[大直径人工挖孔灌注桩与墩基础设计比较] 灌注桩成孔直径

时间：2019-04-10 03:21:35　来源：雅意学习网本文已影响人

　　　　摘要：在实际工程中如何选择大直径人工挖孔灌注桩或墩基础进行安全经济合理地设计　　关键词：大直径人工挖孔灌注桩，墩基础，承载力　　Abstract: the real project how to choose a big diameter dig-hole piles pier foundation for safety or economic rational design
　　Keywords: belled piles, pier foundation, bearing capacity
　　
　　
　　中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
　　大直径人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法成孔，然后安放钢筋笼，灌注砼后而形成的桩基。大直径人工挖孔灌注桩的桩身直径由于土方工程质量安全技术的要求，不宜小于800mm，一般为 mm。桩底可采用扩底或不扩底两种方法。扩底直径一般为桩身直径的倍，不应大于倍。桩长不宜大于40m，也不宜小于6m，属深基础。
　　墩基础是指，长度大于3m，直径不小于800mm，且长度与墩身直径比小于6或长度与扩底直径的比值小于4的独立刚性基础。墩身有效长度不宜超过5m，属浅基础。
　　人工挖孔灌注桩和墩基础是设计人员在设计中常常用到的基础形式。这两种基础形式在概念、承载力等方面有本质的区别，但往往在同一工程，同一区域内同时出现，该如何选择合理的计算方法，通过一个工程设计实例举例进行说明。
　　一、大直径人工挖孔灌注桩的竖向承载力的计算
　　仅以轴向力计算，不考虑地震力
　　
　　式中： ―荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩平均竖向力
　　 ―基桩竖向承载力特征值
　　对于大直径人工挖孔灌注桩，不宜考虑承台效应，桩基竖向承载力特征值即为单桩竖向承载力特征值。
　　
　　式中： ―单桩竖向承载力特征值
　　 ―单桩竖向极限承载力标准值
　　 ―安全系数，取。
　　对于设计为丙级的建筑桩基，可根据经验参数法确定，及
　　
　　式中：， ―分别为总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值；
　　 ―桩侧第层土极限侧阻力标准值；
　　 ―桩径为的极限端阻力标准值；
　　， ―分别为总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值；
　　， ―大直径桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数，详见表1；
　　 ―桩身周长。
　　大直径灌注桩，在无粘性土中的成孔过程中将会出现孔壁土的松弛效应，从而导致侧阻力降低。孔径越大，降幅越大。大直径桩的极限端阻力也存在着随桩径增大而呈双曲线关系下降的现象。因此，在计算大直径桩的竖向受压承载力时，应考虑尺寸效应的影响。
　　土类型黏性土、粉土砂土、碎石类土
　　
　　
　　注：当为等直径桩时，表中
　　表1
　　对于大直径扩底人工挖孔灌注桩，如果桩长不是很长，其承载力一般由桩端阻力提供，桩侧阻力所提供的承载力很小，几乎可以忽略。这是因为，扩底段及其上2m范围内不可计入桩侧阻力；再考虑到大直径人工挖孔灌注桩桩身护壁与土体并不一定能很好致密接触，产生侧阻力。故实际设计时一般不考虑桩身摩阻力，仅作为一种安全储备，即
　　
　　二、墩基础地基承载力特征值计算
　　当轴心荷载作用时
　　
　　式中： ―相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压应力；
　　 ―相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值；
　　 ―相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值；
　　 ―基础自重和基础上的土重；
　　 ―基础断面面积；
　　 ―修正后的地基承载力特征值；
　　墩基础承载力特征值或墩底面积计算不考虑墩身侧摩阻力，墩底端阻力特征值采用修正后的持力层承载力特征值或按抗剪强度指标确定的承载力特征值。岩石持力层承载力特征值不进行深、宽度修正。
　　
　　式中： ―地基承载力特征值；
　　、 ―基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查表2
　　 ―基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；，
　　 ―基础底面宽度，小于3m按3m取值，大于6m按6m 取值；
　　 ―基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；
　　 ―基础埋置深度。
　　三．工程设计实例
　　江西抚州某纺织厂车间主体为单层全钢排架结构，三边附房为二层（局部三层）钢筋混凝土框架结构。钢结构柱网尺寸为9*（30+34+34+30）m，钢结构檐口标高为8.800m；混凝土结构柱网尺寸为9*10m，层高为3.9m，3.0m，为46.200m。地质剖面图详见图1
　　
　　图1
　　持力层为第四层全风化泥质砂岩，分布高低起伏不平，埋置深度为4.3~7.5m，地下水位42.30m，，。以孔zk35为例，假定桩（墩）顶标高44.30m，桩（墩）底标高39.0m。分别用大直径挖孔桩及墩基础两种方法计算不同直径的桩（墩）承载力，并比较分析，详见下表。
　　
　　
　　可以看出，对于直径较大的桩与墩两者的承载力差别不大；而对于直径偏小的桩与墩两者的承载力差别比较大，而且直径越小差别越大。从表面上看，桩端承载力比天然地基的承载力大很多，但是由于大直径桩承载力的折减，两者的差别减小，而且这种差别也随直径的加大而越来越小。也就是说，随着桩直径的加大，其受力性能与天然基础相接近；而随着直径的减小，基础的受力则越来越接近于桩。事实上，墩基础和天然地基也有一定的差别，墩基础是介于桩基础和天然基础之间的一种基础形式。所以，一些地方规范，在设计墩基础时，虽然采用天然地基的承载力进行设计，但是适当乘以1.1~1.2左右的提高系数，更接近实际受力情况。由此，在该工程中当直径≤2.0m时基础按深墩设计；直径>2.0m时基础按桩基设计。在工程实践中，应当注意它们的差别和联系，安全经济合理地进行设计。
　　以上是笔者对人工挖孔灌注桩和墩基础设计的一些体会，欠妥之处还望指正
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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