分析桩体长度确定、预应力管桩的抗拔以及桩基检测方面,根据具体情况采取必要的设计方案,希望本文的分析可以提升预应力管桩基础设施水平,促进工程领域的发展。
关键词:预应力混凝土管桩;单桩承载力;抗拔桩;桩基检测;随着我国工程领域的发展,施工技术提升,预应力混凝土管桩施工技术水平不断提升,很多工程都在选择应用管桩形式,在具体的施工中,采用先张法或后张法预应力工艺、蒸养制成的,由于单桩承载力高,施工方便,造价便宜,检测方便,性价比高,环境污染小等原因到广泛应用,如果抗拔桩采用PHC管桩,来解决抗浮问题,既可以做抗拔桩也可以做抗压桩,经济效益上会有明显优势。
1 单桩承载力取值按照目前我国的国家标准要求,根据需要进行桩体结构的设计,一般情况下,需要按照单桩静载试验的方法开展设计分析,从而可以得出准确的数据信息。
结合不同等级的桩体结构要求,选择最佳的设计方案,最终的目的是保证结构的性能合格,不会给工程的质量产生不利的影响。
在桩基工程的初步设计环节,按照目前国家标准与行业规范的要求,选择最佳的计算方式以了解特征参数。
桩基竖向极限承载性能计算中,可以按照目前的要求计算确定桩身极限承载以及支撑结构的土体承载性能的要求。
就目前工程的具体情况分析,桩基极限承载性能容易受到地基土极限承载性能的影响。
实际工程中,在施工图设计之前试桩可能性不大,规范对单桩竖向承载力计算受各种因素影响,比如在进行土体强度参数检测、成桩工艺分析、计算模型分析等,这些因素分析中,有很多因素存在干扰和影响,且一些计算公式还处于摸索使用阶段,要选择合适公式分析承载性能,给方案设计提供基础。
试桩环节,其加载量应该在单桩承载力2倍以内,如果单桩承载力达到桩身强度性能要求,根据设计参数进行加载检测,确保超出设计标高的要求,试验桩报告应扣除高出部分土层对试验桩承载力影响。
浅谈预应力混凝土管桩设计
计水平都得到了很大的提高,尤其是预应力技术的出现,更加推动了工程的发展。
预应力混凝土管桩是预应力技术的典型应用之一,和普通桩型相比,其优点在于桩身稳定、施工速度快、成本低等,近年来在全国的工业、民用建筑中得到了广泛应用。
下面笔者结合某小区高层住宅案例探讨预应力混凝土管桩的设计和应用相关要点,仅供参考。
1 桩型以及成桩工艺的选择
桩型的选择是桩基设计的基础,一个良好的桩型不但能够节省成本,而且也有利于后续施工。
桩型的选择需要考虑到多个方面,例如工程地质条件、施工条件、周边环境以及经济支持等,坚持安全、可靠、经济、合理的原则,确定桩型之后,对比各个设计方案,选择合理的成桩工艺。
下面笔者结合湖北某小区两栋小高层住宅作为案例来深入分析:湖北某小区两栋9层小高层住宅,通过地质调查,技术人员得出该场地不适合采用天然浅基础或者挖孔桩,经过权衡,最终决定采用预应力混凝土管桩,在设计时有以下两种方案:
方案1:用锤击灌注桩,长度为18m,桩间距为2.1m,单桩承载力按照800kN的标准设计,两桩台、三桩台、六桩台的数量分别为l4个、3个、2个,需要浇注的混凝土总量为123.8m3。
方案2:用预应力管桩,桩间距1.4m,长度为22m,单桩承载力按照1200kN的标准设计,桩台全部选择二桩台,总共21个,需要浇注的混凝土总量为44.35m3,桩端进入强风化片麻岩层。
浅谈预应力混凝土管桩基础设计浅谈预应力混凝土管桩基础设计摘要:本文从预应力混凝土管桩单桩竖向承载力的计算、桩型及桩径的合理选取、桩基础设计的优化布局、桩基施工质量常见问题等方面浅谈一下对预应力砼管桩基础的设计体会。
关键词:桩基竖向承载力特征值优化设计施工常见问题引言:先张法预应力砼管桩(简称管桩)因具有制作工艺简单,质量容易保证,植桩方便,耐打性好,造价便宜,检测方便,施工工期短,桩基抗震性好等优点,在桩基工程中应用越来越多。
在沿海地区尤其普遍,高层建筑、多层建筑基础大多采用管桩。
我们知道,一个工程中基础部分占整个建筑物投资的比例是比较大的,这就要求我们设计人员要熟练掌握桩基础的设计方法,选择经济合理的设计方案,并能处理工程施工中的若干问题,这是一个职业结构设计师应具备的专业能力。
笔者就以下几方面,浅谈管桩基础设计的方法及其施工中常出现问题的原因分析。
一、单桩竖向承载力特征值Ra的确定。
什么是管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力特征值?首先要明白特征值是正常使用状态的极限值,设计值是承载力材料最终破坏的极限值,桩基设计时应该用特征值来布桩,相应取用的承台底面荷载效应组合应该是标准组合,以便建筑在正常使用中,桩顶变形不超过比例界限。
基础设计必须有甲方提供的地质勘查报告文件。
有了所需岩土的物理力学参数及其原位测试参数,先按《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)第5.3.8条计算管桩的单桩竖向极限承载力标准值Quk,有下面三个公式:Quk= Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpk(Aj+λpAp1)(5.3.8-1)当hb/d<5时,λp=0.16hb/d (5.3.8-2)当hb/d≥5时,λp =0.8(5.3.8-3)可以看出λp桩端土塞效应系数的大小直接影响着Quk的大小,所以要根据承台底荷载的情况合理的选择桩端进入持力层的深度。
如果是带桩尖的闭口桩,λp桩端土塞效应系数取1。
再根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)第5.2.2条,单桩竖向承载力特征值按公式Ra= Quk /2计算即可。
有的工程不需要再换算由5.3.8条公式直接算出单桩竖向承载力特征值。
由以上方法算出的单桩竖向承载力特征值是理论值。
并不一定是桩基础设计最终采用的单桩竖向承载力特征值。
还需要验算桩身的强度设计值Rp,其值根据桩基规范中公式5.8.2-1和公式5.8.2-2算得。
桩身极限受压承载力设计值由Ru=2Rp/1.35算得。
比较计算得出的Ru和管桩图集中的桩身极限受压承载力设计值大小,如果计算得出的Ru 大,那么Ra取值应为Rp/1.35,这个值应该小于上面记算得出的单桩竖向承载力特征值。
如果计算得出的Ru小,那么Ra以原计算值为准。
另外一点,桩基规范规定对于桩侧土不排水抗剪强度小于10kPa且长径比大于50的桩,需考虑桩身压屈验算。
所以在计算桩身正截面受压承载力时需乘以稳定系数ψ,此系数很可能小于1,具体大小根据相关公式确定,这里不再阐述。
所以在计算时应注意不能忽略。
采用单桩静载荷实验的方法来确定单桩承载力特征值,是迄今为止最可靠的方法。
单桩承载力大小应由试桩来确定,除了地基基础为丙级的建筑外,均应通过单桩静载荷实验的方法来确定单桩承载力特征值的大小。
单桩静载荷试验,应按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)附录Q进行。
且同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%,且不应小于3根,当桩总数在50根以内时,不得少于2根。
二、桩基础设计的方法1. 选择合理的桩型。
这是个很重要的环节,合理的桩型选择将产生巨大的经济效益。
首先,要了解各种桩型的特点,拿常用的钻孔灌注桩和管桩比较如下:管桩的优点:造价低,因为其是批量生产的,且是空心桩,配筋率低;施工速度快,工期短,经济效益明显;相同条件下,管桩的承载力高于灌注桩,这点从地质勘察报告书中看的很清楚;管桩是在工厂制作的成品,质量有保证,这方面杜绝了现场偷工减料的弊端;场地干净,不需要排浆处理。
管桩的缺点:管桩是挤土桩或半挤土桩,挤土效应会扰动周围土体结构,造成周围房屋、市政设施受损,还会引起桩位偏差,所以管桩不宜在城市建筑群密集地区使用;管桩难穿透硬的夹层,往往是桩长短,持力层不理想,导致大沉降,且不经济;抗拔能力管桩差,管桩只是桩头做桩帽的短筋锚入承台,而灌注桩直接是桩身钢筋锚入承台,且管桩是多节的,所以在一些体积相对较大,高度相对较高,但质量相对较轻的建筑物设计中不宜考虑,比如在一些体育场馆中的设计就不宜设计,在一些高层超高层的设计中也不宜考虑管桩。
熟悉各种桩型的特点,选择最适宜的桩型,不仅保证了工程的质量,而且经济效益明显。
2. 桩长、桩径选取桩径与桩长的设计即基桩的外部尺寸的设计,它应综合考虑荷载的大小、土层性质及桩周土阻力状况、桩基类型与结构特点、桩的长径比、以及施工设备与技术条件等因素优选确定,力求做到既满足使用要求又造价经济,最有效地利用和发挥地基土和桩身材料的承载性能。
管桩一般为摩擦型桩,对于摩擦桩,有时桩底持力层可能有多种选择,此时确定桩长与桩数两者相互牵连,遇此情况,可通过试算比较,选用较合理的桩长。
摩擦桩的桩长不应拟定太短,一般不宜小于4m。
因为桩长过短则达不到设置桩基把荷载传递到深层或减小基础下沉量的目的,且必然增加桩数很多、扩大了承台尺寸。
也影响施工的进度。
此外,为保证发挥摩擦桩桩底土层支承力,桩底端部应插入桩底持力层一定深度(插入深度与持力层土质、厚度及桩径等因素有关)一般不宜小于lm。
根据计算出的单桩竖向承载力特征值,先估算承台下桩数,其数量是否合适,尚待验算各桩的受力状况后验证确定,桩数的确定理应还须考虑满足桩基础水平承载力要求的问题。
一般情况下,桩基水平承载力是由基桩的材料强度所控制,可由基桩的结构强度设计(如钢筋混凝土桩的配筋设计与截面强度验算)来满足。
此外,桩数的确定与承台尺寸、桩长和桩的间距的确定相关连,确定时应综合考虑。
3. 基桩的布置基桩的布置是桩基概念设计的主要内涵,是合理设计、优化设计的主要环节。
1)基桩中心的最小中心距。
根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)第3.3.3条规定的基桩最小中心距,并结合承台的构造要求布置桩,使得承台面积最小2)考虑力系的最优平衡状态。
桩群承载力合力点宜与竖向永久荷载合力作用点重合,以减少荷载偏心的负面效应。
当桩基受水平力时,应使基桩受水平力和力矩较大方向有较大的抗弯截面模量,以增强桩基的水平承载力,减少桩基的倾斜变形。
3)桩箱、桩筏基础的布桩原则。
为改善承台的受力状态,特别是降低承台的整体弯矩、冲切力和剪切力,宜将桩布置于墙下和梁下,并适当弱化外围。
4)桩端持力层选择和进入持力层的深度要求。
桩端持力层是影响基桩承载力的关键性因素,不仅制约桩端阻力而且影响侧阻力的发挥,因此选择较硬土层为桩端持力层较为重要;其次,应确保桩端进入持力层的深度,有效发挥其承载力。
进入持力层的深度除考虑承载性状外尚应同成桩工艺可行性相结合。
三、预应力管桩施工中产生问题原因分析1. 单桩承载力不满足设计要求1)预制桩施工挤土效应造成桩体上浮。
预应力混凝土管桩虽为中空,在沉桩过程中桩端处部分土体能够进入到管桩内部,实测资料表明,一般黏性土中施工管桩土芯长度能够达到桩长的1/3,即称“土塞效应”,桩体排开的土体不可能全部进入管桩腔内或被压缩,挤土作用也是非常明显的。
由于挤±效用必然会造成表层土体的上浮,对于长桩(一般超过20m)由于桩下部进人硬土层较深,发挥嵌固作用,桩体的上浮不明显;而对于短桩,由于未进人深部硬土层,桩体随着浅层土体的上浮而上浮,工程实倒表明短桩比长桩更易发生桩体上浮事故。
由于桩体的上浮必然会造成试桩过程中变形加大承载力降低。
2)恢复期短桩周土未充分固结。
预应力混凝土管桩在沉桩过程中必然会造成桩周和桩端一定范围内的土体的扰动,土的侧阻力和端阻力都有所降低。
随着土体的重新固结,桩侧阻力和桩端阻力不断增加。
实测资料表明桩施工完2个月后,桩侧阻和端端阻应均有增加趋势。
为了获得较高承载力一般桩施工完成后要闻歇一定时间再检验承载力,称间歇期或恢复期。
《建筑桩基技术规范》(JGJ94―2008)、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007--2002)均规定了预制桩承载力检测间歇期,但一些建设单位为了赶工期未按规范执行,造成承载力不足的假象。
3)持力层局部缺失或变软。
预应力管桩优点是桩身强度高,为充分发挥管桩优势,一般选择较硬土层作为桩端持力层,不合理或取样间距过大,对持力层的起伏未查清,使得桩施工时已达设计桩长,很明显未达到要求的持力层,不能满足设计要求的贯入度。
2. 桩位偏差过大预应力混凝土管桩施工过程中应严格控制桩的偏位,如果桩偏位过大,超过规范规定限值,设计变更加大承台刚度及其配筋,或者加大基础梁刚度和配筋,这将给施工单位造成不必要的经济损失。
产生桩位偏差过大原因主要有:桩过密产生挤土效应。
密集群桩施工过程中很容易产生挤土效应,后施工的桩很容易将先施工的桩挤偏。
一般采取经常复测桩位的方法来避免桩产生偏位。
场地土质软,大静压机陷机。
一般超过400t静压桩机施工预应力管桩,对场地表层土的强度有一定要求,如果表层土软,未进行处理,大静压机行走过程中容易发生陷机,可能将已施工的桩压偏。
为避免造成桩偏位,桩施工前应对场地表层土进行处理,一般采用拆房土经碾压处理即可,处理厚度不能少于50cm。
基坑开挖水平位移过大。
如果基坑开挖采取放坡方式或柔性桩支护方式,将产生较大的水平位移,土体的位移必然带动基坑内桩产生位移。
3. 桩身质量监测有Ⅲ、Ⅳ类桩根据建设单位提供的桩身质量监测报告结果,发现有Ⅲ、Ⅳ类桩,这种桩身破坏影响了桩身承载力,需要设计处理,很可能需要补桩。
出现这种问题的原因主要有:桩接头破坏。
管桩的桩长一般较长,接头多,接头部位采用焊接,因施工时焊接质量差容易在焊口处脱开,造成破坏。
桩头部位碎裂。
桩端持力层一般为岩层或较密实的粘土,最后一节桩沉桩难度最大,如果桩身质量不好,桩头很容易打裂或者碎掉。
4. 地域性特点。
沿海地区一般地下水位高,地下水会带有腐蚀性,所以在接桩处的钢构件需采用环氧树脂涂层,且施工时需带闭口桩尖,具体设计要求参见《工业建筑防腐蚀规范》。
小结:桩基工程是一繁重而复杂的过程,我们设计人员一定要考虑到每一个环节,统筹兼顾,从各方面使之合理化。
好的设计不仅仅是要保证建筑物安全,更要使设计经济合理。