对复合载体夯扩桩的设计计算中应注意的问题探讨

管理与探索对复合载体夯扩桩的设计计算中应注意的问题探讨雷芸湘 广东省英德市建筑设计院有限公司 广东 英德 513000摘 要：本文着重对复合载体夯扩桩的设计计算中控制取值一般为10～15cm;对于粘性土，三应注意的问题进行了介绍，并提出了一些设计经击贯入度控制取值一般为15～25cm。验，给广大设计者做为参考。由于复合载体夯扩桩承载力的计算采用关键词：复合载体夯扩桩；基本原理；承载力设地基土修正后的承载力,而地基土每一层并计；沉陷计算不在一个标高,是起伏变化的，故复合载体夯扩桩的设计桩长并非一个常数,是随土层1、复合载体夯扩桩的基本原理复合载体夯扩桩由二部分组成: 上部的变化的。实际施工时,桩长以达到设计持力钢筋砼桩身和下部的复合载体。它采用细长层作为控制标准,设计验算单桩承载力应以锤夯击成孔,将护筒沉到设计标高后, 细长土层最不利的钻孔处的土层进行计算。锤击出护筒底一定深度后分批向孔底内投入3、单桩承载力设计3.1 单桩竖向承载力计算填充料和干硬性混凝土, 并用细长锤反复夯根据规程[1],复合载体夯扩桩的单桩竖实、挤密, 在桩端形成复合载体,最后放置向承载力特征值计算公式为：钢筋笼,灌注桩身砼而成桩。Rα=upΣqsiαli+qpαAe （1）复合载体夯扩桩的最大特点是通过夯击式中qsia为桩侧阻力（kPa）,qpα为填充材料, 对桩端土体进行挤密加固,扩大复合载体下地基土经深度修正后的地基土桩端面积,大幅度提高桩基承载力。影响复体承载力特征值(kPa),Ae为等效计算面积合载体夯扩桩竖向承载力的最大因素是被加（m2）。固的桩端持力层的性质,此层土应具有一定3.1.1 桩侧阻力qsia的承载力,良好的挤密性,并有足够的厚度、对于普通桩基来说,qsia是单桩承载力稳定的层面和适宜的埋深。的一个很重要的因素。对于复合载体夯扩2、桩长的确定复合载夯扩桩设计桩长的确定要考虑上桩,由于其特殊的扩展基础受力形式,其主部结构的荷载和桩端土层情况两个因素。既要承载力由载体基础承受,大量的计算与施要满足上部结构的荷载要求，还要便于施工经验证明,复合载体夯扩桩桩侧的qsia较小,复合载体夯扩桩基础的受力和变形主要工。复合载体夯扩桩持力层可以为可塑～硬依靠等效扩展基础下土体的受力和变形,且塑状态的粘性土以及粉土、砂土、碎石土，考虑承台下群桩的相互影响,在计算单桩承而载体所在的加固土层可以为经过确定为稳载力时桩侧摩阻力一般可以不予计算,取定的所有土层。当软塑状态的粘性土、素填upΣqsiαli=0。3.1.2载体基础下地基础土承载力特征土、杂填土和湿陷性黄土经过试验确定为稳值qpa定可靠的土层时也可作为桩端被加固层。qpa为复合载体下持力层地基土经深度由于复合载体夯扩桩由桩身与复合载体两部分组成,故复合载体夯扩桩桩长分为有修正后的地基承载力特征值，即为等效扩展效桩长和实际桩长，实际桩长为有效桩长与基础下地基土承载力特征值。对于地基土承载体深度之和,载体下端土体为复合载体持载力的修正深度并非是桩长本身的修正，建筑物基底埋深与桩长深度之和,如下图1所力层，载体所在土层为加固土层。普通桩基设计桩长的确定主要考虑桩侧示,承载力深度修正计算按现行地基规范： fa=fak+ηdγm(d-0.5) （2）摩阻力和桩端持力层,而复合载体夯扩桩桩式中:ηd为地基承载力深度修正长的确定主要考虑持力层土性和有效桩长（等效深基础的等效计算深度）。有效桩长系数:γm为载体基础计算深度以上地最终应通过计算来确定,当计算承载力不满基土的加权平均重度,地下水位以下取足设计要求时,在不影响施工质量的情况下浮重度(kN/m3)；d为等效基础埋置深可以通过调整三击贯入度或持力层深度达到度,d=d1+d2+L+L1,L1根据地质情况和填料设计承载力的要求。对于砂土，三击贯入度略有差异,经大量数据统计分析,一般取L1=2.0m。对于单桩承载力,计算时只考虑深度修正,而不考虑整体基础的宽度修正。 图1 等效基础计算示意图基础埋深d1一般自室外地坪面算起。在填方整平地区可自填土地面算起，但填土在上部结构施工完成后时,应从天然地面标高算起。对于地下室采用箱形基础或筏基时,基础埋深深度自室外地面标高算起,采用独立基础或条形基础时从室内地面算起。当建筑物存在主裙楼一体结构,主楼结构承载力修正时的d1可按基础底面以上范围内的荷载按基础两侧的超载考虑,当超载宽度大于基础宽度的两倍时,将基础折算成土层厚度作为基础埋深,基础两侧超宽度不等时,取折算深度中较小的值。3.1.3 等效计算面积Ae复合载体等效计算面积即为载体等效基础的计算面积。由于复合载体夯扩桩与普通夯扩桩受力机理与施工方法不同,其等效计算面积也不一致。普通夯扩桩施工过程中采用提护筒夯击挤压混凝土,形成混凝土矿大头。复合载体夯扩桩的载体采用填料夯击桩端土体密实后形成,故载体的形成来源于重锤对桩端土体的夯击挤密,其面积的确定要考虑桩端下的挤密土体和影响土体，这是复合载体夯护夯扩桩与普通夯扩桩的最大区别。对于不同的土体,由于土性不同,扩展基础的施工也不同。砂土、粉土由于挤密效果较好,可以充分利用其挤密效应,成孔到设计标高后少填料或不填料进行夯击，通过夯击产生的应力波在土体中扩散,使土体颗粒重新排列密实,到良好的挤密效果和较高承载力;对于含水量高的粉质粘土或粘土,适当填料可以提高土体密实度，当填料186

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管理与探索和夯击能量过大时,施工中容易造成土体结构破坏,降低土体的承载力,也容易形成橡皮土而影响对土体的挤密效果。故对于该类土应控制填料,合理利用干硬性混凝土对桩端的扩底作用。等效计算面积Ae 并没有精确的计算公式,但与三击贯入度密切相关,规程JGJ/T135-2001中给出了不同土性中三击贯入度为10,20和30cm对应的桩径为Φ410mm的复合载体夯扩桩桩端的等效计算面积。当设计三击贯入度介于10cm和30cm之间时,可以采用插入法进行计算,当设计三击贯入度小于10cm时,等效计算面积可以选用三击贯入度为10cm的等效计算面积乘以增大系数。具体增大系数的值应根据当地地质情况和设计经验而定。4、单桩水平承载力计算桩在水平荷载下的破坏主要有两种:桩身应力超过允许应力而出现桩身强度破坏;桩侧土出现屈服破坏。对于高配筋率的混凝土桩或钢桩,由于桩身抗弯刚度较大,随着荷载增加和桩的水平位移,桩侧土的应力逐渐增大,当应力增大到一定值后桩侧土达到屈服被挤出,出现塑性破坏;当桩配筋率较低时,桩顶的嵌固约束使桩身的最大弯距出现在桩顶以下一定深度处,随着桩顶荷载增加,桩身最大弯距处相继出现屈服而形成塑性铰,桩的承载力达到极限。由于复合载体夯扩桩都按构造配筋,配筋率一般为0.20%～0.65%,故以桩身强度破坏作为水平承载力的控制参数,其承载力计算公式为： (3)式中:γm 为截面模量塑性系数;ft 为混凝土抗裂设计强度(N/mm2)；W0为桩身换算截面的受拉边缘的截面模量(m3);H0 为水平荷载(N);νm为最大弯距系数;α为水平变形系数;An 为桩身换算面积(m2);SN为桩顶轴向力影响系数。5、桩基的沉陷计算和软弱下卧层的验算5.1 沉降计算对以下三种建筑物，采用复合载体夯扩桩,应进行沉降验算：①地基基础设计等级为甲级的建筑物；②对沉降有严格要求的建筑物；③体型复杂或桩端以下存在软弱土层的乙级建筑物。普通混凝土灌注桩由于桩身混凝土在荷载作用下变形很小，可以忽略不计，故桩基础沉降计算深度从桩端载体底面开始计算；复合载体夯扩桩由于桩身与普通混凝土桩身一致，桩身变形忽略不计，载体由夯击密实的土体和干硬性混凝土和填料组成,通过实际开挖观测,载体为与桩身相连的一直径约2～3m的胶状硬体,刚度很大,故计算时也忽略掉载体的变形,变形计算从复合载体端部开始算起。载体深度一般取2.0m,沉降计算简图见图2,按下式计算： (4) 式中:ψs为沉降经验系数,根据地区沉降观测资料及经验确定;n为桩基沉降计算范围内所划分的土层数;Esi为第i层土的压缩模量(MPa);ai-1,ai分别为第i-1,i层土地面深度范围内平均附加应力系数。 图2 复合载体夯扩桩沉降计算简图对独立承台下布桩的基础： (5)对墙下布桩条形承台梁基础：(6) 式中△R为等效计算距离(m),根据地质情况而定,一般为0.6～1.0m。５.2 软弱下卧层的验算当持力层下存在软弱下卧层时应进行下卧层承验算,计算公式为： σz＋yiz≤qukw/yq （7）式中:qukw为软弱下卧层经深度修正后的地基承载力特征值;γi为软弱下卧层顶面以下各土层重度的加权平均值;γq为地基承载力分项系列;σz为软弱层顶面的附加应力,根据复合载体夯扩桩的受力,其计算： (8)式中θ为桩端硬土层的压力扩散角，L0,B0 为桩外边缘矩形积边长，t为载体底距软弱层顶面距离。参考文献：[1] 复合载体夯扩桩设计规程(JGJ/T135-2001)上接P178好的效果。ⅲ.对于正常注水井先实施周期注水，在减少注水量的半周期内，按周期注水实施，然后关井3天，在开井过程中按分层开井实施（重点分析）。周期注水与分层开井相结合的可行性理论分析由于周期注水适用条件与分层开井类似，且周期注水注水减少的半周期为低渗透层向高渗透层注水，此阶段对低渗透层有利，而重复增加注水的半周期是由高渗透层注向低渗透层的，对低渗透层的作用小，因此我们预计取消增加注水的半周期而改为实施分层开井，这样整个过程就都是向低渗透层注水，将对调整低渗透层注水差起到更好的效果。结合方式：周期注水减少注水量的半周期+停注3天+分层开井4、结论4.1分层开井选井标准ⅰ. 适用于多油层非均质严重的油藏，油层发育非均质性越严重， ⅱ. 层间渗透率级差越大，存在一定层间矛盾ⅲ. 存在欠注现象（可以是个别小层欠注，全井不欠井）ⅳ. 适用于水质变差地层污染、水驱见聚影响造成聚合物阻塞毛细孔道、渗透率极差影响造成层间矛盾长期激化上述原因井，但泵压低和砂体发育不好井不适用。4.2分层开井要求关井时间ⅰ.任何长期关井ⅱ.3天以上的短期关井4.3可与分层开井结合的技术项目ⅰ.长关井大修、侧斜后开井ⅱ.正常井重配、周期注水、测试调整、细分、层段调整上接P302全井的注入剖面。层段、细分类：由于很多水井分层时，某些层段内高渗透层和低渗透层间隔其中，层内注水呈现指进，因此，此类井有细分、层调潜力的，将高渗透层和低渗透层单卡出来，合理调整配注，并按上面的方法分层开井，对治理层内矛盾和全井吸水状况会有更要依法惩处，罚当其罪。这样，就能使腐败分子为自己的腐败行为所付出的巨大代价而感到震惊和后悔，更能警示后来者望而却步，不敢重蹈覆辙。总之，建立健全有效地揭露腐败问题机制研究工作意义重大。让我们振奋精神，锐意进取，求真务实，扎实工作，不断推动廉政建设和反腐败工作的深入开展，为构建社会主义和谐社会而努力奋斗！参考文献：1.胡鞍钢、过勇，《公务员腐败成本—收益的经济学分析》，经济社会体制比较，2002（4）2.郑利平，《腐败的经济学分析》，中共中央党校出版社，20003.汪丁丁，《关于腐败的经济学分析》，战略与管理，2000（12）SCIENCE&TECHNOLOGY FOR DEVELOPMENT

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