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钻孔灌注桩以其适应性强、成本适中、施工简便等特点,在工程界得到了广泛的应用。这种桩基础形式适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(砾)石土、风化岩层及地质情况复杂,夹层多、风化不均,软硬变化较大的岩层。目前,它除广泛用作工程桩(承受及传递上部结构的荷载)外,还应用于各种围护结构。钻孔桩的施工质量直接影响到上部结构的稳定及围护结构的安全。了解并掌握钻孔桩的施工工艺流程,认识其施工规律,抓住影响其质量的关键环节和关键因素,并采取有效的控制措施,提高和保证钻孔桩的成桩质量,对工程建设的经济和社会效益都将产生积极的作用。
近年来随着钻孔灌注桩在桩基础工程中的广泛应用,遇到的工程问题也是越来越复杂多变,因而要求桩施工工艺和桩质量检测方法不断发展,技术要求也越来越高,以适应更加复杂的建设环境。普通灌注桩虽然具有很多优点,可它也存在着许多的不足之处。如施工的现场作业太多,影响桩的质量的人为因素也较多,质量不够稳定。有时会发生桩缩颈、断桩、桩身局部夹泥、桩身混凝土离析、桩项段混凝土疏松、混凝土强度较难保证等质量事故产生;桩侧阻力和桩端阻力的发挥常随工艺而有变化,且又在较大程度上受施工操作影响;另一方面,由于其承载力高,进行的常规的静载试验常因荷载较大难以测定其极限荷载,因此对在各种工艺条件下形成的桩受力、变形和破坏机理至今犹未完全弄清,系统的试验研究还不够多,设计计算理论与方法有待进一步完善;此外,当用泥浆护壁施工时,排污问题也令人困扰,这都是工程技术人员迫切需要解决的问题。
为了提高单桩承载力,人们大都围绕着提高桩周摩阻力与桩底端承力这两方面来研究。要提高桩的摩阻力,只有增加桩长或增大桩径以提高桩的比表面积,但增加桩长特别是增加桩径会大大增加混凝土的用量,使混凝土的抗压强度不能充分利用造成材料浪费。因此,人们大都在桩的端承力上下功夫,出现了扩底桩、夯挤桩、桩底注浆等改良桩。挤扩支盘钻孔灌注桩是近几年出现的一项新工艺,可在多种土层中成桩,不受地下水位的限制。它由主桩和若个承力盘组成,采取普通钻机成孔、通过专用装置在沿桩身深度范围内的地基土中各硬土层来设置承力盘和分支,有助于挤密桩周围的土体,显著提高单桩承载力,缩短桩长,降低桩基工程造价,具有广阔的应用前景。挤扩支盘钻孔桩的出现,可以解决钻孔灌注桩的许多技术不足,对提高和改进灌注桩的承载特性有着重要的意义。在越南,挤扩支盘桩自90年代出现至今一直都很受欢迎。可是原因这方面的研究还处于初步的阶段,建筑工程的标准规范还在逐步改善,对桩基础挤扩支盘钻孔桩这个形式来说还没有很全面深入的研究,所以很有必要对其进行系统的理论研究。
关于桩质量检测研究方面,各种试验方法都具有优势和局限性。如静载试验虽然是一种最直观、可信的方法,可当用于具有很人承载能力的桩型时,堆载重物用量太多会直接影响到主梁压实千斤顶,或引起安全事故,而用锚桩为加载反力装置时锚桩承载能力又难以保证达到试桩极限承载力的设计要求;低、高应变动测法用于灌注桩完整性检测时其根据阻抗的变小既不能判断缺陷的具体类型,也不能对桩身缺陷程度作定量判定。所以,在基桩质量检测中只能是各种方法取长补短、共同发展。
目前在国内挤扩支盘桩的施工工艺还没有准确的施工规程。本工程按照中国挤扩支盘灌注桩技术规程进行施工,结合国内外桩质量检测规范来进行检测,评价该桩的可靠性及质量判断。对于桩质量检测,本文进行对比挤扩支盘桩和普通钻孔灌注桩的检测结果,以验证该桩在本工程实践应用中的适应性,对该新技术更广阔的应用提供支持。
论文主要进行以下几个方面内容的研究:
(1)介绍桩基础常用的类型与质量检测方法:包括分析各种桩型及各种检测方法的优缺点及适用范围。
(2)以越南宁平化肥厂基础工程施工为例。首先进行岩土工程勘察结果分析,选出适应桩型及地基土层的持力层参考依据。其次深入研究挤扩支盘桩施工工艺要点及质量控制方案,为该桩的施工技术提供了综合的技术规程。
(3)根据桩构造及岩土工程勘察结果进行计算挤扩支盘桩单桩极限承载力标准值,对桩质量检测设计方案提供了参考数据。
(4)重点介绍基桩两种桩质量检测方法:静载(包括竖向抗压静载试验、竖向抗拨静载试验和水平静载荷试验)和动载(包括低应变动力法及高应变动力法)。对于检测结果分析进行对比挤扩支盘桩和普通钻孔灌注桩两种桩型的三个不同桩径(挤扩支盘桩D620mm、D820mm和钻孔灌注桩D800mm),从此验证挤扩支盘桩跟普通钻孔灌注桩对比具有很多优越性,其单桩端阻力、侧阻力大幅度的增加,因此可显著节省工程材料、工程造价及工程工期。
研究结果表明:1)采用挤扩支盘桩为相应普通灌注桩的单桩混凝土承载力可增加2倍以上。亦即在同样承载力要求下,挤扩支盘桩可比普通直孔桩节约材料一半以上。因此可见挤扩支盘桩具有良好的经济效益,对于越南桩基建筑工程中有着很可观的应用前景。2)目前静载试验还是工程基桩承载力最直观、最可靠的试验方法。除了这种试验之外,还可以采用高应变动测法以半直接判定桩承载力,结合低应变动测法和钻芯、超声波透射法几种试验来判定桩完整性,为桩基工程建筑提供既经济又安全的检测方案。