螺旋椎體擠土樁設(shè)計(jì)方法與工程應(yīng)用★

南 元 方光秀 徐嘉林 趙世范

(1.吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司延吉卷煙廠，吉林 延吉 133002；2.延邊大學(xué)工學(xué)院，吉林 延吉 133000； 3.延吉市大星基礎(chǔ)工程公司，吉林 延吉 133002)

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螺旋椎體擠土樁設(shè)計(jì)方法與工程應(yīng)用★

南 元1方光秀2*徐嘉林2趙世范3

(1.吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司延吉卷煙廠，吉林 延吉 133002；2.延邊大學(xué)工學(xué)院，吉林 延吉 133000； 3.延吉市大星基礎(chǔ)工程公司，吉林 延吉 133002)

提出了適合遼西地區(qū)的設(shè)計(jì)方法以及樁側(cè)極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值增大系數(shù)，并結(jié)合遼西地區(qū)工程實(shí)例，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單樁豎向承載力靜載實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)樁身的完整性以及承載力、沉降量，以證明此設(shè)計(jì)方法的可行性以及系數(shù)選取的合理性，為該地區(qū)的螺旋椎體擠土樁設(shè)計(jì)提供借鑒。

螺旋椎體擠土樁，靜載實(shí)驗(yàn)，單樁豎向承載力，鋼筋籠

螺旋錐體擠土樁是利用螺旋錐體擠土鉆頭通過(guò)大扭矩動(dòng)力頭鉆機(jī)泵壓灌混凝土，后置鋼筋籠而成的一種新的樁型。錐形結(jié)構(gòu)徑向下擠土充分，鉆頭上部帶有二次擠土的保徑鉆桿，使擠壓旋切下來(lái)的土體經(jīng)擠土鉆桿進(jìn)行二次擠壓，進(jìn)一步穩(wěn)定了已成孔的穩(wěn)定性和孔壁的密實(shí)性。與其他樁型相比，螺旋錐體擠土樁的單樁承載力高，排土量少，適用地質(zhì)條件廣，成本低。山東省早已提出DBJ 14—091—2012螺旋擠土灌注樁技術(shù)規(guī)程，河南省也已提出DBJ41 T132—2014雙向螺旋擠土灌注樁技術(shù)規(guī)程，重慶市也已把DBJ 50/T—207—2014旋轉(zhuǎn)擠壓灌注樁技術(shù)規(guī)程作為本地區(qū)工程建設(shè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)。本文參考上述地區(qū)的地方性技術(shù)規(guī)程，并結(jié)合遼西地區(qū)工程實(shí)例，針對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，提出適合遼西地區(qū)的設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合單樁豎向抗壓靜載實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

1 遼西地區(qū)工程地質(zhì)條件

根據(jù)已有的工程實(shí)例，并結(jié)合遼寧省遼西工程勘察院提供的巖土工程勘察報(bào)告，遼西地區(qū)在鉆孔控制深度內(nèi)，雜填土厚1.2 m～3.1 m，雜色、松散堆積；粉質(zhì)粘土厚5.7 m～8.6 m，褐色、可縮狀態(tài)；圓礫厚2.2 m～3.9 m，雜色、中密狀態(tài)；全風(fēng)化巖厚0.6 m～1.0 m，灰黃色、灰綠色，可沖擊鉆進(jìn)；強(qiáng)風(fēng)化巖厚3.0 m～4.0 m，灰黃色、灰綠色，沖擊鉆進(jìn)困難；中風(fēng)化巖厚4.5 m～6.3 m，灰黃色、灰綠色，中風(fēng)化，碎屑結(jié)構(gòu)、層狀構(gòu)造。地下水埋深8.00 m～8.80 m，屬承壓水，賦存于圓礫層中，富水性較好，徑流條件較好，補(bǔ)給來(lái)源主要為滲流補(bǔ)給。地下水位隨季節(jié)變化較明顯，年水位變幅為1.00 m～2.00 m。其地質(zhì)分布概況見(jiàn)圖1。

2 螺旋椎體擠土樁的主要設(shè)計(jì)方法

螺旋椎體擠土樁為中等直徑樁，宜采用350 mm～800 mm的樁徑，正截面配筋率可取0.65%～0.4%(小直徑樁取高值)。

2.1 單樁豎向承載力計(jì)算

單樁承載力計(jì)算公式為：

Quk=Qsk+Qpk=u∑αsiqsikli+qpkAp

(1)

其中，Qsk為單樁總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；Qpk為單樁總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；qsik為單樁第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)，可按表1取值；qpk為單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)，可按表1取值；u為樁身周長(zhǎng)；Ap為樁端面積；li為樁周第i層土的厚度；αsi為第i層土的樁側(cè)極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值的增大修正系數(shù)，填土、粘性土、粉土、黃土：αsi=1.0～1.2；砂土、礫砂、砂礫土、全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖：αsi=1.1～1.3；αsi值宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)單樁靜載試驗(yàn)結(jié)果或當(dāng)?shù)匾延性嚇顿Y料進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。

表1 豎向極限承載力計(jì)算參數(shù)表 kPa

單樁承載力計(jì)算公式為：

(2)

其中，Ra為單樁承載力特征值；Quk為單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；K為安全系數(shù)，取K=2。

考慮抗震時(shí)，軸心豎向力作用下，應(yīng)滿足：

NEk≤1.25R

(3)

其中，NEk為地震作用效益和荷載作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，基樁的平均豎向力。

2.2 樁沉降量計(jì)算

在計(jì)算單樁沉降量時(shí)，將沉降計(jì)算點(diǎn)水平面影響范圍內(nèi)各基樁對(duì)應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)產(chǎn)生的附加應(yīng)力疊加，采用單向壓縮分層總和法計(jì)算土層的沉降，并計(jì)入樁身壓縮Se，最終沉降量計(jì)算可采用實(shí)體深基礎(chǔ)分層總和法按JGJ94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

遼寧省朝陽(yáng)市喀左縣喀左·水木清華8號(hào)樓(地下1層、地上18層、建筑面積為10 800m2，框架結(jié)構(gòu))、9號(hào)樓(地下1層、地上6層、建筑面積為3 984m2，框架結(jié)構(gòu))、SW4號(hào)(地下1層、地上2層、建筑面積為690m2，框架結(jié)構(gòu))。基樁形式為螺旋椎體擠土樁，樁端進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層。

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的勘察，得到的各土層力學(xué)指標(biāo)如表2所示。

表2 各土層力學(xué)指標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)勘察，以及式(1)～式(3)，經(jīng)過(guò)計(jì)算，本文中的螺旋椎體擠土樁徑為500 mm，樁長(zhǎng)為12 m，樁體采用C35混凝土，豎向采用8根直徑18的四級(jí)鋼筋，螺旋箍筋采用直徑8 mm的三級(jí)鋼，為保證樁體鋼筋骨架的穩(wěn)定，每隔1 m設(shè)置加勁肋。

3.2 靜載實(shí)驗(yàn)

3.2.1 實(shí)驗(yàn)方案

本靜載實(shí)驗(yàn)按照J(rèn)GJ 106—2014建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，對(duì)3根樁徑為500 mm，樁長(zhǎng)為12 m的試驗(yàn)樁進(jìn)行靜力加載實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用快速維持荷載法逐級(jí)加載，第一級(jí)可按2倍加載，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后加下一級(jí)荷載。在樁頂兩邊裝設(shè)4個(gè)位移傳感器，按規(guī)定時(shí)間測(cè)定沉降量，采用5 000 kN油壓千斤頂、RS-JYC靜載自動(dòng)采集分析系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)加載實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總，如表3所示。圖3～圖5分別為1號(hào)～3號(hào)試驗(yàn)樁單樁豎向抗壓實(shí)驗(yàn)曲線圖。

試驗(yàn)中1號(hào)～3號(hào)試樁在實(shí)驗(yàn)加載到3 600 kN時(shí)，總沉降量分別為9.81 mm，10.54 mm，10.03 mm，沉降量不大，而且Q—s曲

線平緩，無(wú)明顯陡坡段。結(jié)果表明，在單樁豎向抗壓承載力靜載實(shí)驗(yàn)中，3根試驗(yàn)樁均滿足設(shè)計(jì)要求。

表3 靜載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

4 結(jié)語(yǔ)

1)本文圍繞螺旋椎體擠土樁，參考山東省和河南省以及重慶市等地方標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，提出了適合遼西地區(qū)的螺旋椎體擠土樁設(shè)計(jì)方法以及適合遼西地區(qū)的樁側(cè)極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值增大系數(shù)，并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明，根據(jù)此設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的螺旋椎體擠土樁樁身完整，豎向承載力以及沉降滿足要求。

2)通過(guò)靜載實(shí)驗(yàn)可以看出，與長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁等其他樁型相比，螺旋椎體擠土樁在相同條件下單樁承載力高，并且排土量少，有利于節(jié)約成本與保護(hù)環(huán)境，具有推廣價(jià)值。

[1] DBJ 14—091—2012,螺旋擠土灌注樁技術(shù)規(guī)程[S].

[2] DBJ41 T132—2014,雙向螺旋擠土灌注樁技術(shù)規(guī)程[S].

[3] DBJ 50—156—2012,旋挖成孔灌注樁工程技術(shù)規(guī)程[S].

[4] JGJ 106—2014,建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[5] 鄧金燕.高層建筑螺桿灌注樁工程施工工藝探究[J].科學(xué)與財(cái)富,2015(26):354-355.

[6] 陳超鋆,譚燕姬,邵 兵,等.螺桿樁技術(shù)——一種消除擠土負(fù)效應(yīng)的擠土樁及其施工工法[J].地基處理,2009(4):23-27.

[7] DB21/T 1450—2015,建筑基樁及復(fù)合地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

Design method and engineering application of rotary extrusion cast-in-place pile★

Nan Yuan1Fang Guangxiu2*Xu Jialin2Zhao Shifan3

(1.YanjiCigaretteFactory,JilinTobaccoIndustrialCo.,Ltd,Yanji133002,China;2.InstituteofTechnologyofYanbianUniversity,Yanji133000,China;3.TheYanbianDaxingCityBasicEngineeringCompany，Yanji133002,China)

In this paper, the design method suitable for the western Liaoning Province and the increasing coefficient of the standard value of the lateral resistance of the pile side are presented. The integrity of the pile body and the bearing capacity and settlement are tested to prove the feasibility of the design method and the rationality of the coefficient selection.

rotary extrusion pile, static load test, vertical bearing capacity of single pile, steel reinforcement cage

1009-6825(2017)17-0059-02

2017-03-16★：延邊大學(xué)國(guó)家自然科學(xué)基金前期培育專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(413010088)

南 元(1962- )，男，工程師； 徐嘉林(1991- )，男，在讀碩士； 趙世范(1967- )，男，工程師

方光秀(1967- )，男，博士，教授

TU473.1

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