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    巖土工程師:巖土工程中預制樁與灌注樁在的應用
    2016-08-31 09:25:34

    隨著我國國民經濟的高速增長,建筑業也得到了蓬勃的發展,各大城市高樓林立,大型公共建筑、工業廠房不斷涌現。為提高天然地基的承載能力或加固軟弱地基, 以滿足建筑物上部荷載的要求,確保建筑物(構筑物)的工程質量,樁基的使用已日益普及,現結合我們的工作,談些對樁基應用的心得。
      1  常見樁的類型
      1.1摩擦型樁
      1.1.1摩擦樁  外部荷載主要通過樁身側表面與土層之間的摩擦阻力傳遞給周圍的土層,樁端只承受部分荷載,一般不超過10%。如打在飽和軟土地基和松砂地基中的樁。這類樁基的沉降較大,穩定時間也較長。
      1.1.2端承摩擦樁  在外部荷載作用下,樁的端阻力和側摩阻力都同時發揮作用。如穿過軟弱地層嵌入較堅實的硬粘土和砂、礫持力層的樁。這類樁的側、端阻力所分擔荷載的比例,與樁徑、樁長、土層的摩擦系數以及持力層的承載力有關。
      1.2端承型樁
      1.2.1端承樁  外部荷載通過軟弱土層,由樁身直接傳給樁端的基巖,樁的承載力由樁端基巖提供,一般不考慮樁側摩擦阻力的作用。如武漢長江大橋的管柱基礎。
      1.2.2摩擦端承樁  樁頂荷載主要由樁端承受,如通過軟弱土層樁端嵌入基巖的樁,由于樁的長細比很大,在外部荷載作用下,樁側摩擦阻力也起到部分作用,但樁側阻力小于樁端阻力。
      1.3按樁身材料分類
      1.3.1砼樁
     ?、兕A制砼樁  可在工廠集中生產,也可在場地附近預制。一般為400 ×400或500 × 500,單節長
      10米左右,現南京廣泛使用的預應力砼薄壁管樁,外徑為Φ350~Φ500,壁厚60~80,管長7m~11m等。在南京的小高層建筑中已被廣泛應用。
     ?、诠嘧㈨艠?nbsp; 是用樁機設備在施工現場就地成孔或采用人工挖孔,在孔內放置鋼筋籠,其深度和直徑根據工程地質勘察報告,由設計單位確定。在南京各類建筑中也已廣泛地使用。
      1.3.2鋼樁  主要采用型鋼和鋼管兩大類,作臨時支擋結構或長期性的碼頭工程。H型鋼和I型鋼
      樁則主要用作支承樁。鋼管樁則由各種直徑和壁厚的無縫鋼管制成。H型鋼樁,在南京模范馬路穿越玄武湖隧道工程中作基坑支護樁使用,上海寶鋼曾使用直徑為900的鋼管樁。
      上述幾種樁型中,較 常用的為預制樁和就地灌注樁。
      2  預制樁的特點和適用條件
      2.1預制樁的特點
      2.1.1樁的單位面積承載力較高。
      由于其屬擠土樁,樁打人后其周圍的土層被擠密,從而提高地基承載力;
      2.1.2樁身質量易于保證和檢查;適用于水下施工;樁身砼的密度大,抗腐蝕性能強;施工工效高。因其打人樁的施工工序較灌注樁簡單,工效也高;
      2.1.3預制樁單價較灌注樁高。預制樁的配筋是根據搬運、吊裝和壓人樁時的應力設計的,遠超過正常工作荷載的要求,用鋼量大。接樁時,還需增加相關費用;
      2.1.4錘擊和振動法下沉的預制樁施工時,震動噪音大,影響周圍環境,不宜在城市建筑物密集的地區使用,一般需改為靜壓樁機進行施工。
      2.1.5預制樁是擠土樁,施工時易引起周圍地面隆起,有時還會引起已就位鄰樁上浮。
      2.1.6受起吊設備能力的限制,單節樁的長度不能過長,一般為10余米。長樁需接樁時,接頭處形成薄弱環節,如不能確保全樁長的垂直度,則將降低樁的承載能力,甚至還會在打樁時出現斷樁。
      2.1.7不易穿透較厚的堅硬地層,當堅硬地層下仍存在需穿過的軟弱層時,則需輔以其他施工措施,如采用預鉆孔(常用的引孔方法)等。
      2.2預制樁的適用條件
      2.2.1持力層上覆蓋為松軟土層,沒有堅硬的夾層;
      2.2.2持力層頂面的土質變化不大,樁長易于控制,減少截樁或多次接樁;
      2.2.3水下樁基工程;
      2.2.4大面積打樁工程。由于此樁工序簡單,工效高,在樁數較多的前提下,可抵消預制價格較高的缺點,節省基建投資;
      2.2.5工期比較緊的工程,因已在工廠預制,縮短工期。
      3  灌注樁的特點和適用條件
      3.1特點
      3.1.1適用于不同土層;
      3.1.2樁長可因地改變,沒有接頭。目前鉆孔灌注樁的直徑已達2.OM,有的樁長達88M,如上世紀80年代修建的濟南黃河斜張橋的鉆孔灌注樁直徑為1.5M,長達82-88M;
      3.1.3僅承受軸向壓力時,只需配置少量構造鋼筋。需配制鋼筋籠時,按工作荷載要求布置,節約了鋼材(相對于預制樁是按吊裝、搬運和壓樁應力來設計鋼筋);
      3.1.4單樁承載力大(采用大直徑鉆孔和挖孔灌注樁時);
      3.1.5正常情況下,比預制樁經濟;
      3.1.6樁身質量不易控制,容易出現斷樁、縮頸、露筋和夾泥的現象;
      3.1.7樁身直徑較大,孔底沉積物不易~干凈(除人工挖孔灌注樁外),因而單樁承載力變化較大;
      3.1.8一般不宜用于水下樁基。但在橋樁(大橋)施工中,有采用鋼圍堰(大型橋梁)中進行水鉆灌注樁施工,如南京長江二橋橋樁施工時,采用大直徑圍堰,然后在圍堰中進行水鉆灌注樁施工的工藝,確保了樁基施工的質量。
      3.2灌注樁的適用條件
      3.2.1沉管灌注樁  此類樁的適用條件基本同預制樁?,F已廣泛用于南京的多層住宅中,有時采用單打,有時采用復打工藝,主要依據土層的松軟程度和單樁承載力來決定;
       3.2.2水鉆孔灌注樁  此類樁除了在碎石土、自重濕陷性黃土、礫石層中不宜使用,其余土層基本均適用。目前,對單樁承載力較大的高層建筑、大跨度工 業廠房、大型橋梁等工程中,基本使用了水鉆孔灌注樁。如南京的"華泰證券大廈"、建設中的南京奧體中心、已建成的南京*會議展覽中心、南京長江大橋等大 型工程中均采用了這種樁型;
      3.2.3螺旋鉆孔灌注樁適用于基本無地下水,且樁長有一定限制,一般不能穿過卵礫石層,這種樁形屬非擠土型干 鉆孔樁,不需要泥漿護壁,因此施工周期比水鉆孔灌注樁要短,現場無泥漿污染。如現施工的南京地鐵指揮中心工程,使用了這種樁型。還有機動洛陽鏟成孔灌注 樁,其適用條件基本同螺旋鉆孔灌注樁,此樁在小高層建筑中使用較廣,如南京市公安局干警宿舍樓樁基工程。
      3.2.4人工挖孔灌注樁  此樁適用于地下水較少,對~要求特高,如有害氣體、易燃氣體、孔內空氣稀薄等,尤其在有地下水時需邊抽邊挖,因此對漏電保護等也有特殊要求。人工挖孔灌注樁不適宜用于砂土、碎石土和較厚的淤泥質土層等。
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