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1、大直径人工成孔灌注桩的计算和应用李廷禄(甘肃省酒泉市水利水电勘测设计院 ，甘肃 酒泉 735000)【摘要】端承桩是在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承受，桩侧阻力相对桩端阻力而言较小或可忽略不计的桩，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担建筑的全部竖向荷载，桩基具有很大的竖向单桩刚度，在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围，凭借巨大的单桩侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证建筑的抗倾覆稳定性。【关键词】大直径；人工成孔； 端承桩；灌注桩； 单桩竖向承载力； 【中图分类号】 【文献标识码】C
2、 【文章编号】综合2类1.端承桩受力特点与分类：端承型桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计；摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受，根据本项目地质特点结合岩土勘查报告，基础工程选择直径大于800mm的端承桩，施工方案为挖孔灌注桩。2.桩基构造配筋率：正截面配筋率可取0.650.2 （小直径桩取高值）端承型桩和位于坡地岸边的基桩应沿桩身等截面或变截面通长配筋；箍筋应采用螺旋式,直径不应小于6mm，间距宜为200300mm；钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。桩身混凝土强度等级不得小于C25。挖孔
3、桩的D/d小于3，扩底端侧面的斜率应根据实际成孔及土体自立条件确定，粉土a/hc取1/3扩底端底面宜呈锅底形，矢高hb可取（0.150.20）D。3.桩基竖向承载力计算3.1 桩基竖向承载力计算应符合下列要求：1 荷载效应标准组合：轴心竖向力作用下偏心竖向力作用下除满足上式外，尚应满足下式的要求： 2 地震作用效应和荷载效应标准组合：轴心竖向力作用下 偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚应满足下式的要求：式中 荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力；荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，桩顶最大竖向力；地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩或复合基桩的平均竖向力；地震作用效应和
4、荷载效应标准组合下，基桩或复合基桩的最大竖向力；基桩或复合基桩竖向承载力特征值。3.2 单桩竖向承载力特征值应按下式确定：式中 单桩竖向极限承载力标准值；K安全系数，取K2。3.3大直径桩单桩极限承载力标准值时，可按下式计算： 式中 桩侧第层土极限侧阻力标准值桩径800mm的极限端阻力标准值、大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，按下表取值土类型黏性土、粉土砂土、碎石类土3.4考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算： 式中 中性点以上土层数；中性点以上第i土层的厚度；负摩阻力群桩效应系数；、分别为纵横向桩的中心距；中性点以上桩周土层厚度加权平均负摩阻力标准值；中性点以上桩周土层厚度加权平均重度（地下
5、水位以下取浮重度）。对于单桩基础或按上式计算的群桩效应系数>1时，取=1。4.工程应用某幼儿园工程，为两层框架结构建筑物，基础设计等级丙级，根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度场地分类类，场地开阔平坦，周边无不良地质作用，场地稳定性好，对建筑抗震有利，地质勘查深度范围内依次为:杂填土，杂色、稍密、稍湿，层厚0.500.70m黄土状粉质粘土，黄褐色、可塑硬塑、稍湿湿，干强度中等，中等韧性，稍有光泽，层厚14.4015.10m卵石层，青灰色，中密，湿，饱和，骨架颗粒成分主要为火成岩及变质岩，呈圆状，一般粒径2060mm，颗粒间中粗砂填充，级配均匀，层厚2.303.40m。勘察深度范围内卵石层
6、内有地下水存在，属第四系潜水，场地土具有级非自重湿陷级自重湿陷性。由于场地地基土中杂填土厚度小，强度低，压缩性高，黄土状粉质粘土，具有级自重湿陷性，呈中等偏高压缩性，均工程性质差，不宜直接选做基础持力层，卵石层强度较高、压缩性较低，工程性质较好，且根据工程地质剖面图显示，卵石层埋深15.215.7m，场地地基均匀性较好，所以采用以卵石层为桩端持力层的灌注桩基础。图1 桩基平面布置示意图 ； ；取=1 =1×3.14×0.8×（-10×8.0+40×5.0）=301.4Kpa 5 Jhl4pw 0 （负摩阻力小于正摩阻力）大直径桩单桩
7、极限承载力标准值时，可按下式计算：取取 计算偏于安全d桩直径a单侧扩底长度D桩端扩底设计直径纵向受力钢筋配筋值计 算 桩 表编 号daDZH-180010010001216800KNZH-2800200120012161200KNZH-3800300140012161600KNZH-4800350150014161800KNZH-5800400160014162000KN图2 桩身配筋及构造详图5.基桩施工中应注意的事项(1)基坑开挖后应进行基槽检验，探明桩底3米范围内有无软弱土层，检验方法可用触探或其它方法，确保桩身计入持力层不小于1倍桩径。(2)当相邻桩端扩大头间净距小于1500mm时,相
8、邻桩扩大头应间隔施工,且应在先施工桩混凝土浇注24小时后,方可开挖相邻桩扩大头。(3) 钢筋笼外侧需设混凝土垫块或采用其它有效措施，以确保钢筋保护层的厚度。开挖时应保证孔壁不坍塌，孔底通风良好，避免发生人身事故。6.质量检测(1)施工完成后的工程桩，应对全部基桩进行桩身质量检验，检验方法可采用低应变法,施工完成后的工程桩竖向承载力可采用高应变动测法进行检测(2) 载荷试验前，必须凿平桩头，在桩顶和承压钢板之间设置砂石褥垫层。7.结论基于本文的研究，有以下初步结论：(1) 端承桩在重要性建筑物的基础应用中是理想的基础形式，认真勘察与分析地质情况，通过论证分析，确认安全合理的基础尺寸。(2) 端承
9、桩具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担建筑的全部竖向荷载，桩基具有很大的竖向单桩刚度，在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。(3) 端承桩凭借巨大的单桩侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证建筑的抗倾覆稳定性。参考文献:References:1 GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范S.中国建筑工业出版社. 北京. 2012年2 JGJ94-2008 建筑桩基技术规范S. 中国建筑工业出版社. 北京. 2008年3 建筑地基基础设计方法及实例分析M. 朱炳寅 中国建筑工业出版社. 北京. 200
10、7年4 GB50010-2010 混凝土结构设计规范S. 中国建筑工业出版社. 北京. 2010年5 地基基础的设计及计算M. 黄熙龄、秦宝玖 中国建筑工业出版社. 北京. 1981年6 GB50011-2010 建筑抗震设计规范S. 中国建筑工业出版社. 北京. 2010年7 J 121-2001 建筑基桩检测技术规范 中国建筑工业出版社. 北京. 2001年8 JGJ79-2002 建筑地基处理技术规范S. 中国建筑工业出版社. 北京. 2002年9 混凝土结构设计禁忌及实例M. 李国胜 中国建筑工业出版社. 北京. 2007年10 GB50021-2001（2009版） 岩土工程勘察规范S. 中国建筑工业出版社. 北京. 2001年11 刘芳 大直径人工挖孔灌注桩结构设计探析建材技术及应用 2008年04期作者简介：李廷禄（1968-），男，汉，甘肃省酒泉市人，工程师，国家注册二级结构工程师，国家注册二级建筑师，国家注册水利监理工程师，主要从事水利工程及结构工程的设计与施工的研究。作者联系信息有关论文的所有信息请与 李廷禄 联系，通信地址：甘肃省酒泉市肃州区北大街46号 李廷禄（收）邮编：735000Tel: 13993708199Email: 594416485