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錘擊樁和靜壓樁在同一工程中應用的對比分析

   日期:2017-09-07    
徐州蘇豪時代廣場工程,位于徐州市淮海西路和礦山東路交叉口,南北長160米,東西寬86米,地下一層,地上五層裙樓,中間核心筒部位為兩棟19層和 16層塔樓;本工程裙樓部位基礎設計為:先張法預應力管樁,規(guī)格:PC500(70)A,設計為有效樁長16m,樁頂標高平均在地面以下6m,單樁承載力特征值為1400KN; 核心筒部位為500×500的21.7米方樁,樁頂標高平均在地面以下7m,單樁承載力特征值為2500KN.本工程管樁施工采用了一臺600噸位的靜壓樁基和一臺80柴油錘擊樁機進行施工。設計總樁數(shù):方樁432根采用靜壓施工;管樁總762根,其中306根采用錘擊,其余采用靜壓施工工藝。
  地質條件:本工程處于黃河古道的底部,地層分布均勻:6米以上為雜填土含大量的石塊;6-14m為褐黃色粉質粘土部分夾薄層砂,厚度在0.2-1m,可塑;14-24m ,黃色粘性土,部分夾薄層砂厚度在0.3-1m,硬塑;24m以下為黃色粘性土夾鐵質結核,硬塑。
  現(xiàn)結合工程實際對靜壓樁錘擊樁的不同特點進行分析
  1.沉樁機理的不同
  1.1靜壓法施工是通過抱緊油缸將樁抱緊,以機械的自重和機身上的配重通過頂壓油缸傳遞到樁身,集中受力后,再將樁壓入地層標高中。
  1.2錘擊樁是通過錘頭內(nèi)的錘芯壓縮缸體內(nèi),當霧化的柴油和機油進行燃燒爆炸產(chǎn)生向下的作用力,再通過錘頭下的樁帽等一系列緩沖將力和振動作用到樁身,逐步擊入土層標高。
  2.施工造成土體破壞程度的對比分析
  2.1靜壓樁沉樁過程中,樁尖進入土體后,原狀土受到壓縮變形以及初應力狀態(tài)的破壞,使貼近樁周處土體結構完全破壞,隨著貫入壓力的增大,土體達到急劇破壞,粘性土土體在有水的作用下產(chǎn)生塑性流動,砂性土會產(chǎn)生擠密側移和部分液化;
  2.2錘擊樁沉樁時,土體在樁身的沖擊力和震動的作用下,粘性土產(chǎn)生壓縮變形,樁身逐步進入,砂性土在震動的作用下產(chǎn)生液化,抗剪力降低,在沖擊力作用下進入土體;震動作用下對土作用面較大。
  2.3在粘性土施工中,兩種施工方法均會產(chǎn)生對地表向上隆起效應,靜壓樁對土體的作用面較小,錘擊樁在震動中對土體的作用面較大,因而在施工時,錘擊樁所造成的土體隆起要大于靜壓樁。在砂性土施工中,由于靜壓樁主要采用擠密方法進入,理論上產(chǎn)生的隆起較大,而錘擊樁產(chǎn)生砂性液化,土體內(nèi)水流失后產(chǎn)生的隆起較小,甚至不會造成隆起效應。
  工程實施過程中發(fā)現(xiàn),靜壓樁在進入砂層面時,壓力陡然上升,靜壓樁施工困難。但當兩種機型在同一地點施工時,由于錘擊樁施工造成淺層的粉土和砂層的液化,壓力上升幅度明顯降低,淺層的粉土液化甚至造成機身較重的靜壓樁機濕陷。
  3.樁身部位,在施工過程中受力不同的分析
  3.1靜壓樁施工時,往往按照設計的極限承載力的1.5倍左右配備荷載,最大荷載不能超出樁身的所能承擔的應力。施壓值隨著入土深度的增加逐步增大。樁身某一點的受力等于施壓值減去上部樁長(送樁過程中要加上送樁器)與土體的摩阻力,相同施壓值的情況下,逐步減小。當樁端部點的力小于樁端的阻力時,樁身將無法下壓,需采取增加施壓值或減少樁身摩阻力的方法來解決。理論上,假定在相同施壓值荷載情況下,下壓過程中的樁,土層某一點所對應樁身點的受力相同。由于土層的變化,樁身受力相同的點的位置不同,總體來看在施工期間樁體受力,變化較為單一。
  3.2錘擊樁,施工過程中,樁身某一點受力等于樁錘所施加的動能轉化為沖擊力減去該點以上部位在土體深度內(nèi)的摩阻力。樁錘所能施加的能量與樁錘跳起的高度有關,錘跳起的高度不但與檔位有關,而且與樁身在入土過程中所產(chǎn)生的瞬間抵抗力有關,只有當瞬間抵抗力充分時,樁錘的跳起高度才能達到極限。因而在施工時樁身點的受力較為復雜,不會因為入土深度的增加而立即減小,但總的減少趨勢與靜壓樁一致。
  3.3在砂性土中,由于受震動液化的影響,錘擊樁施工過程中的樁身的摩阻力比靜壓樁會明顯減少。假定在相同壓力作用下,樁身某一點所形成的應力,錘擊樁將高于靜壓樁,即錘擊樁入土點的下壓力大。因此在砂性土較厚工程及以標高控制的樁,往往采用錘擊方法對施工更有利。嵌巖樁施工,考慮到樁尖部位的破壞力,一般只能采用錘擊樁施工。
  在工程施工中, 由于24m以下的黃色粘性土中鐵質結核在局部地方較為豐富,靜壓樁無法壓至指定的標高,監(jiān)理要求施工單位更換采用了錘擊樁機施工,均能夠施工到位,避免了由于樁身不到位所產(chǎn)生的質量隱患。
  4.施工階段對承載力初步判斷方法不同
  4.1在靜壓樁施工時,往往采用入土的有效樁長和終壓值進行控制,設計的樁長較短的工程,考慮到土體的恢復系數(shù),終壓值宜盡量達到設計取值的1.5∽1.7倍,并視土質及布樁情況考慮復壓。
  4.2錘擊樁施工時,一般采用入土的有效樁長和最后貫入度進行控制,因而在施工機械進場后,對不同的樁機均要按照設計標準進行必要的試打,記錄不同機型進入不同深度和不同地層的貫入度指標,用錘標準一般采用固定的中檔錘。當工程的地層變化較大時或者樁基承載力不同時

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