湿陷性黄土场地上的桩基础.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流湿陷性黄土场地上的桩基础.精品文档.湿陷性黄土场地上的桩基础 摘要:随着高层建筑和大型工业建筑的发展,有些浅埋基础与地基的承载力往往不能满足设计要求,因而自20世纪90年代以来,在湿陷性黄土地区采用灌注桩和预制桩基础的工程日益增多。 :桩基础 众所周知,桩基础是将上部荷载传递给桩侧和桩底端以下的土(或岩)层,采用挖、钻孔等非挤土方法而成的桩,在成孔过程中将土排除孔外,桩孔周围土的性质并无改善。试验研究资料表明,设置在湿陷性黄土场地上的桩基础,桩周土受水浸湿后,桩侧摩擦力大幅度减小,甚至消失,当桩周土产生自重湿陷时,桩侧的正摩擦力迅速转化为负摩
2、擦力。因此,在湿陷性黄土场地上,不允许采用摩擦型桩,设计桩基础除桩身强度必须满足要求外,还应根据场地工程地质条件,采用穿透湿陷性黄土层的端承型桩(包括端承桩和摩擦端承桩),其桩底端以下的持力层:在非自重湿陷性黄土场地,必须是压缩性较低的非湿陷性黄土(岩)层;在自重湿陷性黄土场地,必须是低压缩性的非湿性土黄(岩)层。这样,当桩周的土受水浸湿,桩侧的正摩擦力转化为负摩擦力时,便可由桩底的下部非湿陷黄土(岩)层所承受,同时桩基地基也不致因浸水引起湿陷,以保证建筑物的安全与正常使用。1灌注桩和预制桩的应用 灌注桩和预制桩作为端承型桩,在湿陷性黄土地区都获得广泛应用,但二者的成型工艺各有特点,选用时应根
3、据场地工程地质条件确定。 灌注桩有扩底和不扩底的灌注桩两种。桩孔直径一般为6080cm,底端扩大头直径一般为90120cm,最大直径达180em,入土深度一般为1025m,最大人土深度达30m以上。二者可采用人工挖孔,也可采用钻机或其它设备成孔。 为了提高桩基的承载力,充分发挥和利用桩底端下部土(岩)层的潜力,通常采用扩底灌注桩。19661968年在陕西、甘肃等省的建筑物中,广泛采用爆扩灌注桩,此种桩型也属于扩底灌注桩。 桩孔直径为80一lOOcm的不扩底灌注桩,在工程实践中通常称为井桩。20世纪6070年代,兰州连城铝厂、兰州279厂等建成投产后,有些车间地基受水浸湿发生严重湿陷事故,影响安
4、全使用,采用井桩(直径为80cm,桩底端支承在卵石层,人土深度为2832m)对原有基础进行托换后,使濒临报废的若干车间得以恢复生产,给国家挽回了巨大的经济损失。 采用桩基础成功的实例尽管很多,但也有由于设计、施工不周而出事故的工程。例如:兰州刘家峡化肥厂的造粒塔,建在级自重湿陷性黄土场地上,采用爆扩桩基础,该场地的湿陷性黄土层厚度为16m,爆扩桩底端设置在地面下8m,试产结束后,由于未将水引入排水系统,而是直接流人地面及该塔地基,导致该塔沉降不均,产生严重倾斜,后来采取措施重新加深爆扩桩基础,将其穿透湿陷性黄土层,支承在可靠的卵石层上,沉降的发展才得以制止,推后正式投产近3年。又如,兰州连城铝
5、厂的电解车间,也是建在级自重湿陷性黄土场地上,湿陷性黄土层厚度近30m,爆扩桩基础的埋深为12m,在使用期间,地基次受水浸湿引起严重湿陷,并多次加固地基和上部结构,效果不佳,最后采用井桩对原有基础进行托换,使井桩底端支承在卵石层上,吊车梁的柱基沉降才得以稳定。 从上述工程事故实例不难看出,采用桩基础不穿透湿陷性黄土层,只要桩底端下部土层受水浸湿,湿陷事故是不可避免的。 预制桩是施工前在砼预制厂(或工地)按设计图将桩提前预制好,养护期满后将其运至施工现场,一般使用方桩,其边长多为35cm35cm。45cm45em,人土深度为1530m,并可将其分为打人式预制桩和静力压入式预制桩两种。前者一般采用
6、锤重为1.82.5t的打桩设备将桩送入土中设计深度,后者是采用160t一400t的全液压压桩设备将桩送入土中设计深度,在打桩或压桩过程中将土挤向周围,使其周围一定范围内土的性质获得挤密及改善。但由于灌注桩和预制桩的成型及施工工艺不同,它们的摩擦力和端承力等都有差异。设计时应根据场地土的性质和工程要求对桩型进行合理的选择。2桩的摩擦力和端承力 自20世纪70年代以来,我国在湿陷性黄土地区先后采用悬吊法和在桩体内埋设滑动测微计等方法,对端承型桩的摩擦力和端承力进行了较系统的试验研究,试测结果表明,桩周的湿陷性黄土受水浸湿以前,桩顶上的荷载由桩侧的正摩擦力和桩底端土的反力共同所承受,桩周土受水浸湿以
7、后,在自重湿陷性黄土场地,桩侧的正摩擦力显著降低,甚至消失,桩顶上的大部或全部荷载由桩身传给桩底端的持力层所承受。故单桩的侧摩擦力和端承力均应按饱和状态下的土性指标确定,饱和状态下的液性指数可按下式计算:I= - WW - W (1)式中I土的液性指数; S土的饱和度,可取O85: e土的天然孔隙比; d土粒的相对密度; W土的液限含水量(); Wp土的塑限含水量()。 在自重湿陷性黄土场地,当桩周土层受水浸湿产生自重湿陷时,其相对位移远远大于桩的下沉量,因而沿桩身侧面产生向下作用的负摩擦力,此负摩擦力相当于给桩施加一个向下的附加荷载(简称下拉荷载),并与桩顶上的荷载全部由桩身传给桩底端的持力
8、层所承受。确定单桩承载力时,除不计算湿陷性土层范围内桩侧的正摩擦力外,并应扣除桩侧的负摩擦力。 桩身钢筋砼的压缩变形很小。通常忽略不计,建(构)筑物在使用过程中,桩侧之所以产生负摩擦力,主要是由于防水措施失效,管道长期漏水或地面经常积水等原因,致使桩周土体由浅至深受水浸湿引起自重湿陷,此外,采用桩基的自重湿陷性黄土场地,大面积地下水位上升亦能导致桩侧产生负摩擦力。 据测试结果,在湿陷性黄土层厚度、总湿陷量、自重湿陷量均较大的自重湿陷性黄土场地,不论预制桩或挖、钻孔灌注桩,当桩周土层充分浸水时,桩侧平均负摩擦力可达1620kPa,甚至更大,具体数值见表1。桩侧平均负磨擦力(kpa) 表l自重湿陷
9、量(cm)挖、钻孔灌注桩 预制桩 720 10 15 20 15 20 3.桩侧负摩擦力的计算深度 目前国内外,一般以桩身的中性点作为计算桩侧负摩擦力深度的下部界限,而桩身的中性点取决于桩和桩周土层的相对位移均相同的位置。 当桩的下沉量小于桩周土层的下沉量时,桩周土对桩侧往往产生向下作用的负摩擦力,反之,桩周土对桩侧产生向上的正摩擦力。一般认为,桩的承台底面以下,桩身的中性点以上,桩周土层的下沉量大于桩的下沉量,桩侧的摩擦力为负值,桩身的中性点以下,桩底端以上,桩周土层的下沉量小于桩的下沉量,桩侧的摩擦力为正值,在负摩擦力过渡为正摩擦力的相交处,桩与桩周土层的下沉量相等,且摩擦力为零,在工程实
10、践中通常称此点为中性点,见图1。图1 桩周正、负摩擦力和中性点随土层浸水深度的变化 由上述可见,桩身的中性点位置取决于桩和桩周土层的相对位移,并与土的湿陷性质、浸水时间、浸人土层中的水量和浸湿范围等因素有关,只有当桩周的湿陷性黄土层充分浸水引起的下沉量完全稳定后,桩身的中性点位置方可固定不动。 当桩底端支承在岩石或砂卵石层上时,桩基的下沉量一般很小,主要是桩周土层自重湿陷引起的下沉量,桩身侧面几乎都是负摩擦力,在此种情况下,可将岩石或砂卵石层顶面作为桩身的中性点,而桩的负摩擦力可按人土深度的全部长度计算。在其它情况下,为简便起见,可按桩的人土深度的0.80.9倍长度作为桩侧负摩擦力的计算深度。
11、 端承型单桩承载力,宜直接按现场浸水载荷试验结果确定,且桩侧的正、负摩擦力均包含在承载力内。当无条件进行现场浸水载荷试验时,可按国家有关现行规范规定确定。下面红色字体是赠送的精美网络散文欣赏,不需要的朋友可以下载后编辑删除!谢谢!一一条猎狗将兔子赶出了窝,一直追赶他,追了很久仍没有捉到。牧羊看到此种情景,讥笑猎狗说你们两个之间小的反而跑得快得多。猎狗回答说:你不知道我们两个的跑是完全不同的!我仅仅为了一顿饭而跑,他却是为了性命而跑呀!目标二这话被猎人听到了,猎人想:猎狗说的对啊,那我要想得到更多的猎物,得想个好法子.于是,猎人又买来几条猎狗,凡是能够在打猎中捉到兔子的,就可以得到几根骨头,捉不
12、到的就没有饭吃.这一招果然有用,猎狗们纷纷去努力追兔子,因为谁都不愿意看着别人有骨头吃,自已没的吃.就这样过了一段时间,问题又出现了.大兔子非常难捉到,小兔子好捉.但捉到大兔子得到的奖赏和捉到小兔子得到的骨头差不多,猎狗们善于观察发现了这个窍门,专门去捉小兔子.慢慢的,大家都发现了这个窍门.猎人对猎狗说:最近你们捉的兔子越来越小了,为什么?猎狗们说:反正没有什么大的区别,为什么费那么大的劲去捉那些大的呢?动力三猎人经过思考后,决定不将分得骨头的数量与是否捉到兔子挂钩,而是采用每过一段时间,就统计一次猎狗捉到兔子的总重量.按照重量来评价猎狗,决定一段时间内的待遇.于是猎狗们捉到兔子的数量和重量都
13、增加了.猎人很开心.但是过了一段时间,猎人发现,猎狗们捉兔子的数量又少了,而且越有经验的猎狗,捉兔子的数量下降的就越利害.于是猎人又去问猎狗.猎狗说我们把最好的时间都奉献给了您,主人,但是我们随着时间的推移会老,当我们捉不到兔子的时候,您还会给我们骨头吃吗?四猎人做了论功行赏的决定.分析与汇总了所有猎狗捉到兔子的数量与重量,规定如果捉到的兔子超过了一定的数量后,即使捉不到兔子,每顿饭也可以得到一定数量的骨头.猎狗们都很高兴,大家都努力去达到猎人规定的数量.一段时间过后,终于有一些猎狗达到了猎人规定的数量.这时,其中有一只猎狗说:我们这么努力,只得到几根骨头,而我们捉的猎物远远超过了这几根骨头.
14、我们为什么不能给自己捉兔子呢?于是,有些猎狗离开了猎人,自己捉兔子去了骨头与肉兼而有之五猎人意识到猎狗正在流失,并且那些流失的猎狗像野狗一般和自己的猎狗抢兔子。情况变得越来越糟,猎人不得已引诱了一条野狗,问他到底野狗比猎狗强在那里。野狗说:“猎狗吃的是骨头,吐出来的是肉啊!”,接着又道:“也不是所有的野狗都顿顿有肉吃,大部分最后骨头都没的舔!不然也不至于被你诱惑。”于是猎人进行了改革,使得每条猎狗除基本骨头外,可获得其所猎兔肉总量的n,而且随着服务时间加长,贡献变大,该比例还可递增,并有权分享猎人总兔肉的m。就这样,猎狗们与猎人一起努力,将野狗们逼得叫苦连天,纷纷强烈要求重归猎狗队伍。只有永远
15、的利益,没有永远的朋友日子一天一天地过去,冬天到了,兔子越来越少,猎人们的收成也一天不如一天。而那些服务时间长的老猎狗们老得不能捉到兔子,但仍然在无忧无虑地享受着那些他们自以为是应得的大份食物。终于有一天猎人再也不能忍受,把他们扫地出门,因为猎人更需要身强力壮的猎狗一提到等字,首先就能想到等车等人,等的过程中就觉得时间和蜗牛一般在向前移动,焦虑,烦躁,一遍遍张望倒数,脚下的那块地恨不能踩个洞出来。这时候何不稍微平复一下心情,换个角度看周围的云卷云舒,花开花落。就如在这个季节,我等待一场秋雨的来临。你可以在深夜偷偷来袭,清晨一睁眼看见湿漉漉的地面,万紫千红的雨伞,车子疾驰而过溅起的水花,这些给我
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