坑式静压桩在旧楼改建基础加固中的应用

 
时间日期:2007-2-27        已被阅读次:[2668]
 
广东省六建集团有限企业 沈宜森

[摘 要] 本文着重先容了利用建筑物自重、锚杆加配重传递竖向反力进行压桩的施工工
     艺和计算方法来先容坑式静压桩在旧楼改建中的应用。
[关键词] 静压桩 竖向反力 施工工艺 计算方法 旧楼改建

  一、工程概述和特点
  江门海关3、4、5号楼改建工程是我企业在江门地区承建的一项旧楼改建工程,把原边
检局营房改建成江门海关缉私局办公楼,该项目主要是结构补强、扩建以及基础加固等分项
工程。其中4、5号楼正面紧贴原建筑物扩建了大厅,采用桩基础,单桩设计承载力为200KN
,(采用预制C30砼方桩250×250)由于离原建筑物太近无法架设锤击桩架,并且锤击桩震
动大,对有二十几年楼龄的旧建筑物来说有一定的负面影响,根据这一工程特点,施工采用
静压桩。
  二、施工工艺
  2.1 本工程的施工工艺是根据国家行业标准《既有建筑地基础加固技术规范》(JGJ12
3-2000)6.4锚杆压桩法,6.6坑式压桩法来编制的,利用建筑物自重和锚杆加配重作反力
,采用yzY型压桩机架,PyQ-100液压机和XB4-500高压油泵联合作业施压,将每二米一节
的砼方桩逐节压入土层(每节桩之间的连接采用焊接),直到压强达到26Mpa,换算成施压
力400KN。
  2.2 施工平面布置图:
  2.3 设置锚杆:
  根据施工平面布置图,对每一轴的受压桩施压时桩架一端固定在原有建筑物的柱上,另
一端则固定在该轴两侧的四条锚杆上,当施工至终端压力400KN时,每端承受的竖向反力是2
00KN。则每条锚杆承受的竖向反力为200KN/4=50KN。根据工地的实际情况和施工条件,锚杆
采用直径为300,长为3米,受拉钢筋为Φ18,混凝土等级为C30,如图所示:
   每条锚杆所能承受竖向反力的计算:
  ①土壤的摩擦力:f=μπDh
   =8KN/m2×3.14×0.3×3
   =22.6KN
  ② 桩的自重:G=Yohπr2
   =24KN/m3×3.14×0.152
   =5KN
  ①+②=22.6+5=27.6 KN<50 KN
  不能满足要求,故要进行配重:
  每侧锚杆配重50KN,两侧就为100KN;
则每条锚杆所要承受的反力为(200-100)/4=25KN;
27.6KN>25KN (满足要求)
2.4 桩架的安装:
  通过2.3的计算,锚杆加配重满足受力要求,则进行桩架的安装,一端固定在原建筑物
的柱上(采用钢板加木垫夹柱),另一端则固定在锚杆上,如图示:2.5 压桩:
  桩架安装好后就把250×250的砼方桩就位,桩和桩架的垂直度控制在允许范围内,然后
启动液压机通过千斤顶将方桩逐段压入土层(见图),要求终端施压为26Mpa,(换算成终
端压力400KN)持载十分钟累计沉降不大于2mm。三、工艺计算
  锚杆的受力情况在2.3节中已经计算出来,这里不作重复,现主要验算yzY型桩机架所配
备的一套钢板夹具固定在柱上传递竖向力的计算:
  已知条件:
① 单桩承载力200KN;
  ② 柱截面为350×400mm, 经回弹检测,柱砼等级为C15;
  ③ 选用钢夹板400mm, 每套夹具配4支,M45×6mm方牙螺栓(45#钢),螺母厚h=60m
m;
  ④ 钢板与砼柱之间设20㎜厚松木垫块;
   见下图所示:3.1 支点传递能力的设计值Nα:
  根据国家行业标准(JGJ123-2000),《既有建筑物地基基础加固技术规范》规定:以
下力的传递需要计放安全系数K=2,坑式静压桩施压力N=2.0×桩承载力设计标准值(6.6、3
.4)
  (即N=2×200=400KN)
  竖向反力受力点的荷载设计值N=N/受力支承点数(9.3.2)
  本例为 Nα=400/2=200KN
  (即锚杆加配重一端承受的竖向反力为200KN,夹柱一端承受的竖向反力Nα也是200KN)
  3.2 夹紧力Nb计算:
  根据摩擦力计算 Nb=Nα/μ, μ为摩擦系数。
  查有关资料:
钢与木之间的摩擦系数为 μ=0.4~0.6 [注1]
  木与砼之间的摩擦系数为 μ=0.6 [注2]
  本例计算取 μ=0.5 则:Nb=200KN/0.5=400KN(每组钢夹板)
  3.3 螺栓强度验算:
  每组夹板4支螺栓, 则:每支螺栓承受拉力N= = =100KN
  ①螺栓抗拉强度验算:
  螺栓最小截面积 F1=(45-2×3)2×3.14/A=11.944cm2
  45#钢屈服点 [δ]=64KN/cm2 [注3]
  容许拉压应力 [δ]=24KN/cm2
  容许剪压力 [τ]=14.5KN/cm2
  [N]=11.944×24KN/cm2 =286.56KN>100KN
(安全)
  ②螺纹强度计算:
   螺纹技术参数: 牙距6mm、纹宽2.8mm、牙深3mm、螺母厚度60mm、纹数10圈、螺纹底
径Di=39mm、螺纹中径Do=42、
  螺栓升角=αrtɡ6/42=2.6
  螺纹承受的剪切力:
Q= =2.9KN/cm2<[τ]=14.5KN/cm2
  螺纹接触面压应力:
δ压= =2.7KN/cm2<[δ]=24KN/cm2
   (均满足要求)
  通过验算说明yzY型桩机架配备的一套钢板夹具各项指标均满足施工要求,而实际施工
中为了平衡受力,一般每一夹柱点均使用两套夹具,所以安全指标完全能够满足。
  四、结束语
  本工程施工过程中,锚杆和原建筑物柱均完好无损,为了验证锚杆最终能承受拉拔力,
在最后一条桩施工时施加压力至800KN时才将锚拉松破坏,而建筑物柱没有变形。整个施工
过程非常顺利,施工完成至今已有两个多月了,整个改建工程已完成,实践证明本工程选择
这一方案是成功的。由于坑式静压桩的使用特点是体积小、操作灵活、震动性小、它可以充
分利用原有建筑物的环境条件来立桩架,如两端均利用建筑物自重作反力或两端均采用锚杆
作反力,或两端均采用锚杆加配重作反力等等。它既可以在建筑物室内,也可以在室外,对
旧楼改建中基础加固特别适应,值得推广应用。在施工中只要对两端施加的竖向反力进行计
算,满足要求即可施工。

  参考文献
  《既有建筑物地基基础加固技术规范》(JGJ123-2000)
  [注1]《物理计算手册》
  [注2]《物理计算手册》
  [注3]《机械计算手册》
     
 
 
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