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微型钢管灌注桩设计与施工微型钢管灌注桩是一种适用于复杂地质条件和空间受限环境的地基加固技术,广泛应用于建筑物基础、边坡支护、桥梁工程及既有结构的补强加固中。该技术结合了钢管桩与灌注桩的优点,具有施工灵活、承载力高、扰动小等优势。
微型钢管灌注桩一般采用直径在100~300mm之间的钢管,通过钻孔或振动下沉方式植入地层,随后在钢管内部插入钢筋笼并灌注混凝土,形成复合受力桩体。其设计需综合考虑地质条件、荷载要求、桩长桩径及布置形式等因素,通常采用静载试验或经验公式确定单桩承载力。
施工过程中,首先进行定位放样和钻孔,随后插入钢管并清孔,接着放置钢筋笼,最后采用压力灌注方式注入水泥浆或细石混凝土,确保桩体密实性和结构强度。相较于传统桩基,微型钢管灌注桩对场地要求低、施工噪音小、工期短,并可有效避免塌孔、缩颈等问题。
该技术已在城市地下工程、山地建筑、老旧基础加固等领域取得良好应用效果,是现代岩土工程中一种高效、环保的地基处理方式。
2微型铜管灌注桩的采用
本工程堤岸悬飘段采用预制梁板结构,在人行 道上设钻孔灌注桩来平衡抗拔。预制梁的支承桩选 型需考虑以下几个方面:原堤岸修建的时间较早, 有的堤岸还是采用木桩基础,因此不考虑直接利用 原堤岸承压;不能破坏原堤岸的结构;为了不影响 航道水流,不考虑贴着堤岸挡土墙的位置在江中设 桩;原堤岸修建时间已久,为了堤岸不发生局部失 稳的情况,不采用冲击力、振动力大的施工方法; 沿堤岸内侧有供电电缆、电讯电缆、给排水管等市 政设施。 因此,经过多方面的比较,最后采用微型钢管 灌注桩(见图1)
图1珠江堤岸景观工程悬飘段平面示意
此种桩为一种“小径高强”的桩型,具有穿透 能力强、桩径小、桩横截面单位面积承载能力高、 施工方便、适用于施工场地狭窄、地下地质结构复 杂的场地施工等优点。为了不穿破挡土外墙,以免 漏浆。在设计上将此桩中心定在离原堤岸边500mm 的位置上。
3微型钢管灌注桩的设计
3.1微型钢管灌注桩的工作机理
微型钢管灌注桩受荷载后,钢管起双重作用, 纵向受压承受荷载,环向受拉约束管内水泥浆桩 体,桩体在受到侧向约束下,横向变形受到阻止, 形成三向受压的应力状态,水泥浆桩体抗压强度大
幅度提高,桩身水泥浆的承载能力也相应提高。钢 管外侧的水泥固结体能够保护钢管,增加桩身摩擦 力,提高耐久性,由于钢管与水泥浆的共同作用, 即提高了其截面承载力,也改善水泥浆的脆性性 能,大大提高了抗弯刚度,从而减少了桩身因长细 比较大而发生纵向弯曲失稳的可能性,允许桩采用 较大的长细比。 钢管桩的承载力由两部分组成,一是桩周地基 土的摩阻力,这部分首先作用于钢管外侧的水泥浆 固结体,然后通过水泥浆固结体与钢管之间的界面 粘结力传递到钢管,最后才由钢管、水泥浆共同分 担。另一部分是基岩提供的桩端端承力,桩端端承 力则由桩底基岩承载力和桩周基岩粘结力共同组 成,由于桩周摩阻力在数值上远小于桩端端承力, 并且两者之间存在时间上的不同步性,所以桩的承 载力主要由桩端端承力提供。
3.3微型钢管灌注桩的计算
本工程拟采用成孔Φ220mm的钢管桩,桩长 暂定为20m,桩身进入中风化岩层4m,钢管为 Φ168mm×6mm的无缝钢管,桩身填充材料采用 水泥浆高压灌注,水泥浆强度为20MPa。(见图
.1计算桩身稳定系数Y
此桩按桩顶铰接,桩底嵌于岩石内的模型来计 算
m=4.5mN/m bo=0.9 (1.5d+0.5) =0.9× (1.5×0.22+0.5)=0.747m E=2.2×10+N/mm²=2.2×10N/m²
3.1.3计算单桩竖向承载力设计值R
Quk=Qs+Qx =入 sμ∑qal,+入 pqpkAp =781kN R= Qux/1.65=473kN 式中:入s侧阻挤土效应系数 一桩端闭塞效应系数
因此单桩竖向承载力设计值取450kN。本工程 预制梁在堤岸产生的压力为738kN,因而在每根梁 下设两根钢管桩就能满足要求。同时,本工程为了 增强桩的防腐能力,将钢管的壁厚取为8mm,并 且还在钢桩的外表面涂两层防锈漆。
4.3微型钢管灌注桩的施工难点
成孔是微型钢管灌注桩的施工难点。由于堤岸 墙身大部分为花岗石条石组砌而成,其基础为抛石 散石)堆填而成,且堤岸墙身石缝和间隙较多, 桩孔内泥浆稠度受到珠江河水的涨退影响,泥浆还 会从条石间隙及河床处泄漏而产生流失现象。施工 时采用相应的技术措施 4.3.1遇到坚硬层,如花岗石块体、混凝土地面, 采用金刚石钻头钻进成孔。 4.3.2钻进抛石层时,由于石块松动,容易发生卡 钻地下车站防水施工质量培训讲义ppt(61页),或提起钻杆再次下钻时抛石受潮水涨退影响引
5微型钢管灌注桩的实施效果
直接在花岗石条石砌筑的堤岸钻孔,穿透3.5m 厚花岗石砌体、3m厚抛石层、砂层和淤泥层,进 入中风化岩层,桩长20m~24m。经现场进行随机抽 验,抽3根钢管灌注桩作静载试验,对钢管灌注桩 施加试验荷载为设计值(450kN)的2倍,桩沉降 量均未超过5mm,且卸载后回弹率高,桩承载力能 达到设计要求,保持了珠江堤岸的原状,对于城市景 观和传统风貌起到积极的保护作用,既没有破坏沿堤 岸内侧铺设的市政设施,又确保了沿江路的交通畅 顺。
本工程沿江中路悬飘试验段现已投入使用了三 年多,基本满足了设计和使用要求,应用效果比较 满意。微型钢管灌注桩具有桩径小、承载力高、 租 身质量可靠等优点,在特殊工程中是一种很好的新 型桩型。