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钢管桩在地基加固工程中的应用

2013-11-27 09:35| 发布者: Saiu| 查看: 646| 评论: 0|原作者: 官正国 朱俊

摘要: 针对钢管桩在建筑工程中的广泛应用,本论文结合钢管桩的特点对其在地基加固中的应用进行了分析探讨,首先简单分析了钢管桩施工的特点,在此基础上重点探讨了钢管桩在地基加固工程中的具体应用,探讨了钢管桩施工工艺,并给出了具体的基于钢管桩的地基加固施工步骤与应用方法,对于进一步提高钢管桩的基础施工技术具有一定借鉴意义。

要:针对钢管桩在建筑工程中的广泛应用,本论文结合钢管桩的特点对其在地基加固中的应用进行了分析探讨,首先简单分析了钢管桩施工的特点,在此基础上重点探讨了钢管桩在地基加固工程中的具体应用,探讨了钢管桩施工工艺,并给出了具体的基于钢管桩的地基加固施工步骤与应用方法,对于进一步提高钢管桩的基础施工技术具有一定借鉴意义。

关键词:钢管桩地基加固;施工技术

1 引言

50年代中期开始,钢管桩在国外被大量使用。由于钢材抗压、抗拉强度高,材质均匀,延性好,加工成钢管后刚性好,抗弯、抗剪能力强,作为优点十分突出的一种桩型,其综合效益也相当明显,随着国民经济实力的不断增强,高层、超高层建筑不断涌现,钢管桩应用前景将十分广阔。

本论文主要结合钢管桩的特点及其施工技术,对其再地基加固工程中的应用技术进行详细分析探讨,以期从中能够找到合理有效的钢管桩施工技术应用方法,并以此和广大同行分享。

2 钢管桩施工特点分析

钢管桩与其它类型的钢桩比较,钢管桩的贯入能力,抗弯曲的刚度,单桩承载力和接长焊接等方面都有明显的优越性。钢管桩打入地层时,其端部可敞开或封闭。端部开口时,易于打入,但端部承载力较封闭式为小。必要时钢管桩内可充填混凝土。钢管桩造价较高,但由于它本身的优越性,已逐渐引起国内工程界的重视。钢桩与混凝土桩比较,价格较高,抗腐蚀性能较差,须做表面防腐蚀处理。具体的特点如下:

l) 承载能力大

钢管桩目前大多采用1%号低碳钢,材料的抗压、抗拉、抗剪强度很高,加工成钢管后抗弯能力很强,在持力层好的地质情况下选用,可以大大地发挥其受力特性,提高单桩承载力,减少布桩数量、缩小基础承台尺寸。对抗震区及风荷载较大的地区或较高的建筑物,选用该桩型也可大大发挥其抗水平荷载能力强的特点。

2) 规格多、选用余地大

目前定型生产的钢管桩直径有318.5-2500mm,达几十种规格,壁厚6.925mm,且同管径有多种壁厚,可根据受力情况,选用几种合适的规格同时使用,使强度充分利用,以满足安全经济要求。一般情况下,桩各节均采用相同壁厚,有时为使桩进入较硬的持力层,需加大锤重并增加锤击数,对承受较大冲击的上节桩,可适当加大壁厚。

3) 桩长易调整、浪费少

钢管桩常规每节长6m,采用焊接接长,当持力层埋深变化时,根据沉桩实际情况可以任意切割或焊接,切割部分还可以接到其它钢管桩上,不会象其它桩型造成浪费,并可以准确控制桩顶设计标高,对施工极为有利。

4) 挤土有限、对周边影响少

钢管桩大多采用敞口式,加之管壁薄,压桩过程中土可以进入桩身,形成土塞效应,从而降低挤土和表土隆起,减小土的扰动,降低对场地周边设施的影响。在旧城改建或周边己有建筑物的情况下,采用其他打入式桩,挤土非常明显,常常不能使用;采用钻孔灌注桩,虽可以解决挤土问题,但泥浆常污染场地及运输线路的城市道路,在大力提倡美化城市环境的今日,使用也大受限制。而采用钢管桩则不存在此类问题。并可以在小面积场地上进行非常密集的施工。

5) 施工速度快

钢管桩每节采用焊接,焊后1分钟即可压桩,接桩方便、间歇时间短,桩身强度高,对坚硬土层能较轻易穿透,在常规情况下,桩就位后就能正常压桩,很少碰到土层难以穿越而需人工加以处理的情况,相对而言可节约工程费用,因而其综合经济效益高。

3 钢管桩在地基加固工程中的应用

3.1 钢管桩在地基加固中的施工工艺

制定施工顺序前应对工程性质、地质资料、桩的特点(桩的规格、布局情况、密度、工程量),地貌环境、设计要求、工程期限以及拟采用的施工机械等等予以切实掌握,综合分析,然后规划打桩施工。

由于大量桩体的逐渐打入土中,造成地基的压缩,土密度的增高,桩周围的土向侧向及垂直方向位移,形成打桩场地的沉陷或者隆起,而且波及的范围较广钢桩的截面积较小,钢管桩下端开口,与其它打入式实心桩体相比,挤土量较其它类型实心桩为小,但毕竟仍存在一定的挤土量,这些挤土影响,也会造成已打好桩的位移,和对周围地下管线及建() 筑物的危害。因此,合理安排钢桩施工顺序,将有利于保证桩的施工质量与打桩进度,这对桩数多、桩距密的群桩基础尤为重要。

因此,选择基于钢管桩的地基加固施工顺序的基本工艺是:

(1) 对桩数少的基础或条形基础:

Ø  先长桩后短桩;

Ø  先实心桩后空心桩;

Ø  先小直径桩后大直径桩。

(2) 对桩数多、桩距密的群桩基础:

除遵照上述原则外,尚须注意

Ø  先打中间桩,逐渐向外围扩展;

Ø  往后退打;

Ø  处于桩机回转半径范围内的桩可安排在同一流水范围内;

Ø  桩机运行路线较短,移动次数少;

Ø  桩机下铺设的厚钢板要布置得当,尽可能做到多留出些样桩数,减少倒运钢板作业。

3.2 基于钢管桩的地基加固措施应用

为了使本论文的探讨更具有针对性和应用性,这里以实际的钢管桩基加固工程为例进行分析探讨。该工程是论文作者曾经参加过的一个建筑物基础地基加固。工程场地位于已完工并正在使用的建筑物中,施工场地空间狭窄,考虑到施工机具的可操作性及对临近建筑物和环境的影响,结合场地地质条件、原基础及上部结构现状等,本工程桩基加固可采用钢管桩进行加固,在需要加固的桩基部位加钢管桩,桩径中140Inln,钢管按I000Inln的间距开花眼,钢管桩内灌注水泥砂浆,钢管桩上部做梁对原桩基进行抬、挑或托换处理。

施工工序为:地面开挖——钻机就位、钻孔——放置钢管——沉放注浆管洗孔、注压水泥砂浆——回填基坑土至适当高度——浇筑混凝土垫层——制安浇筑加固梁——回填土方。

机具施工空间

由于建筑物底层高2.10,净空不够,施工时先破除现有底层地面,向下挖除1.50-2.00,并对施工设施进行改造,钻机机械立架高改为3.2,来配备1.00-1.50长的钻杆。

根据施工场地高度,每节钢管长度控制为2.0-3.0m,钢管两端制作丝扣,每节利用丝扣连接,并加三点焊。

②上部软弱层及岩溶内的护壁

可采用泥浆护壁,针对地层具体情况及时控制泥浆稠度,砂土层中成孔时泥浆比重控制在1.1-1.3,砂石中成孔时泥浆比重在1.3-1.5,为防止泥浆比重大而“糊粘”可掺适量分散剂FCL;制定合理的钻压和钻进速度,确保孔壁形成一定厚度的泥浆护壁层,减少塌孔等事故。

钻孔坍塌

仔细分析后查明原因和塌孔位置,然后可采用粘土回填至塌孔位置,待孔壁稳定后,加强泥浆稠度,加高水头,重新钻进;或塌孔严重时可采用跟进套管护壁成孔。

钻孔偏斜

用枕木设置工作平台,保证其足够的稳定性和平整度,使操作时不发生位移和摇晃,确保钻杆的垂直度。之后钻孔倾斜,应在偏斜处往复扫孔、修正,如纠正无效,可在钻孔内回填粘土至偏斜处上部0.5m,再重新钻进。

钢管桩内注浆

采用HB80/10型挤压式注浆泵,通过镀锌管下至孔底,首先压注清水洗孔,至清水溢出后再注水泥砂浆,当孔口溢出纯水泥砂浆时,才停止注浆。注浆过程中对每根桩孔注浆量、注浆时间等认真观测,发现有水泥砂浆流失时,采用多次、间隔性注浆,直至注满。并可根据情况在水泥砂浆中加入适量的水玻璃。在岩溶空间较大且充填物较少或无充填物段钢管桩不开花眼,以减少水泥砂浆的流失。

4 结语

基础是建筑物的重要组成部分,它对建筑物尤其是高层建筑来说非常重要。大量的工程应用表明,正常设计和施工的桩基础能很好地满足高层建筑对基础的受力、变形和稳定性的要求,若在设计或施工过程中受到不正常因素的影响,就会造成桩基质量事故,从而给建筑物造成不良的甚至严重的后果。本论文对钢管桩在地基加固工程中的应用进行了分析探讨,提出了具体的利用钢管桩实现的地基加固应用,对于进一步提高钢管桩施工技术及其应用具有很好的借鉴和指导意义。

 

参考文献:

[1] 程良奎等.岩土加固实用技术[M].北京:地震出版社,1994.

[2] 龚晓南,岑仰润.真空预压加固软土地基机理探讨[J].哈尔滨建筑大学学报,2002,35(2):

[3] 章克凌.地基基础施工技术[M].北京:机械工业出版社,2002.

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