欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

锚杆静压桩设计

337 2022-01-10 10:53:09

设计前必须对拟加固的工程进行调研,其内容除需查明工程事故发生的原因外,尚需对其沉降、倾斜、开裂、上部结构、地基基础、地下管网及障碍物、周围环境等情况作周密的调查了解,同时还需了解托换工程或纠倾工程地基基础设计所必须的其他资料。

设计应包括的内容为∶确定单桩垂直容许承载力、桩断而及桩数设计、桩位布置设计、桩身强度及桩段构造设计、锚杆构造与设计、下卧层强度及桩基沉降验算、承台厚度验算等。若是纠倾加固工程尚需进行纠倾设计。

一、单桩垂直允许承载力的确定

单桩垂直允许承载力一般可由现场桩的荷载试验确定,当现场缺乏试验条件,也可根据静力触探资料确定,或按照当地规程规范提供的指标进行计算确定。

二、桩断而及桩数

桩断面根据上部荷载、地质条件、压桩设备加以初选,一般的断面为 200× 200mm、250×250mm、300×300mam、350×350mrm.初步选定断面尺寸后就可按上一小节确定单桩垂直承载力。大量试验表明带桩承台的单桩承载力比不带承台的单桩承载力要大得多,桩土共同工作是客观存在的事实,故计算桩数时可以考虑桩土共同工作,桩土共同工作是一个比较复杂的问题,与诸多可变因素有关,为了既合理又方便地考虐桩土共同工作,对于既有建筑地基基础托换加固设计中一般建议取3∶7.即 30%荷载由土承受,70%荷载由桩承受,也可采用按地基承载力大小及地基承载力利用程度相应选取桩土分担比,使之更为合理。若是在加层托换加固设计中,既有建筑荷载压强小于地基允许承载力,并建筑物沉降已趋稳·定时,可考虑既有建筑的荷载由土承受,加层部分荷载由桩来承受。由桩承受的荷载值除以单桩垂直允许承载力就为桩数,若确定的桩数过多,使桩距过小,宜在初选断面基础上重选大一级断而,重新计算桩数,直到合理为止。

三、桩位布置

(一)对托换加固工程,通过计算决定托换桩的数量,其桩位孔应尽量靠近受力点两侧布置,使之在刚性角范围内,以减小基础的弯矩。对条形基础可布置在靠近基础的两侧,见图4.3-2;独立柱基可围着柱子对称布置.见图 4.3-3;板基、筏基可布置在靠近荷载大的部位以及基础边缘,尤其角部的部位,以适应马鞍形的基底接触应力分布。

image.png

image.png

image.png

五、锚杆构造

锚杆直径可根据压桩力大小选定,一般当压桩力小于 400kN 时可采用 M24;压桩力400)~500kN时采用 M27;再大的压桩力可采用 M30锚杆。锚杆数量根据压桩力除以单根锚杆抗拉强度确定。锚杆螺栓按其埋设型式可分预埋和后成孔埋设两种。对于既有建筑物的地基基础加固都采用后成孔埋设法,其构造有徽粗锚杆螺栓、焊箍锚杆螺栓等型式,见图4.3-6,并在孔内采用硫璜胶泥粘结剂粘结施工定位。

锚杆的有效埋设深度,通过现场抗拔试验和轴对称问题的有限元计算都表明了锚杆的理设深度10~12d(d为螺栓直径)便能满足使用要求.锚杆埋设构造见图 4.3-7。

image.png

锚杆与压桩孔的间距要求 、锚杆与周围结构的最小间距以及锚杆或压桩孔边缘至基础承台边缘的最小间距,见图4.3-8。

image.png

六、下卧层强度及桩基沉降验算

大量工程实践表明,凡采用锚杆静压桩进行托换加固的工程,其桩尖进人土质较好的持力层者,被加固的既有建筑的沉降量是比较小的,故一般情况下不需要进行这部分内容的验算。只有当持力层下不太深处还存在较厚的软弱土层时才需验算下卧层强度及桩基沉降验算。为简化起见,可忽略前期荷载作用的有利影响而按新建桩基建筑物考虑,其下卧层强度及桩基沉降计算可参照国家行业标准《建筑桩基技术规范》IGI 94—94 中有关条款进行,当验算强度不能满足或当桩基沉降计算值超过规范规定的容许值时,则需适当改变原定的方案重新设计。

七、承台厚度验算

既有建筑承台验算可按现行的《混凝土结构设计规范》验算带桩原基础的抗冲切、抗剪切强度,当不能满足要求时应设置桩帽梁,桩帽梁通过抗冲切和抗剪切计算确定,桩帽梁主要利用压桩用的抗拔锚杆,加焊交叉钢筋并与外露锚杆焊接,然后围上模板,将桩孔混凝土和桩帽梁混凝土一次浇灌完成,并形成一个整体。见图4.3-9。

桩头与基础承台连接必须可靠,桩头伸入承台的长度,一般为100mm。当压桩孔较深,在满足抗冲切要求后,桩头伸人承台长度可适当放宽到300~500mm,桩与基础连接,采用浇筑 C30或 C35的微膨胀早强 混凝 土,桩与基础连接构造,见图4.3-9。

image.png

八、纠倾设计

既有建筑可由众多原因造成倾斜,倾斜后会增大沉降多的一侧的基底应力。由此加大了基底应力不均匀性,使倾斜会进一步加剧。当倾斜危及或将要危及既有建筑安全使用时,则必须进行纠倾加固。针对工程情况应因地制宜地制定纠倾加固方案。

(一)倾斜率较小的纠倾工程设计

倾斜率较小系指倾斜率超过了规范规定的容许值 4%o,但超过的量不是太大,对于这类.工程的纠倾可视工程实际情况分别按两种设计方法处理。其一;在沉降多的一侧设计止倾桩,桩的数量可按一侧的大部分荷载由桩承担,止倾桩的工程效果不仅可止住该侧的继续沉降,并可采用应力调整法.为自然回倾创造良好的条件,由自然回倾使其达到规范规定的容许倾斜值;其二;在沉降多的一侧设计止倾桩,但估计自然回倾达不到规范规定的容许倾斜值,则需在沉降少的一侧适量掏土,形成孔穴,增大掏土侧土中应力,使地基局部达到塑性变形,造成既有建筑缓慢而又均匀的回倾,从而达到规范规定的容许倾斜值。

(二.)倾斜率较大的纠倾工程设计

这类工程在沉降多的一侧首先设计止倾桩,然后在沉降少的一侧设计掏土,掏土可采用冲水取土,冲水可在钻孔中,也可在沉井中进行。由于纠倾量大,为避免矫枉过正,在沉降少的一侧也设计少量的保护桩,以达可控的目的。