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抗拔管桩的承载力及结构构造
王离
(广东省土木建筑学会,广州510160)
摘要:结合广东省标准《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》的修订,对抗拔管桩单桩竖向抗拔承载力的确定以及抗拔管桩的结构构造包括桩身结构、接头、桩头与承台的连接作了较详细的介绍,提出了具体的质保措施,可供抗拔管桩的制作、设计、施工、监理和检测等人员参考。
关键词:抗拔管桩;单桩竖向抗拔承载力特征值;电焊接头;机械啮合接头;桩顶填芯混凝土
中图分类号:TU525 文献标识码:A 文章编号:1000-4637【2008)04—32—05
0 前言
在建筑工程中尤其是无上部结构的地下室以及地下停车场、污水处理池、深井泵房、船坞、人防和地铁工程;高耸结构如输电线铁塔、电视塔、烟囱的基础;锚锭基础以及在水平力作用下出现上拔力的建(构)筑物基础,如码头、挡土墙等,都有可能遇到工程结构的抗浮抗拔问题。
抗浮抗拔措施视具体情况而定,型式种类多样,最常见的是设置锚杆和抗拔桩。常用的抗拔桩型式主要有钻(冲)孔灌注桩、预制方桩和预应力管桩等。
抗拔管桩在广东乃至全国可说方兴未艾。据统计,广东现有管桩生产厂约55家,近五年来,每年生产销售管桩总量均在7000万延米以上,2007年多达9748万延米。建筑工程中用得最多的是 4()0和 5()0管桩,约占总销售量的75%左右。目前管桩基础90%以上是承受压力为主的承压桩,抗拔桩的数量不到总应用量的10%。但抗拔管桩只要在质量保证的前提下,会显示出其施工方便、工期短、造价便宜等许多优点,大有发展前途。可以预计,随着人们对抗拔管桩认识的不断加深,其应用量会逐年增多。本文重点对抗拔管桩的承载力计算及其结构构造,结合修订广东省标准《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》(以下简称新广东规程)的体会,作一些介绍和探讨。
1 抗拔管桩的单桩竖向抗拔承载力
抗拔管桩竖向抗拔承载力应根据桩身与桩周岩土的总抗拔摩阻力以及桩身抗拉强度的大小来确定,取两者中较小者。
抗拔管桩竖向抗拔承载力特征值
其确定方法有以下3种:通过现场竖向抗拔静载试验确定;通过经验公式进行计算;通过高应变动测法进行估算。
通过现场抗拔静载试验确定
重要的工程或经验不足、地质条件复杂的地区,单桩竖向抗拔承载力特征值应通过现场抗拔静载试验确定,抗拔试验桩的数量,试验的开始时间、试验加载方法、加载终止条件等,各种地基基础设计规范或桩基检测技术规范都有规定,可按要求进行操作。
广东各地近几年来做了许多根管桩的抗拔静载试验,下面列出某工地用机械啮合接头连接的3根Φ400AB型PHC桩的试验资料。桩采用D50柴油锤施打。典型土层从上至下依次为:素填土()、饱和粉细砂()。可塑粉质粘土()、硬塑粉质粘土()、全风化泥质粉砂岩()、强风化泥质粉砂岩()。其试验结果见表1。
表1 管桩的抗拔静载试验
桩号桩径桩入土单桩抗拔最大上抜残余上抜特征值对应单桩极限抗
/mm 长度/m 力特征值/KN 量/mm 量/mm 的上抜量/mm 抜承载力/KN
1 400 300 ≥600
2 400 300 ≥600
3 400 300 ≥600
从表1可看出,在这样的地质条件下Φ400管桩的抗拔承载力特征值达300KN时,桩顶的上扒量很小(<),啮合接头的抗拔位移也是很小的。
通过试验公式进行计算
单桩竖向抗拔承载力特征值计算,新广东规程推介如下经验公式:
Rta = UpΣλi·ξsi·q sia·l i +
式中 Rta ——单桩竖向抗拔承载力特征值;
Up ——管桩桩身外周长;
λi ——抗拔摩阻力折减系数,;
ξsi——管桩第i层土(岩)的侧阻力修正系数值;
qsia ——管桩第i层土(岩)的侧阻力特征值,-1取值;
l i ——管桩穿越第i层土(岩)的厚度;
Gp——管桩自重设计值,地下水位以下部分应扣除水的浮力。
表2抗拔摩阻力折减系数λi
土岩的类别λi
强风化岩、花岗岩残积土 -
砂土 -
粘性土、粉土 -
砂土和粘性土中的抗拔摩阻力折减系数广东规程取值较其他规范大一些,是因为管桩挤土效应大、穿透和入岩能力强的缘故。
通过高应变动测法进行估算。
高应变动测法可以测出承压桩的竖向抗压极限承载力,还可以提供桩侧摩阻力和桩端阻力值等数据与信息。从理论上讲,承压桩的桩侧摩阻力