微型钢管桩基础在工程中的应用

(整期优先)网络出版时间:2017-12-22
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微型钢管桩基础在工程中的应用

韩文博

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摘要:微型钢管桩基础因施工简便,近年在地基加固及基础补强工程得到广泛应用。微型钢管桩由于桩长径比比较大,在软弱土层中须考虑压屈作用,单桩承载力应给予折减。本文通过实际工程案例,探讨微型钢管桩基础单桩承载力的计算方法,及介绍其构造注意事项。

关键词:微型钢管桩基础;压屈作用;基础补强

引言:微型钢管桩基础施工简便,钻孔后经护壁清孔,下钢管再注浆即可成桩,施工机具对周边场地要求不高。钻孔可进入强风化岩层以下,其单桩承载力特征值可达到600kN~1000kN,在既有基础加固和补强方面拥有明显优势。但其桩长径比较大,在计算单桩桩身承载力时,须考虑周边土层约束较弱而引起的压屈作用,进行验算桩身稳定系数后折减取值。

1.项目概况

本工程位于佛山市南海区里水镇,总建筑面积约556509平方米,地上14栋高层建筑,其中5栋为50层148.05m超高层建筑,9栋为33层98.75m超高层建筑,均为剪力墙结构。带1~2层地下室,框架结构。其中某栋塔楼原设计桩基础为旋挖灌注桩基础。因局部桩承载力未满足设计要求,须进行补桩处理。综合考虑现场情况,采用微型钢管桩基础对其周边进行补强处理。

项目天然地面标高为1.37m~1.5m,桩顶标高为-0.450m,现场该桩位土质情况如下:素填土自3.22m至0.52m,层厚2.7m;粉砂层自0.52m至-7.97m,层厚8.5m;淤泥质土自-7.97m至-12.67m,层厚4.7m;强风化泥质粉砂岩自-12.67m至-44.75m,层厚32.08m。综合考虑地质因素,该孔位土质变化较均匀,土层中不存在强夹层、软弱下臥层和碎石层,钻孔施工可操作。拟设计桩底标高为-24m,桩顶标高为-0.45m,有效桩长为23.55m,持力层为强风化岩层,桩入岩深度为11.33m。

2.桩身承载力计算

采用桩径D=250mm,Q345钢管外径D1=168mm,壁厚t=5mm,C30混凝土。桩身截面示意如下:

再由《桩规》5.3.5进行单桩承载力计算,可得按此桩底标高设计,土层提供的单桩承载力可大于桩身受压承载力,故单桩承载力特征值可取812kN。

3.基础桩反力计算

采用联合承台结合微型钢管桩的方案进行补桩,桩反力通过桩身线刚度及联合承台刚度进行了重新分配。因微型钢管桩桩径与现有灌注桩差别较大,须采用有限元计算方式真实反映不同桩径及桩刚度下的反力分配。将桩基布置输入盈建科结构计算软件YJK1.8.1.0,进行桩承台有限元耦合计算,求得其桩反力如图3所示。计算结果显示,新增微型钢管桩反力均小于其单桩承载力特征值,而重分布后原灌注桩反力亦小于其原单桩承载力特征值。

4.桩身关键节点构造

因微型钢管桩为偏心受压构件,钢管在弯矩作用下,可能存在偏拉受力,须对其进行严格的构造处理,保证拉应力的传递。桩顶及钢管连接的关键节点应加强构造措施,如下图:

结束语:

(1)微型钢管桩因长径比比较大,在工程的实际应用中应验算其压屈作用后,对承载力折减使用。

(2)桩身刚度宜取全截面组合参与,得出保守值。

(3)桩侧土若有可液化土,应按规范考虑计算长度的修正,对结果影响较明显。且本工程应根据《桩规》5.3.12对承台底以上1.5米,承台底以下1.0米土层进行非液化处理。

(4)不同桩径采用联合承台分配反力的情况下,宜采用有限元计算进行真实模拟。

(5)偏心受压构件应采取有效措施加强受拉构件的连接作用。

参考文献:

[1]建筑桩基技术规范.JGJ94-2008.

[2]混凝土结构设计规范.GB50010-2010.

[3]钢管混凝土结构技术规范.GB50936-2014.

[4]商冬凡王铁成强万明苗雷强.古塔移位工程沉降控制复合地基优化设计[J].建筑结构.2016.