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1、3 . 5 大直径锤击沉管桩的设计与施工 蔡长赓 ( 广州军区建筑设计院广州5 1 0 0 7 5 ) 提要本文介绍了 大直径锤击沉管混凝土淮注桩的设计与施工， 就该种桩的适用范围与 常用规格， 单桩承载力的计算， 构造要求， 成桩工艺和质量检查等作了扼要介绍， 并列举了算 例， 可供设计与施工参考 关桩词大直径锤击沉管桩、桩端持力层、桩端阻力设计值 一、概述 大直径锤击沉管混凝土灌注桩，由于具有承载能力高、 施工周期短、 其施工措施能保证 质量、 经济合理等特点， 在华南地区应用已有十多年的历史， 在深4 11 、珠海、 东莞、 顺德、 番禺等地的高层建筑中被广泛应用，目 前在福建各地也已陆
2、续采用。 此种桩基桩管直径一般 为5 6 0 m m - 7 0 0 m m 。 用配备能量较大的柴油锤和拔管振动装置的桩机施打。其单桩承载能 力一般为 1 5 0 0 k N -4 5 0 0 k N左右。 二、适用范围与常用规格 该种桩宜用于桩端持力层为强风化岩层或坚硬土层的场地，不应用于含水量 二)7 5 % d . 图1 钢桩靴示惫图 1 4 8 且厚度较大的淤泥地基或高承压水土层， 不宜用于石灰岩地区。由于该桩型锤击能量较大， 采用时应考虑其产生的噪音及震动对环境与邻近建筑物的影响。对于桩基重要性系数 yo， 仍按国家行业标准 建筑桩基技术规范J GJ94一9 4 规定取值。 桩端持
3、力层宜选在强风化岩层或标准贯人击数为30一50击的坚硬土层。桩端平面以下 6 D( D为桩靴直径)范围内土层的标准贯入击数宜不少于桩端处的标准贯人击数。不能满 足 ( 包括有厚度)50二 的软弱夹层)时， 桩端阻力应予降低。 当 桩端持力层的标准贯人击数大于3 00击， 但其桩端平面以上3 倍桩靴直径的 厚度范围 内土层的平均标准贯人击数不大于40击时， 桩端阻力应予降低。 目 前该种桩采用的桩管直径有 势 5 60二 、卢 6 00rnln 、笋 6 50Inln 、必 7 00m四种， 而桩靴直 径则比桩管大l oornm 左右， 桩靴均采用钢板制作，钢板厚度为1 8 ， 一 25二 ，图
4、1 为钢桩 靴示意图，表1 为常用钢桩靴构造尺寸。 常用钥桩狡构造尺寸表1 一桩 ， ，绷 一桩 管价 珊 ( 们 1 口 1 ) 桩靴 乒 750 桩管 终 700 ( mn 、 ) 桩靴 价 7 00 桩管 币 石 00 ( rnm ) 桩靴乒 6 犯 桩管乒 560 ( mrn ) J 16205 沁5 加 4 阅 人一72 。 6 如6 钓台到 江 37 3 87 086 铭台 一 咫 D 最大值) 即 O7 匆 姗一一 月 L ( 常 用 1 5 01 加 ， 150一1150 H28 0 印即一 月J8080即即 H今 23 O2 1 01 9 01 7 0 H5 7 05 叨4
5、9 0 4 60 L24 O2 加及 O22 O 上( 常用) 2 0252 21 8 一221 8一2 0 三、桩的计算与构造要求 1 . 单桩竖向承载力的计算 广 东省标准 ( 大直径锤击沉管混凝土 灌注 桩技术规程D Bj厅15 一1 7 一9 6 的4 . 2 . 3 条 指出， 基桩竖向承载力设计值按下列规定确定。 ( 1) 当桩数不超过3 根的桩基， 其竖向承载力设计值为: R=凡g p A 。 +凡u 乏 9 5 2 ;( 1 ) 式中: q p 桩 端阻 力 设 计 值， 由 桩端 平面 处的 标 准贯 人击 数 值按规 程 表4 2 . 3 一 1 取 值; q 、 第1 层
6、土桩侧阻 力 设计值， 按规程表4 . 2 . 3 一 2 取值; 1 。 在第 层土中的桩长; 。 桩身周长; A 。 桩靴平面面积; 1 4 9 R p 桩端 阻力 修正 系数， 按 规 程表4 . 2 . 3 - 3 取值; 凡 桩侧阻力修正系 数， 一般 取1 . 0 ， 在摩擦力不能充分发 挥的 情况， 应酌 情降 低。 当 根据静载试验确定单桩竖向极限承载力标准值时， 基桩的竖向承载力设计值为: R=Q u k / 1 . 6 ( 2 ) 式中:Q u k 单桩竖向极限承载力标准值， 按静载试验确定。 ( 2 )对于桩数超过3 根的非端承桩桩基， 其竖向承载力设计值为: R=g p
7、 g p q p A b +， ， 风 P E g s ; l ; ( 3 ) 当根据静载试验确定单桩竖向 极限承载力标准值时， 其竖向承载力设计值为 R=7 Q a / 1 . 6 ( 4 ) 式中:g p s q sp 分 别为 桩 端阻群 桩效应系 数， 桩侧阻群 桩效应系 数， 桩侧阻端阻 综合 群 相 数应系数; 桩中距为3 . 5 一 4 . 0 d 时， 粉土、 砂土， p 取1 . 2 ,， ， 取 1 . 1 5 , ， 。 取1 . 1 5 , 粘性土层 ( 包括强风化岩)rl p 取1 . 2 5 , 7 ， 取0 . 8 5 , 7 。 取0 . 9 5 ( 3 ) 桩
8、数不超3 根的桩基， 桩端下卧层 ( 距桩端以下6 倍桩靴直径范围内)有低于桩端 持力层标准贯人击数的土层或软弱夹层时，基桩竖向承载力设计值为 R=印p q p 滩b +凡 k E g s ; l ; ( 5 ) 式中:C 软弱下卧层效应系数， 查规程表4 . 2 . 3 - 4 ; q p i 桩 端软 弱下 卧 层C 处的。 p ， 按 规程 表4 . 2 . 3 - 1 取值。 ( 4 ) 对于桩数超过3 根的非端承桩桩基， 桩端下卧层 ( 距桩端以下6 倍桩靴直径范围 内)有低于桩端持力层标准贯人击数的土层或软弱夹层时， 基桩竖向 承载力设计值为: R=C R p g p 产b +9
9、s 凡 p z g s ;l ; ( 6 ) ( 5 )单桩竖向承载力计算除按上述方法确定外，尚应验算桩身强度。 当桩身按构造配筋时， 基桩竖向承载力设计值R尚 应满足下式: R 3 6 0 0 k N 试桩加荷至9 0 0 0 k N时， 地基完好， 单桩承载力 4 5 0 0 k N . 2 )桩身强度验算 桩身混凝土采用C 3 0 , f , = 1 5 N / . 2 R= 0 . 8 f A P = 0 . 8 x 1 5 x 二 x 3 5 0 2 =4 6 1 8 k N3 6 0 0 k N ( 2 )某工程要求基桩竖向承载力设计值为 2 8 0 0 k N ，桩靴直径 6 5
10、 0 m m，桩管直径 5 6 0 m m ， 有效桩长1 2 m， 桩端持力层为标贯值2 0 0 击的强风化砂岩， 且桩端3 D以上的击数 满足要求，由规程表4 . 2 . 3 - 1 - 3 得 桩 端 阻 力 设 计 值。 P 二 7 2 0 0 k P a ; 桩 端阻 力 修正系 数岛= 1 . 2 ; 桩 侧阻 力 修正系数R ， 二 1 . 0 ; 平均 桩侧阻力设计值q = = 3 0 k P a , 1 ) 单桩承载力计算 桩靴平面面积A b = 二 x 0 . 3 2 5 2 = 0 . 3 3 1 8 3 m 桩身周长 。 = 二 x 0 . 5 6 = 1 . 7 5
11、9 3 m R= 1 . 1 x 7 2 0 0 x 0 . 3 3 1 8 3+1x1 , 7 5 9 3x3 0x1 2 =2 6 2 8 . 1 +6 3 3 . 3=3 2 6 1 . 4 k N 2 8 0 0 k N 试桩加荷至7 0 0 0 k N， 地基未破坏， 单桩承载力 3 5 0 0 k N o 2 )桩身强度验算 桩身 混凝土 用。0 , f= 1 5 N / m m R=0 . 8 f A p = 0 . 8 x 1 5 x 二 x 2 8 0 2 = 2 9 5 5 . 6 k N2 8 0 0 k N 计算和试桩表明， 单桩承载力均能满足设计要求口 3 . 构造要
12、求 该种桩的桩中心距一般为3 . 5 d - 4 . 0 d ， 对于大面积群桩， 其最小中心距尚应适当增 加。 当柱下为单桩或双桩的独立承台时， 应分别设里双向连系梁或垂直于双桩连线方向的连 系 梁， 梁面宜与承台面 齐平。桩顶嵌人承台的深度不应小于l 0 0 m m 。桩顶处纵向钢筋伸人 承台内，其锚固长度不应小于3 5 倍纵向钢筋直径。 钢筋笼宜通长设置， 对于不会产生断桩或缩颈的工程地质且属于构造配筋， 或经过计算 可适当 缩短钢筋笼长度; 但任何情况下， 桩承台以下钢筋笼的长度不得少于有效桩长的2 / 3 0 纵向 钢筋应根据计算确定，当计算不需配筋时， 仍需配置构造钢筋，其中桩顶以
13、下1 2 倍桩 身直径的 深度范围内配筋率不得小于0 . 4 9 6 ，以下部分不得小于0 . 2 9 6 。一般情况下， 纵向 1 5 1 钢筋 宜用0 1 2 一 “ 1 8 ， 间 距不大于2 5 0 m m , 沿圆 周均 匀排列， 箍筋宜用此一 o 1 0 螺 旋或闭 合 式箍筋， 间距不大于3 0 0 m m，桩顶以下1 2 倍桩管直径的深度范围内箍筋应适当加密。钢筋 笼应设置0 1 4 -声 1 6 加劲箍筋，间距不应大于2 m， 并应满足吊 装刚度， 每隔4 m左右设置保 护层定位钢筋环一层， 钢筋笼首尾端各设置定位扁铁箍一个。桩身穿越淤泥层时，在淤泥层 内与及该层与较硬土层交
14、界处附近， 纵向钢筋及箍筋应适当加强和加密。 桩身混凝土强度等级不得低于C 2 5 ， 也不宜超过C 3 5 。 纵向钢筋的保护层厚度不得小于 7 0 mm 四、桩基施工 1 . 成桩工艺 目 前大直径锤击沉管混凝土灌注桩桩机设备主要技术参数如表2 所列。 大直径锤击沉曹混凝土滋注桩桩机设备主要技术今数表表 2 桩锤桩机 一 桩管 振动器 类型 一裁分: 桩架 高度 ( m) 底盘 宽度 ( 。) 底盘 长度 ( m) 行走 万式Yc m(m ! 夕 卜 径 ( 刀 皿 n ) (m m ) 激振力 ( k 入) 柴油唯 垂 N IIi 7 2 B D6 2 K8 0 4 0一6 0 一 4
15、5 -5 23 . 21 0- 1 2 行筒式 一 3 6 -4 4 一 5 6 0-7 0 0 一 加 一2 5 l 3 0 0 -4 0 0 自由落锤6. 5 t1 0 -1 5 ” 一 1 0- 1 8 行筒式 2 8 一 6 6 0-6 0 0 2 0-2 5 一 1 6 0 -2 0 0 注: 底盘宽度为3 . 2 m ，如加上前行简侧辅助支腿的宽度为6 . 4 . o 成桩工艺流程如下: 桩管就位锤击沉管探灯检查孔底及处理吊 放钢筋笼灌注混凝土振动抽管和测 桩径完成整桩及全部纪录。 2 . 沉管 沉管顺序由中间往外打，当群桩基桩中心距小于4 倍桩靴直径时， 按工程地质条件， 认 真
16、安排打桩顺序， 以保证邻桩桩身混凝土质量。 桩机必须平正 稳固， 桩管必须垂直并与桩位 对中。锤击不得偏心，力戒偏打。尽量避免中途停止施打。 桩靴损坏时， 可在桩管内灌人0 . 2 - 0 . 3 时 坍落度为1 8 0 一 2 0 0 m m的C 3 0 混凝土后将桩 管抽出， 另加桩尖在原位再次沉管， 沉管深度宜比 第一次沉管减少0 . 4 - 0 . 6 m ， 并基本接近 收锤标准。 4 . 3 . 混凝土灌注 混凝土拌和物的细骨料宜选用中、 粗砂。 砂率宜为4 0 %- 4 5 %， 粗骨料最大粒径不宜 大于4 0 m m ， 并且不宜大于钢筋间最小净距1 / 3 ， 有条件时， 宜采用二级配。水泥宜采用强 度为5 2 5 的 转窑 水泥， 水泥用量不得小于3 0 0 k g / m o 混凝土应具
