复合载体夯扩桩技术介绍(1)

复合载体夯扩桩技术的介绍北京波森特岩土程有限公司2005年9月25日杨启安报告内容一、复合载体夯扩桩工艺的介绍二、复合载体夯扩桩的设计三、近年来复合载体夯扩装技术的拓展复合载体夯扩桩的介绍1.1复合载体夯扩桩的工艺复合载体夯扩桩作为一门新的专利技术，它选择下部层位稳定、土性较好的土层作为被加固土层，以桩端土体为研究对象，利用重锤冲击成孔、沉管，当沉管到设计标高时，对桩端连续进行填料、夯实操作，并用三击贯入度作为控制指标（三击贯入度为锤重35kN，上提6.0m，自由落体时贯入的深度），再填以干硬性混凝土或水硬性材料进行夯实，使桩端以下深度为3～5m、直径为2～3m约10m3的土体得到最有效的加固挤密，自上而下形成了由干硬性混凝土（水硬性材料）、填充料、挤密土体和影响土体组成的复合载体，然后再放置钢筋笼、灌注混凝土形成复合载体夯扩桩，如图1。1.2复合载体夯扩桩剖面示意图图11.3复合载体夯扩桩的受力机理从受力上分析，复合载体夯扩桩是一个扩展基础。桩身可以等效为类似于柱的传力杆件，复合载体等效为传递荷载的载体基础。采用承台梁和复合载体夯扩桩的基础，其受力即可以等效为条形基础的受力；采用独立承台，复合载体夯扩桩的受力可以等效为柱下一独立基础的受力；采用满堂布置的复合载体夯扩桩，则其受力可以等效为筏板基础的受力1.4复合载体夯扩桩的受力传递1.5载体基础的载荷试验桩号孔径直径（mm）钻孔深度（m）填料砖数量（块）三击贯入度（cm）1#3704.548082#3704.5380123#3704.532013施工控制参数1.6复合载体夯扩桩技术的优点和缺点1.无须基坑开挖和降水，减少了工程量。2.单桩的承载力大幅度提高，是同等桩长、桩径的普通灌注桩的单桩的承载力的3-5倍，可以通过调整施工参数（填充料、三击贯入度）来调整载体基础的承载力。不同施工控制参数对应的Q-s曲线桩号桩径(mm)桩长（m）持力层填砖（块）三击（cm）1#4105.2粉砂30052#4104.0穿粘土进粉土460123#4102.7粘土层48594#4104.0------------------直杆3.复合载体夯扩桩实际受力时，载体基础、混凝土桩身和承台（梁）一起组成了一个空间受力体系，该体系能调节施工中某些局部缺陷引起的桩基础上力的不均匀分配，而使原本不均匀的地基经过夯击处理后，土性变得更均匀，减少了建筑物的不均匀沉降。4.该技术可消耗大量的建筑砖块、混凝土块等建筑垃圾，施工中无须泥浆护壁，无泥浆排出，保护了环境。5.施工成本低，节省施工造价。缺点：1.挤土桩，施工时对周围建筑或管线产生挤土效应。2.有振动，临近有居民楼时，施工会受到一定限制。1.7复合载体夯扩桩施工工艺复合载体夯扩桩施工工艺1)在桩位处挖直径等于桩身直径、深度约为500mm的桩位圆柱孔，移机就位；2）提起夯锤后快速下放，使夯锤出护筒，入土一定深度；3）用副卷扬机钢丝绳对护筒加压，使护筒底面与锤底齐平；4）重复2）、3）的步骤，将护筒沿垂直沉入到设计深度；5）提起夯锤，通过护筒投料孔向孔底分次投入填充料，并进行大能量夯击；6）填充料被夯实后，在不再填料的情况下连续夯击三次并测出三击贯入度，若三击贯入度不满足设计要求，重复5）和6）的步骤，直至三击贯入度满足设计要求为止；7）通过护筒投料孔再向孔底分次投入设计需要的干硬性混凝土，并进行夯击；8）放入钢筋笼；9）灌注桩身混凝土。1.8复合载体夯扩桩的经济优势复合载体夯扩的经济优势来源于两个方面：一.由于复合载体夯扩桩施工中一个重要的材料为建筑垃圾，建筑垃圾成本低，堵大大降低了造价；二.由于复合载体夯扩桩单桩承载力高，在相同上部荷载下，采用复合载体夯扩桩可减少桩的长度和数量，故降低了成本，与常规地基处理技术相比能节约造价15-30%。1.9复合载体夯扩桩的使用范围只要在地面下一定深度存在设计要求的持力层，不超过25m，理论上都可以采用该技术。2复合载体夯扩桩的设计2.1.复合载体夯扩桩的设计控制参数：载体基础埋深和等效基础面积Ae；a基础埋深的设计即为载体持力层的选择。b复合载体夯扩桩等效载体计算面积与三击贯入度密切相关。2.2设计步骤：确定桩长和桩间距；计算单桩承载力；桩身强度验算；沉降验算；下卧层验算；承台设计。2.3单桩竖向承载力特征值可用下式估算：Ra=Up∑qsiali+qpa·Ae式中：Ra——单桩竖向承载力特征值；UP——桩身断面周长（m）；qsia——桩侧第i层土的侧阻力特征值；li——桩身穿越第i层土的厚度（m）qpa——复合载体下地基土经深度修正后的地基持力层承载力特征值；Ae——根据三击贯入度查表。2.4桩身混凝土强度的验算桩的承载力应满足桩身混凝土强度的要求，桩身强度应符合下式要求：Q≤0.7fcAp式中：Q——相应于荷载效应基本组合时单桩的竖向力设计值；fc——混凝土轴心抗压强度设计值，应符合现行国家《混凝土结构设计规范》的规定；Ap——桩身截面面积。qwukizqz/)2)(2()(2)(00000tgtBtgtAlqBAGFisikkkzσ——作用于软弱下窝层顶面的附加应力，γi——软弱层顶面以上各土层重度（地下水位以下取浮重度）按土层厚度加权平均值；z——地面至软弱层顶面的深度；qwuk——地基土极限承载力标准值；fa——软弱下卧层经深度修正的地基承载力特征值；A0、B0——等效基础的长、短边长θ——桩端硬持力层压力扩散角。aizfz2.5软弱下卧层的计算2.6复合载体夯扩桩沉降计算式中：s——桩基最终沉降量（mm）；Ψs——沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定；Po——对应荷载准永久组合压缩层顶部的附加压力；n——桩基沉降计算范围内所划分的土层数；zi、zi-1——复合载体底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m)；ai、ai-1——第i层土、第i-1层土底面深度范围内平均附加应力系数，可按；Esi——桩基沉降计算范围内第i层土的压缩模量(MPa)，按实际应力范围取值；A——承台面积(m2)Dh——承台埋深（m）nisiiiiisEzzps11103复合载体夯扩桩技术的拓展3.1大直径复合载体夯扩桩和小直径复合载体夯扩桩桩径从原来的400mm-450mm拓宽为300mm-800mm，单桩承载力从原来的1000kN拓展到最大可达4000kN。大直径高承载力的复合载体夯扩桩拓宽了该技术的应用范围，该技术是建设部科技成果，既可以适用于工业与民用建筑，还可以应用于市政、桥梁等基础对承载力的要求。黄村大直径桩试验桩号桩径（mm）桩长（m）三击（cm）填砖（块）干硬性混凝土（m3）1#40010.081080.32#40010.081050.33#40010.091050.33.2扩顶复合载体复合地基该技术是一种采用复合载体技术施工复合地基的施工工艺，这样既发挥了单桩承载力，又利用了桩间土，适用于浅层地基土承载力较好的地基。为充分发挥复合载体夯扩桩承载力高的特点，施工时对桩顶部一定范围内的桩身进行扩径，以便将上部荷载更多地传递到复合载体夯扩桩。扩顶复合地基3.3采用预应力管桩复合载体夯扩桩该技术用预应力管桩代替了普通复合载体夯扩桩的混凝土桩身，避免了施工过程中造成的缩径，且该技术施工速度快，施工质量易保证，尤其在上部存在淤泥层的海地区，该技术具有极高的应用价值，现在已经在北京、江苏等地区开始采用。3.4复合载体抗拔桩该技术将桩身钢筋伸入复合载体中，充分利用复合载体的抗拔力，这样虽然复合载体夯扩桩桩身较短，但仍可获得较大的抗拔力。年关于复合载体技术的增刊谢谢！