帶樁節(jié)填砂預(yù)應(yīng)力管樁在軟土地基中的三重作用鄒宗煊

帶樁節(jié)填砂預(yù)應(yīng)力管樁在軟土地基中的三重作用溫州長(zhǎng)城基礎(chǔ)工程有限公司鄒宗煊一、摘要二、新樁型的必然性三、新樁型的結(jié)構(gòu)、制作和施工四、工程實(shí)例五、靜載荷對(duì)比試驗(yàn)六、軸力測(cè)試七、大幅度提高承載力的作用八、改良樁周土促進(jìn)軟土脫水固化作用九、防止地下水對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕作用一、［提要］通過工程實(shí)例介紹帶肋填砂管樁(ZL20031227200.0)在軟土中的三重作用，該樁樁尖擴(kuò)大、樁身帶肋、樁側(cè)填砂，能提高單樁承載力40-60%，降低造價(jià)，打樁引起的孔隙水壓力增高得到及時(shí)釋放，促進(jìn)軟土脫水固化，克服管樁樁身上浮、偏位和斷樁現(xiàn)象。在沿海鹽堿地區(qū)，樁身噴涂改性瀝青，能防止地下水腐蝕鋼筋與混凝土。

二、新樁型的必然性

1.隨著大規(guī)模圍海造地，大量沿海灘涂被數(shù)米厚吹砂或吹泥所復(fù)蓋，巨厚的灘涂淤泥與吹上的泥含水量高達(dá)80-110%，雖經(jīng)塑料插板或堆載或預(yù)壓等初級(jí)地基處理，僅地表數(shù)米強(qiáng)度得以提高，數(shù)米以下高含水高靈敏度的淤泥，采用鉆孔樁難成孔，或成孔后灌混凝土?xí)纬伞按蠖亲印?，充盈系?shù)成信增長(zhǎng)，采用管樁則出現(xiàn)移位、上浮等質(zhì)量問題目。競(jìng)其原因因淤泥中水排不出，要將高含水的淤泥中水快速排出，只有塑料板與砂，而經(jīng)濟(jì)實(shí)用的應(yīng)該是砂。2.在渤海灣等大片新建到圍海灘涂或大片鹽堿地中，地下水SO42-、CO22-、HCO3、CL-對(duì)鋼筋與混凝土具有腐蝕性。如河北滄州華潤(rùn)渤海新區(qū)熱電工程場(chǎng)地地下水8個(gè)水樣品，經(jīng)河北省水環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中心檢測(cè)，在評(píng)價(jià)報(bào)告(編號(hào)HSB2009WJW066)中稱，該場(chǎng)區(qū)地下水PH值5.70-6.93，偏酸性，含CL-142521.1-51052.3，含SO42-13038.4-6047.1,對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)是強(qiáng)腐蝕，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋是弱腐蝕，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)是中等腐蝕。由此設(shè)計(jì)了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的帶肋填砂管樁或帶肋填砂預(yù)制樁(ZL20112)。三、新樁型的結(jié)構(gòu)、制作和施工1.樁的結(jié)構(gòu)

1.1樁尖擴(kuò)大頭：其直徑等同肋，大于管樁樁徑10-12cm，分開口型和閉口型；1.2帶肋管樁（圖2）：樁身直徑400-600mm，肋間距2m，肋高10-12cm，肋外側(cè)寬10cm，肋設(shè)排水孔；1.3樁周填砂：樁周填砂以干砂為佳，或砂礫、或細(xì)顆粒建筑垃圾，當(dāng)樁尖擴(kuò)大頭或肋擠開土層，在樁周形成10-12cm寬的空腔時(shí)，砂靠自重連續(xù)充填，充盈系數(shù)在90%以上。

帶肋管樁帶肋管樁四.工程實(shí)例4.1概況：該樁首次在溫州大學(xué)行政信息中心的裙摟基礎(chǔ)中使用，中心平面為185m長(zhǎng)的弧形板式建筑，地面12層，地下一層，建面2.8萬(wàn)M2,框剪結(jié)構(gòu)，裙樓2層。

裙樓樁基采用填砂管樁，樁徑Φ一400，樁長(zhǎng)34m。樁尖擴(kuò)大頭與肋直徑為600，肋間距2m,持力層為④層圓礫層。4.2場(chǎng)地土層特征（下圖）：場(chǎng)地自上而下土層為：①粘土層：可塑～軟塑狀、高壓縮性；②淤泥層：流塑狀、高壓縮性；③粘土層：中壓縮性；④圓礫層：中密狀為主；⑤粘土層：高壓縮性；⑥圓礫層：中密狀為主，層厚1.30～6.60m；⑦粘土層：高壓縮性；⑧礫砂層：稍密—中密狀；⑨粘土層：高壓縮；⑩粘土夾中細(xì)砂：中壓縮性；⑾粉質(zhì)粘土：可塑狀，中壓縮場(chǎng)地土層特征圖4.3填砂管樁的設(shè)計(jì)⑴.基本假定：a)樁頂承受全部荷載，b)樁和土的剪切面發(fā)生在填砂與土交界面的土的一側(cè)，因此，樁側(cè)阻力和樁端阻力估算以樁尖擴(kuò)大頭或肋直徑為計(jì)算。⑵.單樁豎向承載力特征值按下式估算：Ra=λ×（qpaAp+upqsiali）式中Ra─單樁豎向承載力特征值；qpa、qsi─端阻力、側(cè)阻力特征值；Ap──樁大頭截面積；up─樁肋直徑計(jì)算的周長(zhǎng)；li─第i層土的厚度；λ─安全儲(chǔ)備的折減系數(shù)，取0.7。填砂榴管樁窯樁身互強(qiáng)度處還應(yīng)秒滿足多樁的貫承載漫力設(shè)項(xiàng)計(jì)要顛求：Q≤戶Ap吉fc噴ψc式中Q─相應(yīng)塑于荷塑載效膝應(yīng)基敗本組敬合時(shí)夕的單浩樁豎殘向力能設(shè)計(jì)受值；fc─混凝金土軸膝心抗但壓強(qiáng)訊度設(shè)陸計(jì)值請(qǐng)；Ap火─樁身垂橫截戶面積致；ψc──工作輸條件由系數(shù)年，取0.凈75。五、士靜載念試驗(yàn)為了閱了解液填砂彼管樁阿受力表機(jī)制助與提詠高承磁載力天的幅雜度，練結(jié)合基常規(guī)址工程盾驗(yàn)樁若分別腳在裙料樓A、B、C三區(qū)舍各選腫一根糧填砂病管樁儉，在飄主樓大區(qū)選鞭一根離普通青管樁枝共4根樁巧進(jìn)行辰軸力戴測(cè)試歡和靜碧載試圾驗(yàn)，挺編號(hào)累為試點(diǎn)樁1、2、3、4。根窄據(jù)單喪樁承吐載力保特征聽值估橋算，可填砂社管樁送比普動(dòng)通管暫樁承鋼載力睛提高40蕩%，試盼樁1、2、3極限辣承載志力估料算為20灘00念KN，試吸樁4極限傘承載在力為18兼00治KN。<3蹄>試樁癢曲線S（mm）(a通)拉Q-賣S曲線(b織)折S-lg劇t曲線試樁-1靜荷樹載試絡(luò)驗(yàn)曲莫線S（mm）(a色)藏Q-徹S曲線(b沿)沾S-lg土t曲線試樁-2靜荷超載試絞驗(yàn)曲舌線(a防)妹Q-恩S曲線(b礎(chǔ))間S-lg舒t曲線試樁-3靜荷蔽載試轉(zhuǎn)驗(yàn)曲愈線S（mm）(a娛)書Q-漫S曲線(b貞)撤S-lg扁t曲線試樁-4靜荷彩載試透驗(yàn)曲科線S（mm）溫州厘大學(xué)魯行政樓信息跳中心為與建揉工學(xué)援院?jiǎn)我珮稑O娛限承尊載力倦表工程名稱樁號(hào)樁徑（mm）樁長(zhǎng)（m）設(shè)計(jì)極限承載力（KN）最大加載值（KN）累計(jì)沉降量（mm）殘余沉降量（mm）極限承載力（KN）樁型行政信息中心試樁1φ4003413302217.649.28*26.50＞2217擴(kuò)大頭管樁試樁2φ4003413302100.035.50*23.80＞2100試樁3φ4003413302217.623.5213.14＞2217試樁4φ5003418001801.850.4727.16＞1801PTC500（70）建工學(xué)院辦公樓547#φ500361210121037.7725.94＞1210631#φ500361160116023.2215.06＞1160588#φ500361156115627.9419.84＞1156建工學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓338#φ500341309130937.7228.60＞1309438#φ500341309130918.7711.43＞1309489#φ500341309130921.2214.30＞1309（*戒試樁-1、-2加載11級(jí)時(shí)愉的累郵計(jì)沉爐降量暫分別進(jìn)為39深.2弱3和26筑.1降0m返m，為都了得掠到更良多資撤料，處繼續(xù)筍加載帶至樁旨架一籃角開吃始上釀抬傾膏斜為疫止）、4根樁盤靜載Q-種S曲線卻中，3根φ4恐00填砂來管樁Q-兔S曲線渡近似釘，極您限值>2什10軟0K陰N，高嗓出φ5最00普通楊管樁襪極限晚值25茶%。由擊表1看出匪，同飄樣沉查降23～45銹mm填砂赤管樁年試樁揉的承委載力酷比緊頓鄰的龜溫大角建工蹲學(xué)院偵辦公才樓同字地層旗、同所樁長(zhǎng)爽的試54程7、63向1、58名8號(hào)φ5摘00普通狠管樁裳極限追承載揚(yáng)力提濤高30～50護(hù)%。應(yīng)力矩計(jì)設(shè)葬置：在需艱靜載刃的主身樓φ5肚00管樁翁與裙刪樓三連根帶拴肋管然樁的對(duì)管腔蘆中埋貸設(shè)鋼桌筋應(yīng)陽(yáng)力計(jì)類，在踏管樁形的管腎腔內(nèi)銹第一惑層對(duì)細(xì)稱設(shè)窯置4只應(yīng)努力計(jì)跡，計(jì)歪算樁晉身彈素性模外量參，埋叛設(shè)位偏置在較地表智下1m。樁屆身其兩它部壩位對(duì)溉稱設(shè)險(xiǎn)置2只，晶每層誼應(yīng)力鞠計(jì)布蜘置于下土層園分界蕉面，老樁端染設(shè)置2只，鄙樁端桑以上4倍樁涂徑范宅圍處乎再設(shè)贊置2只應(yīng)鋤力計(jì)膜。應(yīng)力果計(jì)埋期設(shè)：試驗(yàn)旱管樁宴用閉鑼口樁污尖，挪將管競(jìng)樁打半至地泉面以回上30千cm處停替錘，融把按綱層位挎焊接廢應(yīng)力韻計(jì)的攻兩根池通長(zhǎng)哈鋼筋件放入藏管樁攝空腔途中，燒間隔3m將應(yīng)寨力計(jì)牙導(dǎo)線怖與鋼魄筋綁凝扎，糞并將飼導(dǎo)線燭引出粥孔口光。六.軸力刊測(cè)試在管握樁空配腔內(nèi)渠澆注錘高強(qiáng)角度混紛凝土丈至離右管口30拜cm處，買將導(dǎo)耍線置諒于樁撤頂空寇腔中丑，用冬樁錘彩將管雀樁打?qū)χ猎O(shè)江計(jì)標(biāo)患高，猴使混黨凝土擾震動(dòng)鋒密實(shí)用，引貌出導(dǎo)近線，騾在空源腔中隙灌混渡凝土跳至管眉口。量測(cè)膊程序勺：28天后托進(jìn)行節(jié)靜載跌試驗(yàn)?zāi)?，采暈用YJ雞-X彎4靜態(tài)租電阻北應(yīng)變吳儀及宣配套妨的平弓衡箱蜂進(jìn)行煩多點(diǎn)隙量測(cè)蜂。將冒導(dǎo)線桶按編曬號(hào)自乎上而太下分膊別接侮入平活衡箱眼，加帽載前絮將各眾微應(yīng)她變值震初讀應(yīng)數(shù)調(diào)筐至“0”，加此載5，30，60，12桃0m塞in各測(cè)恰讀一古次并逮記錄僚，依撕此類鮮推樁軸它向力Pz計(jì)算登：①雙求各叼測(cè)點(diǎn)使應(yīng)力撈計(jì)讀惡數(shù)累厲計(jì)增鼻量Σ△拘R，用△R=雁△R流i狗-△釋Ri悉-1公式眨。②貢求各軍級(jí)荷動(dòng)載下頌各測(cè)鑼點(diǎn)斷者面的塌應(yīng)變?chǔ)鸥鳒y(cè)腔點(diǎn)應(yīng)葵力計(jì)敞應(yīng)變潛：用εi=σg/Eg=P站g揪/A揉gEg=kΣ濟(jì)△R/Ag榜Eg=K漿Σ△飄R公式愛。式中切：σg為樁兩頂荷跪載Po作用銀下，悲測(cè)點(diǎn)姻的鋼仙筋應(yīng)掠力（KP笨a）；Eg為鋼假筋彈廣性模捆量，幻玉一般攏取2.軟0×缺10斤8（KP近a）；Ag為鋼駝筋截魂面積霞（cm備2）；k為應(yīng)嶄力計(jì)址率定借系數(shù)都（kN/με）；K為應(yīng)鴿力計(jì)尚換算霞系數(shù)腫（1席/με），K=抱k辦/Ag拍Eg。③各障測(cè)點(diǎn)座斷面奇樁身社應(yīng)力σg具h(yuǎn)計(jì)算飽在尿樁頂貫地表盾下約1.處0m處設(shè)梁置標(biāo)被定斷怒面，麗該斷好面軸映力等輸于樁求頂荷哄載Po，并磨按上寒述方微法計(jì)分算各華級(jí)荷乏載下斃標(biāo)定悉斷面淋的應(yīng)奸變，阿獲得丸標(biāo)定膊斷面肺的應(yīng)泛力-應(yīng)變廣關(guān)系.標(biāo)定畏斷面農(nóng)應(yīng)力σ=魂P(guān)o棕/笨A撇,途A為標(biāo)溪定斷麥面截注面積(c賺m2）；歷相應(yīng)傷的應(yīng)恨變?chǔ)?皮KΣ存△R。掙④腦樁身猴各斷跳面軸撒向力Pz：用Pz=σg劑hA公式露。<4薄>應(yīng)力章計(jì)數(shù)改據(jù)曲悄線試樁-1軸力撇圖試樁-1延τz格-S冶z曲線<4殼>應(yīng)力行計(jì)數(shù)僵據(jù)曲賊線試樁-２軸闊力圖試樁-２τz喇-S斑z曲線從4根樁漫測(cè)試?yán)晒e繪制字的各染樁軸挖力圖志看,填砂含管樁甲側(cè)阻水力發(fā)粗揮遠(yuǎn)公高于斥普通傳管樁蹲，普就通管基樁樁蔥端端斧阻在侍單樁湖極限閑承載登力所嘆占比殊例大高于填因砂管尤樁，稱從而芽證明攝填砂巷管樁凱提高蕩單樁妙承載咳力潛儀力更帖大。七.填砂屠管樁核大幅雞度提矩高承鮮載力擱的作蘇用7.盜1樁尖催大頭叮的作扔用：阻樁大錫頭采役用鋼約板制吵作，底可以戰(zhàn)順利撤擠開約地下畜一般花碎石拒與土宗層，違當(dāng)持粗力層財(cái)是卵飛礫石駁層時(shí)日，樁逐大頭劉的高臨強(qiáng)度蹄能承械受持起力層復(fù)較大以的反質(zhì)力。潔樁大麥頭截進(jìn)面積圈是管吃樁截鞏面積乏的2倍，央因此駱，樁柄大頭攤在提悔高承楊載力擾占有慌明顯池優(yōu)勢(shì)墻。7.突2肋的澡作用潤(rùn)：由河于軟以土層蕉為流乓塑、駁軟塑絡(luò)或可鞭塑狀譯，高暈壓縮鬧性，火當(dāng)樁奪尖大照頭和校肋下拿沉?xí)r新擠開勸土層百形成兔空腔雕，2m間距分的肋寸保證喬了樁掉在下準(zhǔn)沉過稀程中魚樁周扇間隙來穩(wěn)定墾在10之cm，使角干砂劣憑自芬重充籠盈，賣在充供盈的夏前軟旋土無發(fā)法回贊攏。7.絨3樁周姥填砂爽的作毛用：傷樁周鋒填砂圓與管拴樁樁餃身側(cè)淚阻力怒為30遵-4反0k怒pa，而聽填砂紡與軟丈土間甩的側(cè)紗阻力防為5-嚴(yán)25咳kp殊a，當(dāng)竭樁身抓在足脈夠大均應(yīng)力許下產(chǎn)拜生切括入，渾只能憐沿最隸薄弱批的接杏合面饑切入吼。委苗托溫塌州工上程勘芹察院勁測(cè)試良四組受（樁偶周土意層分杰別為蝴淤泥乎、淤撥泥質(zhì)憤粘土芳、粘血土和洞粉質(zhì)肅粘土融四種殿）12塊按1：4比例蹲縮小塊的填覆砂管張樁在及軟土童中切丘入模都擬樣盜品試日驗(yàn)，訪模擬假的填懶砂管純樁在絮應(yīng)力除下的俗切入歸滑動(dòng)強(qiáng)面全紋部在酸填砂萄與土橡層交拋界面搞的土參層一牲側(cè)。曉因此揉，填丙砂管蕉樁承暫載力躬估算耀公式刃中的up，可鈴以按長(zhǎng)肋直辟?gòu)接?jì)窩算的仇周邊細(xì)長(zhǎng)度基，較蛇管樁捧樁身籠周長(zhǎng)痛往往察要增攝加50地%，由徐此大涉幅提圈高單兔樁承努載力損。在地壩下室蔽基坑劍中可陽(yáng)以看炸到,填砂買管樁虹外8側(cè)10籮cm厚的遠(yuǎn)填砂妥分布具均勻許盈實(shí)哭，填呀砂外懷擾動(dòng)寨的淤穿泥己章明顯截失水燒粘土諸化，校顏色之由淺萬(wàn)灰色雙變?yōu)閯祷野紊?，碌離填塊砂越確遠(yuǎn)，嬸淤泥茅顏色前越接饅近原惕色，家手指銷觸按,離填緩砂越燭遠(yuǎn)，悔土越摟軟，勁含水羅量越庸高，誤經(jīng)委托托原禾地質(zhì)勉勘察潮單位炎在Z5工程孩鉆附瘋近管抄樁填抹砂外終側(cè)0.戚05、0.嗎15、0.寧5、1.險(xiǎn)0、1.愿5m處采5個(gè)土錢樣進(jìn)土行土青工試明驗(yàn)，串其結(jié)探果如基下表2。越帖接近葛填砂柴，原琴淤泥宏的孔對(duì)隙水盛排出同越多竭，從片目前轎資料嶺可見滑打樁萌引起弱的壓搭力孔組隙水妖的釋肢出范冤圍在玻填砂第管樁膛外側(cè)0.須5M以內(nèi)毯，離旁樁超豈過1m的淤語(yǔ)泥含摔水量笛變化注不大狠。八.改良虎樁周社土層徑、促管進(jìn)軟炎土脫帆水固杏化的車作用樁側(cè)撥土固遲化溫州告大學(xué)閑行政錫信息挪中心想大樓征裙樓A區(qū)基隙坑底任淤泥階土物候理力汪學(xué)指轉(zhuǎn)標(biāo)樣號(hào)距離(m)土深度（m）含水量%濕密度g/cm3干密度g/cm3孔隙比%液限%塑限%塑性指數(shù)%液限指數(shù)%Z5-35.52.8-3.182.31.520.832.27758.329.928.21.88Z5-45.54.5-4.878.21.530.842.28257.829.828.11.72T-10.14.068.81.580.951.90251.926.327.30.78T-20.154.072.31.570..921.98155.227.527.80.97T-30.54.074.81.570.902.05057.229.527.71.64T-41.04.078.01.540.862.18257.229.728.01.70T-52.04.078.61.530.852.23557.929.828.11.73試樁-2地基假土側(cè)嗚阻力里值勘瓜察與建實(shí)測(cè)驢對(duì)比燥表土層厚度（m）勘察提供側(cè)阻力（kpa）實(shí)測(cè)側(cè)阻力（kpa）實(shí)測(cè)與提供側(cè)阻力比值標(biāo)準(zhǔn)值qs極限值qsik①粘土1～1.5122434.81.45②—1淤泥8～1551014.51.45②—2淤泥6～1271419.61.4③—1粘土0.5～32244551.25③—2粘土1～5122431.21.3④圓礫0.5～34080105.71.32⑤粘土0.5～3122430.51.27⑥圓礫1～3408097.61.22含水己量淤泥廈含水凡量與漿離填木砂層恩距離仰的變誼化曲野線九.防止雨地下冊(cè)水對(duì)悄鋼筋箱與混蠢凝土渠的腐金蝕作日用在我宇國(guó)沿鄰海存諒在的穴大片帶鹽堿貫地，驚地下扮水中SO42-、CO2-、HC爭(zhēng)O3、CL-對(duì)鋼至筋與弊混凝扇土具蹤蝶有腐刮蝕性茅，據(jù)潤(rùn)河北堂渤海個(gè)新區(qū)愛某熱主電工靈程場(chǎng)時(shí)地地奮下水日經(jīng)河須北省溫水環(huán)卡境監(jiān)海測(cè)實(shí)拜驗(yàn)中老心的樂評(píng)價(jià)蔥報(bào)告盯稱，嚴(yán)該區(qū)讀地下懶水PH值5.箏70最-6災(zāi).9阻3，含CL-14域25紫21財(cái).1均-5乞10憲52引.3，含SO42-13系03肝8.析4-棍60窯47晚.1吊,對(duì)混奧凝土酷結(jié)構(gòu)較是強(qiáng)拔腐蝕炊，對(duì)揭鋼筋悶混凝粒土結(jié)唱構(gòu)