素混凝土桩复合地基在软基处理中的设计及应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

素混凝土桩复合地基在软基处理中的设计及应用

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：胡文盼

[导读] 摘要：素混凝土是一种比较特殊的混凝土材料结构形式，其中不涉及钢筋结构或预应力结构等，具有突出的应用价值，但同时也正是因为这种特殊的结构形式，其施工及设计难度往往比较大，很难保证其施工质量。

        化学工业岩土工程有限公司江苏南京 210044
        摘要：素混凝土是一种比较特殊的混凝土材料结构形式，其中不涉及钢筋结构或预应力结构等，具有突出的应用价值，但同时也正是因为这种特殊的结构形式，其施工及设计难度往往比较大，很难保证其施工质量。目前，素混凝土桩复合地基在软基处理中的应用越来越常见，但是很多施工单位仍对其不够了解，这显然不利于软土地基处理的顺利完成。为此，可对素混凝土桩复合地基设计进行研究，同时对施工顺序、素混凝土桩施工技术要求、施工质量控制主要措施等加以分析。
        关键词：素混凝土桩复合地基；软基处理；施工质量控制
        Design and Application of Plain Concrete Pile Composite Foundation in Soft Foundation Treatment
        （Hu Wenpan，Chemical Industry Geotechnical Engineering Co.，Ltd1，Nanjing210044，Jiangsu，China）
        Abstract：Plain concrete is a kind of special concrete material structure，which does not involve reinforced structure or prestressed structure，etc.，which has outstanding application value.But at the same time，because of this special structure form，its construction and design are often difficult to ensure its construction quality.At present，the application of plain concrete pile composite foundation in soft foundation treatment is more and more common，but many construction units still do not understand it，which is obviously not conducive to the smooth completion of soft soil foundation treatment.Therefore，the design of plain concrete pile composite foundation can be studied，and the construction sequence，technical requirements of plain concrete pile construction and main measures for construction quality control are analyzed.
        Key words：plain concrete pile composite foundation；soft foundation treatment；construction quality control
        引言
        所谓的软土指的是含水量比较大、富含孔洞结构、具有较大压缩性的土壤，常见的软土有淤泥、淤泥质土、泥炭质土等等，它们普遍为饱和状态，含水量比其液体限度更大，孔隙比比较大，因此在其上进行施工的时候，往往会遇到排水速度慢、沉降所需时间长、结构不稳定等问题，在受到外部动力影响的时候很容易发生形变。施工人员只有采取各种措施对其进行处理，才能使工程项目的稳定性和安全性得到保证，而素混凝土桩复合地基则是一种有效的处理措施。
        1素混凝土桩复合地基设计
        1.1软基处理目的
        软土地基包含淤泥、淤泥质土、泥炭质土等，它们的固结系数（见下表）各有不同，加强软土地基处理，能够让其上的建筑工程结构在后续使用中保持稳定和安全、不出现不均匀沉降等质量问题，通常来说十五年内沥青路面的沉降量可控制在三十厘米以下、小型建筑物的沉降量可控制在二十厘米以下。

        表1 软土层固结系数表
        1.2软基处理方案
        软土地基处理工作是比较复杂的，工作人员需要综合考虑软土地基的厚度、规模、技术经济性等多方面的因素，最终确定软土地基处理方案。比如说某工程中软土地基下有抛石层、具有较好的承力效果，软土层厚度在5米到15米之间，经综合考虑可利用素混凝土桩复合地基进行处理。
        1.3设计要点
        利用素混凝土桩复合地基对软土地基进行处理和加固，设计桩基础直径为40厘米，桩体材料为C15型号的素混凝土，桩顶部设置扩头桩帽。桩体的设计高度为1.9米，顶部利用土工格栅进行铺设，并垫铺四十厘米的碎石料，从而保证其稳定性。另外混凝土桩体应进入淤泥持力层一米以上，否则很难发挥应有的支撑效果。
        1.4设计计算
        （1）计算方法本设计计算采用桩网地基计算方法。（2）设计参数桩直径：400mm，正方形布置，桩顶设0.8m×0.8m正方形扩大头，扩大头厚0.3m；桩顶标高1.9m。桩间距①扩建路基范围1.8m×1.8m，桩身所在土层分别为素填土（2.0m）、淤泥（15.0～18.0m）、粘土（1.0m）；桩间距②老路基范围2.0m×2.0m，桩身所在土层分别为素填土（7.0m）、淤泥（10.0～13.0m）、粘土（1.0m）（各土层桩侧阻力特征值及桩端阻力特征值如下表）。（3）荷载桩顶荷载分为车道荷载（按10.5kPa计算）、道面结构层重（0.68×22.0=15.0kPa）、路基填土重（1.42×19.0=27.0kPa），总计52.5kPa。按桩间距①1.8m×1.8m，则单桩所受轴心竖向力Nk1=52.5×1.8×1.8=170.1kN；按桩间距②2.0m×2.0m，则单桩所受轴心竖向力Nk2=52.5×2.0×2.0=210.0kN。（4）桩顶填筑厚度。最小填土高度的计算原理简图如图1所示。经计算桩顶最小填筑厚度H 1为1.46米，桩间距2.0米且正方形布置时，最小填筑厚度H2为1.75米.

        图1 垫层和填土层厚度计算简图

        表2 各土层桩侧阻力特征值及桩端阻力特征值
        2素混凝土桩复合地基施工
        2.1施工顺序
        素混凝土桩复合地基施工比较复杂，其具体的施工顺序大致可以分成：对预计施工场地进行平整处理、将制作好的素混凝土桩体打入预定位置、制作桩帽、铺设土工格栅和碎石层、利用土方进行分层回填。
        2.2素混凝土桩施工技术要求
        第一，素混凝土桩体施工中，应首选振动沉管灌注桩技术，并结合施工实际情况和周边的土壤条件等，制订施工管理措施和全过程控制计划，在发现施工质量问题的时候第一时间进行调整，施工中如遇到比较大的石块等导致无法沉管，可利用外力对其进行处理，比如利用锤击设备使之顺利成孔，确保施工的顺利进行。第二，素混凝土桩体的材料一般为C15型号的混凝土，应确保其坍落度不小于50毫米、不大于70毫米，从而避免其支撑力不足等问题。第三，素混凝土桩的施打顺序也十分重要，相邻桩施工应隔桩跳打，采取由中心向外推进或从一边向另一边推进的施工顺序方案。最后，为了保证桩顶一段桩体强度，桩顶标高宜高出设计桩顶标高50cm，否则其后续施工可能会受到影响。
        2.3桩帽、土工格栅和碎石垫层
        （1）桩帽应与桩顶衔接，桩帽尺寸偏差应小于±20mm。（2）桩顶铺设上、下两层土工格栅，竖向间距200mm。土工格栅双向抗拉强度不小于80kN/m，下层格栅上加铺150g/㎡无纺土工布一层。（3）碎石垫层要求采用粒径15～40mm的级配碎石，分两层铺设，第一层土工格栅及土工布之上铺碎石200mm；铺第二层土工格栅后，再铺碎石垫层200mm。
        2.4施工质量控制主要措施
        第一，在正式开始施工之前需要做好场地测量工作，并根据实际情况安排场地平整施工，以此为基础确定桩体的分布位置，初步确定施工顺序。第二，要对施工技术进行试验，确认初步确定的施工顺序和桩体位置是否合理。第三，在刚开始施工的时候，工作人员需要对施工部位的高度进行观察，确认是否出现地表抬升、标高变化等情况。第四，在进行施工的时候务必要加强素混凝土的拌和，合理计算各种原材料的配比数量，在拌和结束后进行抽样检查，核对其坍落度、凝固速度等是否与设计标准相符。实际上，混凝土材料的质量决定了素混凝土桩加固地基的有效性，因此必须要做好混凝土材料的检测工作，如果发现混凝土材料的某些性能与预计情况不符，则应找出原因重新进行配置。第五，在素混凝土成桩施工中，工作人员需要将拔管速度控制在每分钟一米之内，让混凝土能够顺利地完成灌注，避免中间出现断层、气泡等质量隐患。第六，施工检测和验收同样至关重要，在施工结束四周后，可进行单桩静载试验及复合地基检测，根据《建筑地基处理技术规范》有关标准执行。
        2.5复合地基沉降观测
        第一，建筑材料的检测工作十分重要，工作人员需根据设计规范和方案要求，对预备投入使用的施工材料进行质量检验和核对，确定碎石料、水泥、添加剂、拌和料等材料的质量和批次，并对其运输数量进行综合分析，确认其是否符合施工需求。对那些不符合要求的材料应登记在册并与供货商进行沟通，获得经济赔偿或材料补偿，确保素混凝土桩施工技术的应用效果。第二，要做好低应变检测桩的完整性。对桩体实际数量的十分之一进行检测，利用低应变动力实验确定素混凝土桩是否完整，一般来说二类和二类以上桩必须占据总抽检数量的七成以上。同时，合理进行复合地基试验也十分重要，其抽检比例为0.5％。
        结语
        素混凝土桩在很多施工中都有应用，具有不可忽视的使用效果，其稳定性和质量已经在实际应用中得到了验证和认可，因此在今后的施工中，将素混凝土桩与软土地基处理相结合，也是一种行之有效的尝试和探索，素混凝土桩复合地基能够提升桩基础质量土壤结构的承力效果，形成桩土共同承力结构，避免其上的建筑结构发生大规模不均匀沉降，保证建筑结构的长久使用效果。另外它本身具有施工难度小、施工速度快等一系列优势，给素混凝土桩复合地基在软基处理中的应用提供了有力支持。
        参考文献：
        [1]罗乐，刘璘，张佑军.素混凝土桩复合地基在软基处理中的设计及应用[J].中国水运（下半月），2016，16（12）：266-268.
        [2]朱凯云，刘帅.关于素混凝土桩复合地基在深厚软土地基处理中的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2015，（32）：1406-1406.
        [3]高明军，左威龙，李净一，等.素混凝土桩复合地基在深厚软土地基处理中的应用[J].河海大学学报（自然科学版），2008，36（1）：67-70.
        [4]许源华，谭化川，刘品.素混凝土桩复合地基在路堤滑坡治理中的应用[J].交通科技，2020，（3）：53-57.