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是否可以突破《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008规定的最小桩距 [复制链接]

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是否可以突破《建筑桩基技术规范JGJ94-2008规定的最小桩距
Kingckong按:前段时间曾与朋友讨论过“桩距可否小于3d”的问题,现根据资料整理了有关内容,供参考。
:RzcK>Gub=  
 {3yzC  
aWm0*W"(@  
-5>K pgXo\  
1、规范条文引述: 50rCW)[#  
《建筑桩基技术规范》JGJ94-20083.3.3条第1款: TGdD7n&Ehh  
基桩的最小中心距应符合表3.3.3-1的规定;施工中采取减小挤土效应的可靠措施时,可根据当地经验适当减小。 D@^ r  
3.3.3-1                    桩的最小中心距                
土类与成桩工艺
排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩桩基
其他情况
tNjb{(eO\h  
非挤土灌注桩
3.0d
3.0d
lEQ 63)Z  
部分挤土桩
3.5d
3.0d
8?W\kf$  
挤土桩
7XT2d=)"  
非饱和土
4.0d
3.5d
P-K\)65{Y  
饱和黏性土
4.5d
4.0d
L:%ek3SOz  
钻、挖孔扩底桩
2DD+2.0m(D>2m)
1.5 DD+1.5m(D>2m)
-kq=W_  
沉管夯扩、钻孔挤扩桩
q-/A_5>!;f  
非饱和土
2.2D4.0d
2.0D3.5d
J^hj R%H  
饱和黏性土
2.5D4.5d
2.2D4.0d
注:1 d —圆桩直径或方桩边长,D—扩大端设计直径
1{_tV^3@  
2当纵横向桩距不相等时,其最小中心距应满足“其他情况”一栏的规定。 <'v?WV_  
3当为端承型桩时,非挤土灌注桩的“其他情况”一栏可减小至2.5d。 #?}k0Y  
@bmu4!"d  
桩基规范的上述规定基于两个因素:1)有效发挥桩的承载力,2)成桩工艺。 yb*SD!  
)6PZ.s/F6p  
2、挤土效应与桩距: zc'!a"  
1)部分挤土桩、挤土桩在成桩过程中,无可避免的对周围环境(包括桩本身)造成一定的不利影响。以静压预制桩为例,挤土效应有以下方面[3] K*'(;1AiW  
@Q !f^  
VeA;zq  
64#~p)  
img: http://s4.sinaimg.cn/middle/557d7ea6gbe782188e213&690 _I<eJ\  
mdypZ1f_  
>sm< < gVb  
R5X<8(4p  
|08tQ  
IJD'0/R'c  
09_3`K. *  
2)对于部分挤土和挤土桩成桩过程挤土效应随桩距减小而加剧。因此2008版桩基规范修订时适当的增加了最小桩距的要求。 OC#oJwC  
3)对于采取有效减小挤土效应措施,部分挤土桩、挤土桩的最小桩距可根据其减挤效果将规范规定(2. 6-1) 的最小桩距相应减小0.5~ 1. 0d,但不应小于3d
以静压预制桩为例,有效减小挤土效应措施可以包括以下方面[3]
N1\u~%AT"  
M< *5Y43  
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img: http://s16.sinaimg.cn/middle/557d7ea6gbe543b24135f&690 .P# c/SQp  
6G/)q8'G  
5L42'gJ  
_Jj|g9b  
-F4CHpua  
3、桩侧阻力的群桩效应与桩距
1)桩侧阻力只有在桩土间产生一定的相对位移才能充分发挥。当桩距过小时,桩间土的竖向位移因相邻桩的影响而增大较大,桩土间的相对位移随之而减少,导致桩侧阻力不能充分发挥,从而群桩的承载力小于单桩承载力之和。这是群桩效应的表现之一。
2)根据粘性土、粉土、砂土中的钻孔桩群桩试验,当桩距小于3d 时,侧阻力由于桩与桩的相互作用而有所降低。这种效应在粘性土中相对更明显。据美国、英国相关规范的规定,当桩距不小于3d 时,桩基承载力不考虑群桩效应。鉴于以上情况,2008年版桩基规范修订时规定了第3.3.3条的最小桩距,同时对于群桩基础承载力确定不计侧阻和端阻的群桩效应。这样处理,方便设计,也不会留下安全隐患。
3)设计中出现由于平面受限,桩距不得不小于3d,此时导致桩侧阻力因相互影响而降低,即使施工阶段采取有效减小挤土效应措施,如果桩距还是不变,桩基在正常使用阶段还是存在群桩效应的。对此,设计时基桩承载力特征值可将总侧阻力乘以侧阻折减系数后确定。侧阻折减系数按文献[2]P388方法确定。
> 9JzYI^  
HOsq _)K  
:?RooJ~#  
d{9rEB?  
R{8nR0 0|1  
s+yBxgQ/  
WWrD r  
+C/K@:p  
4、结论与建议 |42E'zH&  
1)可以突破《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008规定的最小桩距; VaZS_ qGe:  
2)对于采取有效减小挤土效应措施,部分挤土桩、挤土桩的最小桩距可根据其减挤效果将规范规定(3.3.3-1) 的最小桩距相应减小0.5~ 1. 0d,但尽量不要小于3d =k2+VI  
3)设计中出现由于平面受限,桩距不得不小于3d时,要折减基桩的侧阻力;此外即使是挤土效应不明显的桩型(如钻孔桩等),也应提出有效减小挤土效应措施(如跳钻),因为2根桩靠的太近,旁边钻桩时会对周边的土有扰动,如在影响范围内有未凝固的桩混凝土,就容易出现桩身缺陷。 (+@3Dr5o0}  
j &,vju  
}f^K}*sK$5  
t<|=-  
Z!G;q}zZ!  
V*5:Vt7N  
[1]       JGJ942008建筑桩基技术规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2008. Fu )V2[TY  
[2]       刘金砺,高文生,邱明兵. 建筑桩基技术规范应用手册[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2010. {h&*H[Z z  
[3]       张明义. 静力压入桩的研究与应用.[M]. 北京:中国建材工业出版社,2004. 17$JBQ,[  
}-V .upl  
8$v17 3  
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1.工程概况 eW\7X%I  
  阜阳市泉河新大桥位于阜阳市区内,是在拆除老桥的基础上进行扩建,设计全长73995m,由主桥、引桥及两头引道组成,其中主桥为8孔30m预应力T梁,直径16m钻孔灌注桩基础。两岸引桥共18孔,为144m~160m不等跨预应力空心板梁,直径12m钻孔灌注桩基础。南北两岸分别有引道10010m和11457m。该桥址处地质状况较好,主要为亚粘土层,主跨14号、15号、16号桥墩座落在主河道上,墩址处常水位水深50m~90m。受桥梁布局的影响,新桥14号、16号桥墩座落在老桥1号、3号墩址处。原有桥梁为净跨20m的钢筋混凝土桁架拱桥,新桥施工前老桥上部结构已被拆除。通过施工实测和多方调查,确定老桥墩墩身以下为钢筋混凝土承台,承台长82m,宽60m,厚20m,承台以下为打入桩基础,桩长150m~170m,截面45cm×45cm的方桩,每墩打入桩数量18根,墩身方向分3排,桩间距10m~120m不等。新桥施工前,已通过水下爆@破拆除墩身,爆@破后,部分混凝土残渣散落在河床表面,也给新桥基础施工造成一定难度。具体施工时发现新桥14—2号、14—3号、16—2号桩分别有老桥打入桩基础占据桩位,致使钻孔工作不能进行。 TL]2{rf~  
  2、施工方案拟定 T>vHZZiO  
  根据墩址处地质水文文件,考虑后序工序施工要求,老桥桩基础清除必须做到以下几点:①一次性成功,桩体须全部消除,以利钻孔灌注桩施工,不能出现断桩,使部分桩体留地下。②拔除方桩过程中,尽可能保持桩四周土体的稳定性,以确保灌注桩施工质量。③新桥主跨桥墩为三桩式墩身,桩间距75m,待清除老桥打入桩距新桥灌注桩最近距离58m,因此,在桩体清除过程中,尽可能减少对附近土体产生冲击力,避免对新桥已成桩体造成损害。所以,施工方案拟定采取从土体中剥离桩体,施加外力拔除的方法。该方案实施安全可靠,一次性拔除,对已成桩及周围土体影响较小。打入桩拔除后,及时封填土,短期内可进行钻孔灌注桩施工。 -M%n<,XN0  
  3、施工方法 G!XizhE  
  3.1待拔桩位 !rTh+F*  
  设钢护筒,待拔桩在钢护铜内,以偏移钢护筒中心40cm为佳。钢护筒打入河床表面以下,打入深度根据河床土质密实情况而定,使钢护筒在钻孔过程中能随承受一定高度的静水压力。 -$dnUXFsj[  
  3.2待拔桩与钢护筒壁 W$?1" F.  
  在待拔桩与钢护筒壁距离最大处钻大直径孔,孔深超过待拔桩尖以下不少于20m,孔径不小于80cm,并使待拔桩侧面紧贴孔壁上,以便潜水员从大直径孔孔口处入水,检查待拔桩周围土质剥离情况,固定捆绑千斤绳。在待拔桩周围,与大直径孔壁接合处起,连续钻小直径孔,小直径孔深不少于待拔桩长,孔径20cm~40cm,先后孔位应连续,以保证待拔桩与四周土完全分离。 wd..{j0&  
  3.3待拔桩侧四周孔位连通 CN\s,. ]  
  连通后,进行清孔作业。清孔主要目的是促进待拔桩侧土完全剥离,减小拔桩摩阻力。清孔由钻杆或其它管具送进高压水,水流出口向着桩侧,顺序由上向下进行。沉淀在孔底的沉渣随同泥浆由护筒口流进沉淀池,部分沉积在大直径孔底。清孔时泥浆浓度控制在120g/cm3,并注意保持护筒内承压水头高度,以防清孔过程中坍孔现象的发生。 LtejLCf/  
  3.4清孔结束 )l[ +7  
  清孔结束,潜水员由大直径孔内下潜一定深度,检查桩四周土剥离情况,固定捆绑千斤绳,进行拔桩作业。 g B+cU  
  华东公路2002年第4期2002年第4期唐谦,郝智明,刘洪:影响钻孔灌注桩施工的老桥基础处理图1待拔桩施工示意单位:mm。 e#FaK^V  
  4、实施步骤 i @+Cr7K,  
  4.1搭设拔桩工作平台 > ^n'  
  工作平台是桩体拔除过程中主要承重体系,本身应有足够的承载力和稳定性。工作平台采用打入钢管桩作基础,钢管桩用直径180mm,壁厚6mm钢管加工制成。钢管桩沿新桥桥墩中线两侧分双排布置,每排桩间距15m~20m,排间距160m。近墩身两排桩间距40m,满足钻孔灌注桩和拔桩施工要求。钢管桩桩顶用槽钢连成一整体,槽钢焊接在桩顶上,增加施工平台整体稳定性。槽钢顶面纵向布置“工”字钢,作为荷载分配梁。为满足钻孔灌注桩施工需要,整个施工平台搭成长220m,宽750m,共打入钢管桩44根,根据河床土质情况计算和经验估算,施工平台能承担竖向荷载约350t,满足施工需要。拔桩实施前,用10m×055m×440m立体桁架置于平台“工”字钢上,作为承重梁,高度根据施工需要,平面叠放增加。 r A0[y  
  4.2埋设钢护筒 2#T|+mKxZM  
  钢护筒采用厚度10mm钢板卷制而成,内径20m,为方便使用,护筒加工成单节长20m,各节之间法兰连接,最底节底口。钢板切割成45°坡口,以利护筒夯击下沉。护筒就位应准确,满足大小直径孔钻孔需要。就位前应用冲抓锥清除待拔桩四周河床混凝土残块及其它杂物、淤泥,使待拔桩顶高出护筒内河床面30cm~50cm,以利钢护筒准确就位。就位时,钢护筒由钻架吊起,直立拼接下沉,待护筒底口切入河床后,再整体吊起,由潜水员引导护筒准确就位。夯击下沉过程中应采取措施确保钢护筒不偏位,就位后最大倾斜度不得大于1%。护筒底口穿过河床表面淤泥,切入较稳定亚粘土层15m~20m,根据经验能够满足钻孔需要。钢护筒就位后,用直径50cm冲抓锥沿钢护筒内壁四周抓捞护筒内淤泥层中混凝土残块,冲抓锥落距不能太大,控制在25m左右。冲抓过程中,应避开待拔桩,以防造成桩头混凝土破碎,桩体钢筋向四周散开,增加水下切割难度。若护筒内淤泥层太厚,冲抓效果不够理想,应清除护筒内淤泥。 *|_u~v:)|5  
  4.3钻孔剥离待拔桩四周土层 e/#4)@]  
  护筒就位并固定后,进行钻机就位和校正。先在桩一侧钻大直径孔,钻孔前应有潜水员引导,准确定孔位。大直径孔壁与待拔桩侧面应有不小于5cm的间隔,避免钻孔过程中钻头碰及桩体,造成斜孔和机械事故发生。为确保护壁效果,泥浆浓度一般控制在130g/cm3~140g/cm3之间,或采用膨润土造浆护壁。钻进过程中,应根据具体情况,合理控制钻孔进度。小直径孔钻孔方法,也采取泥浆正循环,成孔直径30cm,孔壁距相邻孔及待拔桩侧面应有5cm左右间距,避免钻孔过程中钻头偏移或碰及混凝土桩身。发生此情况,应移动钻机偏离相邻孔位或待拔桩一定距离,再继续钻进。每一孔成孔后,即时清除孔内沉渣,清孔采用钻机自配设备,从钻杆底端射水,由上至下,钻杆下移速度0.5m/min左右。水流尽可能射向待拔桩侧,流向与桩侧面成45°角向下,防止水流直接冲击待拔桩侧相对孔壁,造成坍孔,影响桩侧土剥离效果。四周孔清孔完毕,进行拔桩准备工作。 /~J#c=  
  4.4拔除钢筋混凝土方桩 ]~3wq[O  
  4.4.1拔桩要克服的阻力 Yfxc$ub  
  (1)桩侧摩阻力,可由公式P=ULiIi估算。 {YK6IgEsJe  
  式中U——为桩的周长,m; =!{}:An1$  
  Li——为桩侧各土层中第i层土层厚度,m; #mx;t3ja7  
  Ii——桩侧面土层第i层对桩侧极限摩阻力,kPa;  Gp@Y=mU  
  P——为极限桩侧摩阻力,kN。 P)>WIQSr  
  由于桩侧摩阻力与桩侧土剥离情况有关系,估算桩侧摩阻力,要弄清桩侧土层剥离效果。从具体施工中知道,采用桩侧钻孔闭合方法剥离土层,剥离效果一般在50%~60%,且桩体上半部分剥离效果较好,在80%以上,下半部因土质坚硬,并夹有大量结核性物质,造成钻位偏离,影响剥离效果。 ""CJlqU  
  (2)待拔桩体及附着土自重,根据桩体截面形状和长度计算。 iu*u|e  
  (3)桩体拔动瞬间,在桩尖及桩侧四周形成真空,产生真空引力。这是一个变力,随着桩体拔动,桩侧土被破坏,真空引力减小消失。在具体实施过程中,不计真空引力,根据桩侧土层剥离情况,估算待拔桩摩阻力及桩体和附着土重之和约为600kN~750kN。所有设备提供的总牵引力不得小于桩侧摩阻力和桩体自重之和的15倍~20倍。 KW+^9&lA  
  4.4.2拔桩具体步骤 _f^q!tP&d  
  (1)在工作平台上组拼两排平行的立体桁架梁,桁架梁跨越桩位,间距70cm,其上布置4排20cm×20cm×220cm双层方木,作为拔桩时施工加上拔力的作用点。拔桩采用4套20t手拉葫芦和1套牵引力为35t的滑轮组共同施加。 *=^_K`y  
  (2)在已剥离土层的方桩上端固定捆绑千斤绳,千斤绳应捆绑牢固,防止上拔桩过程中上脱。同时根据千斤绳的位置和方向固定手拉葫芦及牵引滑轮组。在每一根受力千斤绳同一平面位置拴一根红色信号绳,判定拔桩过程中方桩的位移情况。 uW Q`  
  (3)手拉葫芦施力应均衡。施加总的牵引力达到估算的桩侧摩阻力和桩体及附着土自重之和时,停止施力,持荷10h~15h,并注意观察钢丝绳及各施力设备的工作情况,此后,牵引力每增加15%,停止并持荷10h~15h,以减小桩尖及桩侧产生真空引力影响,直至拔出桩体10m~15m。
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