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挤扩支盘灌注桩的研究与工程应用

来源:233网校 2008-11-30 09:01:00
    五、工程实例:
    近十年来使用挤扩支盘桩的工程主要有三种类型,一是工业厂房,二是高层建筑,三是多层建筑。其中前两种类型占绝大多数。有些工程地质情况很差。如天津塘沽的淤泥质软土地区,河漫滩和黄河冲积层等,地耐力很低,有些工程地下情况复杂,管网密布,场地狭小,但使用挤扩支盘桩后效果都很好。 
    1、工业厂房
    实例1、北京四环制药厂:
    北京四环制药厂新建分厂位于良乡镇南关开发区。首期工程项目为合成车间、锅炉房及食堂,基础工程均采用挤扩支盘桩基础,由核工业部第二设计院设计,完成挤扩支盘桩558根,主桩径φ400mm,设一个底承力盘及一组十字分支。盘径960mm,有效桩长7.0m,单桩承载力标准值450KN,桩身砼强度等级C20,主筋6φ14.由于该桩桩径小,盘径大,使底盘承载力充分发挥。工程用凝土量约640m3,折合单方砼完成承载力比较如下:
    普通钻孔灌注桩为80.15KN/m3,支盘桩为394.7KN/m3
    若采用普通钻孔灌注桩耗用混凝土3100m3,约需造价240万元。
    桩基工程采用挤扩支盘桩新技术后,取得了良好效果,节约投资约50%.由于该地区地下水位较低,采用螺旋钻成孔施工速度快,每日完成40-50根柱,工期提前一个月。桩的盘位调节性能好,竖向系载力、抗拔力大、稳定性好,抗震性能良好,结构工作安全度高。由于首期工程采用支盘桩效益显著,二期工程桩基700余根仍全部使用扩挤支盘桩。
    实例2、河南焦作万方铝业公司电解铝车间:
    河南焦作万方铝业公司电解铝车间属于一般重型厂房,安装有天车,厂房为单层单跨排架结构,跨距25.5米,长度342米。设计单位是贵阳铝健设计研究院,共有平行的两座厂房。场地位于太行山山前冲积平原前缘和广阔的黄河冲积平原接壤。土层为粉质粘土、粉土、粘土,没有好的持力层。原设计采用长9米的350mm的方形预制桩1506根,单桩极限承载力为850KN.后改为长17.2米,直径500mm的挤扩支盘桩548根,单桩及限承载力为3400KN.方案改定后,桩基础造价由524万元降到250万元,节约52%.在天津滨海电厂、新郑电厂、洛阳热电厂和湖北二汽冲压车间等工业厂房采挤扩支盘桩后,取得了很好的效果,节约了大量资金。
    (二)高层建筑
    实例3、天津市塘沽金宝大厦(现更名为宝泰大厦)。
    本工程为框剪结构,地上15层,地下1层,埋深5.00米,荷重相对较大,场地土质为中软场地土,属Ⅲ类场地。静止水位埋深0.8~0.9米,潜水类型。场地埋深5.0米处为淤泥质粉质粘土,承载力低,压缩性高,物理力学性质差。地层结构描述①0-1.8米为杂填土,②1.8-17.3米为淤泥质粉质粘土,③17.3-26.7米为粉质粘土,④26.7-32为是粉质粘土、粉土,⑤32-40.5米为粉质粘土。
    本工程勘测报告建议的桩基方案为φ800mm ,桩长19米的钻孔灌注桩,其承载力标准值为1124KN,折算单方砼完成极限承载力标准值Qvc=118KN/m3.经中国市政工程华北设计研究院经技术经济比较采用挤扩支盘桩,设计桩径700mm,四个承力盘,盘径1500mm,桩入土深度40.0米,单桩承载力标准值4200KN(静载试桩结果),折算成单方砼完成极限承载力Qvc=242KN/m3.
    与原方案相比,挤扩支盘桩节约了大量砼及钢筋材料,降低造价20%,同时,由于大大减少了钻孔深度,从而显著地提高了施工速度,且沉降变形小,桩基稳定性好等优点也很突出。
    本工程两根试桩于1995年12月底完成,所有工程桩于96年初完成,大厦全部建成后,经测量其最大沉降为33mm,而且整体沉降均匀(在当地一般高层建筑的沉降约10cm)工程质量及施工速度,受到甲方、设计及协作方的一致好评。
    实例4、天津万顺温泉花园
    万顺温泉花园位于天津市河西区宾水道与五号路交口处,2栋31层的商住楼,高度110米,1栋15层的写字楼,高度50米,天津建筑设计院设计,桩基基础,柜剪结构,为了进行经济技术分析,优化设计,进行了6组静载试桩(3组普通灌注桩,3组挤扩支盘桩)。普通桩桩径600mm,有效桩长33米,支盘桩桩径700mm,有效桩长33米,沿桩身设4个1600mm直径的承力盘及一个十字分支。天津建筑设计院出具的检测报告指出33米长普通桩极限载力标准值为3500KN,Q-S曲线为陡降型。挤扩支盘桩Q-S曲线为缓变型,对应Qo=7700KN时,其沉降更移量仅为23.18、27.88mm,满足设计提出的Qw=7700KN要求,原设计普通钻孔灌注桩由于单桩承载力低,直径600mm的桩间距小于1.6米,布桩困难,改为支盘桩后,做到柱下、筒内布桩,承载力分布更加明确合理,减少了底板厚度及配筋量,不仅大量减少了桩基造价,且大量节省了混凝土及钢筋用量。目前,该工程已全部竣工,沉降约2厘米。
    实例5、天津市和平区新文化花园
    新文化花园位于天津市和平区南市荣业大街,一期工程3个组团建筑面积约30万平方米,为层高15至24层不等的高级商住区,采用挤扩支盘桩,其中占总桩数60%的是直径φ=650mm,桩长L=19m的承载桩,沿桩设2个承力盘,盘径1600mm,1组十字分支,单桩承载力设计值Rd=2700KN;φ=450mm,L=19.5米的承载桩,沿桩身设2个承力盘,盘径960mm,一组十字分支,单桩坚向承载力设计值Rd=1250KN,这部分桩占总桩数的20%.另外20%的挤扩支盘桩为抗拔桩,这是由于挤扩支盘桩的特殊造型和成型时的静力挤土作用使桩体能更紧密地和桩周土结合,形成良好的桩土共同工作体系,能有效地提高桩的承载能力和嵌固效果,从而提高桩的水平承载力和抗拔承载力,因此,挤扩支盘桩作为抗拔桩和支护桩其优势非常显著。新文化花园中抗拔桩设计为φ=450mm,L=21m,两个承力盘,盘径960mm.抗拔800KN.
    采用挤扩支盘桩比普通灌注桩节约投资30%.
    实例6、海口欣安花园写字楼工程
    该工程位于海口市南宝路中医拐弯处东侧,面积约4.33万m2,楼高96.8米,地上26层,地下2层,共28层,是目前海口机场区最高的建筑物,采用框剪结构,总竖向荷载720000KN,基础形式为挤扩支盘桩(主楼部分)一层板筏,该楼土层特征为;
    ①中 砂:平均厚度5.27米,中蜜状态,上部稍湿,下部饱和。
    ②粘 土:饱和、中密、层厚7米,工程性质较差。
    ③中砂层:饱和、中密、层厚7米,主要由中粗砂和少量细砾粉粒组成,有地下承压水,工程性质稳定性较差。
    ④粘土层:可塑、中~高压缩性,工程性质较差。
    ⑤粉 砂:层厚4米,稍~中密,饱和、中压缩性。
    ⑥中粗砂互层:饱和、中密,有地下承压水,该层分布均匀,工程力学指|考试|大|标较好,被选为桩端持力层。
    该建筑场地类别为Ⅲ类,中软场地土类型,原设计为ф800mm钻孔灌注桩,桩长40米,单桩承载力标准值3000KN,Qvc1=300KN/m3.为节约投资,缩短工期,减少沉降,改为桩径为ф600mm,桩长23.5m,三个承力盘,二组十字分支的挤扩支盘桩方案,总桩数为397根。经三根试桩静载荷试验结果,承载力标准值>3000KN,Qvc2=740KN/m3,沉降量小,回弹率高达40%,完全满足设计要求。
    本工程节约投资200万工程,节约工期50%,质量全优。
    实例7、哈尔滨石道街——面街B楼综合楼
    本工程位于哈尔滨市石头道街与一面街交口,为18层框架结构。经多种方案比较,最后采用桩径450mm,桩长15m,并带有三个盘的(盘径960mm)挤扩支盘桩,共141根。单桩承载力标准值(静载试验)≥1600KN,完全满足原设计1600KN的要求。
    该楼地质资料及布桩如下:桩上部有2.8m位于粉细砂层(N63.5=10.3击,fK=145KPa),中部位于7.4m厚的细砂层中(N63.5=12.5击,fK=160KPa),此层设一个承力盘,下部4.8m位于中粗砂层(N63.5=18.5,fK=220KPa)中,此层设二个盘。盘间距为3.6m和4.6m,地下水位于地表以下6.1m桩顶处。
    原设计为压力注浆无砂混凝土灌注桩,桩径600mm,桩长18.0m,总造价100万元,采用挤扩支盘桩后,单方砼完成极限承载力Qvc为521KN/m3,节约造价28.1%.
    (三)多层建筑
    实例8、北京发展大厦管理楼
    北京发展大厦有限公司投资兴建的管理楼工程,位于北京东三环北路五号,为四层框架结构,一层为停车场,本大楼位于原22层大厦南侧,地面标高38~39.05米,场地窄小,中部有5米×8米×9米的化粪池。
    工程地质情况较为复杂,地表下10.6米为原大厦回填土,这层土不计侧阻力。埋深17.5米及22.7米分别为⑤层粉细砂层和⑦层中细砂,其它为粘性土或粉质粘土层。
    本工程由北京市建筑设计院设计,原桩径为600mm,桩长23.5米的泥浆护壁成孔的砼灌注桩,单桩承载力标准值为800KN,总桩数70根,但因场地狭小,地下管网密布,给设计布桩及施工带来极大困难,本楼基础经多次研究最后决定改用承载力大、沉降小、工期短且经济的挤扩支盘桩。
    布桩方案基本上为单桩单柱,共设1#桩17根,ф0.7×23.5米,三盘二支,单桩承载力标准值3500KN,⑦层为度盘持力层;2#桩6根,ф0.716.5米,单盘方案。单桩承载力标准值为1700KN,⑤层为持力层,若遇⑤层缺失时,可增加一盘。总桩数由70根减少到23根。
    本技术施工工艺简单,常规工法成孔后,下入支盘成型机械形支盘,再进入下一道常规工序,即下钢筋笼、导管及灌注水下砼。
    本工程提前70%工期,节约30%投资。普通灌注桩单方砼完成极限承载力438KN/m3,挤扩支盘桩大于1174KN/m3.现场整洁,做到文明施工。工程质量优良,获得国家建筑质量监测中心,投资方、设计单位及监理公司的一致好评。
    六、结语
    1.挤扩支盘桩是通过改进成桩工具,以达|考试|大|到改善桩受力和作用机理为目的的新型桩基,是桩基工程一项重要新技术、新成果,这一工法的出现弥补了普通灌注桩,预制桩等多种缺欠,使桩基技术大大向前发展。
    2.挤扩支盘桩一般可应用于建(构)筑构承载桩基、抗拨桩基、基坑支护桩以及建筑物增层改造桩基、复合地基处理以及桥梁桩等工程领域。
    3.适用多种地基土质,填土、粘性土、粉土、淤泥与粘土及粉土交互层地基,砂土或砂卵石地基等。采用挤扩支盘桩都可取得较好效果。可在水下砂土中挤扩成扩大桩头。
    4.挤扩支盘桩受力机理明确,竖向承载能力高,受荷变形小,抗震性能良好,使结构设计方案忧化;由于其独特的技术形式,有效缩短工期,节省原材料30%-70%,致使工程造价大幅度降低,改良施工作业环境,降低劳动强度,且工程质量稳定、结构工作安全度高。
    总之,挤扩支盘灌注桩技术,为桩基工程提供一种新手段、新方法,能适应更复杂的建筑工程要求,是我国桩基工程技术的一枝新秀,一种更为合理的桩型,为桩基的“武器库”中,增添一个新成员。今后必将得到更广泛的应用与发展。
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