摘要:预应力管桩作为一种预制桩,由于其施工快捷方便,单位承载力造价低,在我国建筑工程领域应用甚广。在我国沿海地区,常存在较厚的液化土层及腐蚀性的地下水,在应用预应力管桩时需采取一些特殊处理措施,包括对桩的处理及对场地的处理。本文就某实际工程在中等液化场地及中腐蚀性地下水环境下预应力管桩基础设计所做的一些处理作简单概述。
预应力管桩作为一种预制桩,与其它桩型相比,有桩身质量稳定可靠、承载力高、穿透能力强、施工快捷方便等优点。由于技术因素和经济因素的缘故,目前在我国建筑工程基础中应用甚广。管桩持力层宜选择在较厚的全风化或强风化岩层、坚硬的粘性土层、密实的碎石土层等。在我国沿海地区,建筑场地常存在较厚的液化土层及有腐蚀性的地下水,预应力管桩基础应用于该类场地时需采取合理的技术措施。
本文就某实际工程在中等液化场地及中腐蚀性地下水环境下预应力管桩基础设计所做的一些处理作简单概述。
一 工程概况
某五星级度假酒店,位于福建省东山县金銮湾片区,建筑面积54000
平米,客房区最高为8层,公共服务区最高为3层。结构体系为钢筋混凝土框架结构,基础采用预应力管桩。
场地地质状况:
建筑场地处于福建东南沿海地区,距离海边直线距离不超过300米,场地为海陆相冲淤积平原地貌单元。拟建场地原为引海水养殖场,场地已基本回填平整。
现场共布置63个勘探孔,其中技术孔(取土孔22个)33个,一般孔30个。技术孔深度控制进入强风化岩5~8米,一般孔深度控制进入强风化岩3~5米。
通过标贯试验结果,拟建场地在七度地震营力作用下会产生轻微~严重液化可能,轻微液化钻孔19孔,中等液化钻孔39孔,严重液化钻孔4孔,不液化钻孔1孔,平均钻孔液化指数为10.06,综合判定拟建场地为中等液化场地。
通过水样水质分析,揭示场地地下水有中腐蚀性。
因场地为中等液化场地,且地下水对预应力管桩具有中等腐蚀性,按现有规范或有关地方规定,必须对场地及管桩进行处理方可采用预应力管桩基础。
二 对中等液化场地的处理
该场地液化土层厚度超过5米,最厚处达到10米,在地震作用下会发生
液化,液化后的土体失去对管桩的水平约束作用。为提高管桩抗水平力能力,宜选用直径大于500的管桩,本工程采用两种桩型,分别为500125AB型及600130AB型,持力层选择为强风化花岗岩。考虑到上部砂层较厚,静压穿透力较差,实际工程施工时采用锤击沉桩工艺。为将场地液化等级降至轻微液化以下,该项目设计时采用550直径的水泥搅拌桩进行处理,处理深度为承台底下不小于5米,搅拌桩布置间距按2米,每根管桩周边布置4根搅拌桩。
处理后的场地宜在加固范围内再进行液化检测,检测结果需满足轻微液化
以下方满足设计要求。
三 对中等腐蚀性地下水采取的处理措施
由于该项目持力层为强风化花岗岩,埋深较深,一般在30米左右。单节桩难以达到持力层,因此需要接桩,桩接头钢端板容易受地下水腐蚀。此外为保护预应力钢筋,适当加大钢筋的保护层厚度,为此选择壁厚大于125的管桩。本工程针对中等腐蚀性主要采取了以下措施:
1)防止地下水进入桩管内,宜优先采用带混凝土桩尖的成品管桩;
其次可采用锥形钢桩尖,参国标图集10G409第39页,其中t1,t2厚度均不小于20mm,焊缝h1,h2不小于12mm,增加腐蚀富裕度;对最上节的管桩顶离承台底标高3D处用4mm厚、直径360mm的钢板封口,防止地下水从桩顶和桩底部进入桩芯内。最下节管桩底应灌注高度为1.5m的C30细石混凝土,且封底混凝土应掺微膨胀剂。
2) 考虑到地下水在干湿交替条件下对钢筋砼结构中的钢筋具中腐蚀
性,设计在桩顶1.0m左右范围设置150mm厚的钢筋混凝土护筒,护筒与管桩的接触面应清理干净,涂刷新旧混凝土界面剂。
3) 管桩当采用焊接接桩时,应增加端板厚度2mm,相应增大焊缝坡口
尺寸并应封闭焊满;此外也可采用机械啮合接头接桩,接桩头部应涂有机硅砼保护剂或者其它防腐蚀耐磨涂层,桩身混凝土应掺加活性掺合料(如磨细硅砂粉、磨细矿渣粉等)及钢筋阻锈剂。
四 结构设计的一些措施
本工程最高为8层,局部为3层,上部荷载不算大,且单桩承载力较高,500直径的桩单桩承载力特征值取值为2400KN,600直径的桩单桩承载力特征值取值为3200KN,因此存在较多的单桩及两桩基础。结构设计时加强地梁刚度,使地梁线刚度达到首层柱线刚度的2倍以上。此外,需对桩基承担的水平力进行验算,确保桩基的水平承载能力。
五 结语
以上从工程实践简单概述了预应力管桩在场地存在液化及有腐蚀性地下水情况下应用时需要采取的处理措施。管桩的应用需根据场地实际情况按国家有关标准、规范及当地一些地方规定,合理设计,才能确保经济性,安全性。
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