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挡土墙一般有重力式挡土墙、衡重式挡土墙、钢筋混凝土悬臂式挡土墙等,此类挡土墙具有开挖量大、造价高、施工工期长的特点。本人通过长时间的观察,总结出一套经济、适用的挡土墙施工方法。即利用预应力砼方桩的抗弯能力,抵挡土方侧压力(如图所示)。施工工序包括预应力砼方桩的设计与制作、吊装、运输及堆放、就位与压桩、土方挖除与清理、焊接拉结筋、支模并浇筑砼等。
下面,简单介绍一下它的设计原理和施工工艺。
1.预应力砼方桩的设计与制作。
预应力砼方桩的设计,需根据现场实际情况,如土质情况、地下水情况、挡土墙高度情况等,综合考虑。桩的断面,可做成等腰梯形的形状,这样,可以使桩间砼形成内小外大的楔形,不会脱落;桩尖可做成120度尖头,这样可减小入土阻力,便于施工。桩顶可用5MM厚钢板作保护,防止打桩过程中,桩头被打坏。(如图所示)
切土装置,为50*5MM的扁铁制作而成,长度C=a+2*50mm(a=方桩宽度)其作用有3个方面:
①在压桩过程中,起导向、稳定作用。
②压桩完成后,对桩间土起阻挡作用,便于桩间土的清理。
③可作为拉结筋的焊接连接点。
预应力砼方桩的设计长度应大于2倍的挡墙净高度,断面不应小于300*300MM,否则,其侧向抗弯能力太小,易折断。在预应力桩的设计时,需根据桩截面尺寸、挡墙高度、土质状况、地下水情况等计算预应力受力筋的类型、直径及根数,以保证在最不利的状况下,桩受弯、剪力最大的部位,不会被折断或剪切破坏为计算原则,其他钢筋可按构造配筋。
最不利的状况有:①坡顶有临时堆物、堆土重载或有车辆动载,会加大土体的侧向压力。②长时间的下雨,土体含水量加大,容重增大、磨擦角变小,侧向土压力变大。③冻胀压力,土体内含水在低温下凝结成冰,体积膨胀,产生冻胀压力。
砼浇筑应采用C40以上的高强细石砼,振捣密实,无露筋、蜂窝麻面、漏振等严重缺陷;同时,在制作时,应保证桩中心线的笔直度,防止在压桩过程中,桩产生偏位或折断。
2.吊装、运输及堆放
砼强度达到75-100%时,方可进行吊装、运输。装车与堆放时,应采用2点支承,不得采用3点支承,支承点设在桩两端30-50CM处,且受拉面朝下,多桩分层装车时,支承点应在同一垂直线上,层数不宜超过3层。
3.就位与压桩
在需压桩部位打下桩位线,利用履带式液压打桩机,将桩吊至桩位点处,将桩头对准桩位。桩身就位后,应检查桩身是否有裂纹等缺陷,同时,应检查桩的受拉面是否面对高土位方向,如果搞反了,桩就起不了挡墙的作用了。然后,采用履带式液压打桩机,对准桩头打击,将桩打入土内0.5-1M左右,校正垂直度,然后将桩打入设计深度。打桩采用高频轻击的方法,避免重击给砼造成破坏。之所以采用履带式液压打桩机,是因为履带式液压打桩机对施工现场平整度要求较低,具有施工灵活、进退场费用及租赁台班费用低、移动速度快、可打斜桩等特点,受到越来越广泛的应用。
4.土方清理
桩打完一段后,可采用挖掘机,将多余土方挖除,底面可留有一定的坡度,不仅可防止桩脚积水,影响桩的抗侧移能力。而且,可加大土内桩长,抵销部分高位土对桩的侧向压力。
桩间土清理,可采用小型挖掘机或人工清理,清理后的断面如图所示。
5.拉结筋焊接、支模、浇筑砼
拉结筋可采用φ6的钢筋,焊接在切土钢片上,两边拉结筋可连在一起,间距不大于500MM。
在桩间支护模板,为了便于模板的安装与加固,可在桩上预留一些钢筋固定扣,模板加固木楞固定在钢筋扣上,这样,可以减少支模加固的人工与材料费用,而且,不易产生胀模。
【关键词】预成纤维桩;口腔修复;可塑纤维桩
随着社会不断发展,人们的生活水平逐渐提升,对口腔的保护意识也逐渐增强,行口腔修复治疗的患者正逐年上升,在进行治疗的过程中传统的拔牙技术十分的完善,但是拔牙会产生巨大的痛苦,还会损伤患者的咀嚼功能,降低了患者身体的耐受性[1]。牙体修复的过程中可以针对患者牙齿的残根进行修复,在此过程当中就涉及到桩体使用,我国的桩体使用种类较多,比如金属桩体不仅具备有良好的硬度性能和保护作用,而且价格便宜,但使用过程中可能会导致一些不良反应出现[2]。通过纤维桩进行治疗是这些年一种良好的选择,本文主要比较预成纤维桩和可塑纤维桩在进行口腔修复中所发挥的作用,报告如下。
1资料与方法
1.1一般资料
选取2016年3月~2017年1月本院收治的58例进行口腔修复治疗的患者,依据入院挂号奇偶数将患者分为观察组和对照组,各29例。观察组中男14例,女15例;年龄23~41岁,平均年龄(30.38±7.06)岁。对照组中男13例,女16例;年龄22~40岁,平均年龄(31.06±7.38)岁。两组患者性别、年龄等一般资料比较差异无统计学意义(χ2/t=0.0693、0.3585,P=0.7924、0.7213>0.05),具有可比性。本研究经伦理委员会审核并获得批准。
1.2纳入及排除标准
1.2.1纳入标准①均被确诊为牙体缺损需要进行修复的患者,诊断符合牙体缺损的标准;②均为单颗牙齿缺损修复的患者;③均不存在牙体修复禁忌证;④本文患者均未伴随严重的颌面部病症;⑤年龄均满18岁;⑥经过《人体损伤程度鉴定标准》中牙齿损伤评分,均在轻度2级~轻度1级;⑦均没有沟通和认知障碍作者单位:118000丹东市第一医院并且签署知情同意书,临床资料完整。
1.2.2排除标准①妊娠期和哺乳期的女性;②合并有其他的颌面部病症患者;③对本文所应用的药物或治疗方法及材料过敏的患者;④精神病或存在难以配合相关研究的病例;⑤因为各种原因无法完成调查而退出研究的患者。
1.3方法
观察组患者应用预成纤维桩进行治疗,治疗前采用X光对患者口腔状况进行大致的了解,需要调查患者牙槽、牙齿、牙周的基本状况,根据患者的牙齿情况制定相关的修复方案。之后着手对患者进行根管治疗和根面的配制,在治疗结束以后对患者进行预成纤维桩的制作。患者在进行口腔修复的时候,首先要对根管进行清洁,之后将患者进行口腔修复的义齿均匀的涂抹粘结剂,通过光固化处理。将树脂从根尖注入到患者根管口,之后根据患者牙齿的具体状况进行修整,取模进行牙冠制作,制作完成后让患者进行试戴,并根据患者的主观感受进行适当的调整。对照组患者应用可塑纤维桩进行治疗,进行可塑纤维桩口腔修复的过程中相关的准备工作和观察组基本相同,需根据患者的实际情况进行根面和根管的配备制作,将患者所损坏的牙体进行清洁,然后制作可塑纤维桩,当可塑纤维桩制作完成之后需要将其放置在患者牙齿的根道中,根据患者口腔的具体状况对纤维桩进行调整,应保证纤维桩始终处于扇面状态。对纤维桩进行光固化处理,时间大约为20~25s,之后将纤维桩从患者的牙体当中取出,再进行大约40~50s的光固化处理,提高纤维桩的耐受性。将准备好的根面和纤维桩进行初步的处理,之后将纤维桩放置在根道当的状况进行全瓷冠的基牙制作,并让患者试戴,并在此过程中根据患者的感觉进行调整,然后重新进行取模和制备,再进行试戴,直到合格为止。
1.4观察指标及判定标准
①比较两组患者的临床疗效,疗效判定标准:修复后牙齿边缘完整,牙齿表面和外形恢复正常,则为显效;修复后,牙齿边缘完整,牙齿表面和形态大致恢复,则为有效;修复后牙齿边缘不完整,牙齿表面和外形没有恢复或存在异常,则为无效。总有效率=(显效+有效)/总例数×100%。②比较两组患者的满意度,采用自制量表进行评价,主要从牙齿完整性、牙齿色泽和美容外形三个角度进行评估,满意度评分为0~100分,评分≥90分为满意;评分为60~89分为基本满意;评分<60分,则为不满意。满意度=(满意+基本满意)/总例数×100%。③比较两组患者并发症发生情况,主要包括牙龈发炎、牙齿松动脱落等。④比较两组患者3年后的牙齿损伤情况,根据《人体损伤程度鉴定标准》进行牙体损伤的评价:牙齿脱落或者牙折>7枚,则为重伤2级;牙齿脱落或者牙折>4枚则为轻伤1级;牙齿脱落或者牙折>2枚,则为轻伤2级;牙齿脱落或者缺损、牙槽突骨折、牙齿松动>2枚或者3度松动>1枚则为轻微伤。⑤比较两组患者3年后的牙齿松动率,Ⅰ度松动为颊舌方向(内外方向)的松动范围<1mm,其他方向没有松动;Ⅱ度松动为颊舌方向的松动范围在1~2mm之间或存在颊舌方向及近远中方向(左右方向)两个方向的松动;Ⅲ度松动为颊舌方向的松动范围>2mm或存在颊舌方向、近远中方向和垂直方向(上下方向)三个方向的动度。
1.5统计学方法
采用spss26.0统计学软件处理数据。计量资料以均数±标准差(x-±s)表示,采用t检验;计数资料以率(%)表示,采用χ2检验。P<0.05表示差异有统计学意义。
2结果
2.1两组患者的临床疗效比较
观察组显效16例、有效13例,治疗总有效率为100.00%;对照组显效13例、有效8例、无效8例,治疗总有效率为72.41%。观察组治疗总有效率显著高于对照组,差异具有统计学意义(χ2=9.2800,P=0.0023<0.05)。
2.2两组患者的满意度比较
观察组满意15例、基本满意13例、不满意1例,满意度为96.55%;对照组满意12例、基本满意8例、不满意9例,满意度为68.97%。观察组满意度显著高于对照组,差异具有统计学意义(χ2=7.7333,P=0.0054<0.05)。
2.3两组患者并发症发生情况比较
观察组发生牙龈发炎2例,并发症发生率为6.90%;对照组发生牙龈发炎4例,牙齿松动脱落4例,并发症发生率为27.59%。观察组并发症发生率显著低于对照组,差异具有统计学意义(χ2=4.3500,P=0.0370<0.05)。
2.4两组患者3年后的牙齿损伤情况比较
3年后,观察组牙齿轻微伤2例,对照组牙齿轻微伤3例。3年后,两组牙齿损伤情况比较,差异无统计学意义(χ2=0.2189,P=0.6399>0.05)。
2.5两组患者3年后的牙齿松动率比较
3年后,观察组Ⅲ度松动1例,松动率为3.45%;对照组Ⅰ度松动1例,Ⅱ度松动2例,Ⅲ度松动5例,松动率为27.59%。3年后,观察组牙齿松动率显著低于对照组,差异具有统计学意义(χ2=6.4444,P=0.0111<0.05)。
3讨论
如果患者牙齿受到巨大的损伤出现大范围的牙齿缺失,就需要根据实际情况考虑是否要保留残冠和残根,如果保留残根,临床需要着手对患者采取有效的口腔修复方法进行进一步的治疗[3]。在口腔进行修复的过程中所应用到的桩体主要包括金属桩、纤维桩等,而表现类型也比较多[4]。传统意义上的金属桩治疗面临着很多问题,容易导致患者出现多种不适感[5]。本文主要比较预成纤维桩和可塑纤维桩在进行口腔修复当中的效果,结果显示,观察组的治疗总有效率、患者满意度、并发症发生率、3年后的牙齿损伤及松动情况均优于对照组,差异均具有统计学意义(P<0.05)。主要是因为预成纤维桩具有更好的美观性和耐腐蚀性,桩体具备良好的韧性,可以实现在进行治疗的过程中以最短的时间完成治疗,极大程度上减轻了患者的痛苦。目前预成纤维桩已经开始在临床上推广,其能够促进口腔修复领域的发展,提高患者整体修复的疗效,减轻牙体损伤的发生几率。综上所述,在进行口腔修复的过程中应用预成纤维桩作为桩体进行修复所取得的效果明显优于可塑纤维桩,可以充分的提升临床疗效和患者的满意度,还能有效的降低并发症的发生几率,是一种理想的修复手段。
参考文献
[1]姚莹.可塑纤维桩与预成纤维桩在口腔修复中的临床应用效果及治愈成功率的影响分析.临床医药文献电子杂志,2020,7(36):10.
[2]张冲.传统金属桩、预成纤维桩和可塑纤维桩在口腔修复中的临床应用效果研究.现代医药卫生,2020,36(5):746-748.
[3]马婷,王笑竹.分析在口腔修复中应用预成纤维桩或可塑纤维桩对修复效果的影响.中国医药指南,2020,18(5):47.
关键词:预应力高强混凝土管桩;基础设计;试桩
随着我国预应力和混凝土技术的高速发展,预应力高强混凝土管桩已被广泛应用于各类房屋建筑的基础工程中。由于预应力高强混凝土管桩具有施工工期短、成桩质量在施工时较容易得到直观保证、以及相对造价较低等优点,在我国得到了迅猛发展。通过大量的工程实践,本文拟在设计方面,对采用预应力高强混凝土管桩进行基础设计时应注意的几个问题做如下探讨:
1、预应力高强混凝土管桩的优缺点
设计人员应充分了解预应力高强混凝土管桩的优点和缺点,以便更好地利用其进行基础设计。
预应力高强混凝土管桩是属挤土式摩擦端承桩,其主要优点有:
(1)预应力高强混凝土管桩基础沉降量较小,有利于应用于沉降控制要求严格的工程。
(2)施工时单桩承载力和桩身质量较容易得到直观保证,施工后质量检测手段成熟。
(3)桩径相对较小,从而使承台的占地面积也变小,布桩灵活。
(4)单桩出厂节长有6~13米多种选择,施工上配置总桩长时灵活,有多个配桩长方案可选。
(5)施工工期短,同时场地整洁、施工文明程度高。
基于以上几个优点,预应力高强混凝土管桩可广泛应用于许多地基基础。但预应力高强混凝土管桩也存在一定的缺点:
(1)其施工过程的挤土效应对于一般土层的扰动较大,很容易对周围建筑环境及地下管线产生一定的影响,要求边桩中心到相邻建筑物的间距较大;且桩与桩之间受挤土效应影响较大,设计时宜取适宜的桩距,施工时宜选好打桩路线,宜采用隔桩跳打的打桩顺序,尽量减少对已施工的桩的挤压影响。
(2)柴油锤击预应力高强混凝土管桩施工过程噪声大且拌有浓烟油污,尤其在市区中心和居民区内的施工中,有悖于环境保护和文明施工要求。
(3)静压桩机过大的压桩力(夹持力)易将管桩桩身夹破夹碎,或使管桩出现纵向裂缝;锤击管桩施工时,桩垫如果没固定好,桩锤很容易击伤桩头出现裂纹破坏。
(4)不宜在地下障碍物或孤石较多的场地进行施工。
(5)可靠持力层分布不均、层面起伏较大时,容易造成现场施工时配桩过长的浪费现象。
(6)静压桩机对施工场地表层土的地耐力要求较高,在新填土、淤泥土及积水浸泡过的场地施工易陷机,且较重的静压桩机行走时对表层土的挤压很容易对周边路面和浅基础建筑物造成一定的挤压破坏影响。
2、施工工艺的合理选择
预应力高强混凝土管桩主要施工工艺形式有柴油桩机柴油锤击入桩法和静压桩机液压压入桩法两种。现将两种工艺的相对优缺点做相互比较如下:
(1)对土层的扰动:静压桩机由于桩机笨重,对施工现场表层土的挤压现象比起锤击桩机来十分突出,往往对周围有浅基础的建构筑物的地基基础产生不良影响。
(2)环境污染:锤击桩机一般采用柴油机驱动,产生的噪音与油烟对周边环境污染严重;而静压桩机采用液压系统,施工时造成的环境污染很小。
(3)造价:静压桩机由于机身配重重量大,机械的进退场运费比锤击桩机要高。
(4)打桩时对较硬砂土夹层的穿透能力:由于这两种机械对桩的施工机理不同,导致遇到较硬的砂土夹层时,锤击桩机对硬夹层的穿透能力要比静压桩机强。
(5)打桩时的终压值控制的直观性:静压桩机的控制台配备有压力读数表,通过该表的读数可以很直观地反映出压桩时的瞬时压力有多少,方便终压控制;而锤击桩机在终压控制上是靠桩的贯入度来控制,相对于静压桩机来讲,不是很直观。
采用预应力高强混凝土管桩基础设计时,应了解上述两种施工工艺的特点,从而根据实际工程情况选用合理的打桩机械。
3、关于试桩应注意的问题
试桩就是业主、设计、勘查、监理、施工和质监站的代表一起到施工现场随机点选一根桩(或多根桩)进行打桩施工,以确认并解决打桩过程中,实际地质情况是否与地质资料符合,打桩的机械是否能正常施工,实际打桩的终压控制是否能满足设计要求等技术问题,从而确保后续打桩施工能较顺利地进行。设计人员通过试桩的过程,来判断地质资料是否与现实情况相符合、以及确定预应力高强混凝土管桩施工过程的终压(打)控制参数。试桩是衔接预应力高强混凝土管桩基础设计与施工的一个极其重要的必需环节。如果地质情况复杂或条件允许,也可在施工图设计前先通过现场试桩做单桩静压载荷试验确定该桩的极限承载力,以供设计人员作为有效的设计依据。
在试桩过程,设计人员应注意几个问题:
(1)对于静压桩施工,应检查其桩机压力表读数换算表是否有效可靠。要注意单缸液压与双缸液压的差异。
(2)对于锤击桩机,应检查其桩锤重量是否符合设计要求。
(3)对于试桩桩位,应尽量选择具有代表性的位置。例如,选取在尽量靠近地质勘察资料技术孔的位置,或是地质较薄弱的位置,或是承受上部结构受力重要位置。
(4)对应地质勘察资料,仔细观察桩的施工过程在进入各个相应土层的反应是否与地质勘察资料相符合。
(5)终压(打)控制参数的确定。即终止压(打)桩的现场施工控制值,应根据现场实际试桩终压值,考虑地质资料与现实施工情况的相符合程度,结合设计时的单桩承载力取值,做适当的调整后来确定。
4、其他应注意的预应力高强混凝土管桩设计问题
(1)由于桩与上部结构的连接主要通过桩的承台,因此桩头嵌入承台的长度不宜小于10cm,桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。但实际施工时,桩头的实际标高往往过深或过浅,此时在做桩头处理时应有相应的施工补救措施保证桩头嵌入承台10cm。桩头填芯砼底的模板由于受管桩内壁不规整的影响,往往有较大缝隙,应采取一定措施填补缝隙,保证桩头填芯砼浇筑质量,避免漏浆。
(2)在点选成桩的大小应变检测的具体桩位时,应尽量选择具有代表意义的桩位。例如,施工记录数据有异常的桩位,或承受上部结构荷载主要范围内的桩位,或持力层薄弱与地质情况较复杂的桩位等。
预应力高强混凝土管桩基础已在我国越来越受设计者所采纳与应用,通过对上述在预应力高强混凝土管桩基础设计中常遇到的几个问题进行探讨,望能为结构设计者在进行预应力高强混凝土管桩基础设计时提供参考。
参考文献
关键词:预应力高强度混凝土管桩;公式分析;力学性质;抗拔设计
1管桩应用
预应力高强度混凝土管桩内的钢筋不像预制方桩由计算需要配置的,而是为了桩在运输和吊装就位时不易破裂及满足相应规范构造要求而配置的。预应力高强度混凝土管桩按桩身混凝土有效预应力值或其抗弯性能分为A型、AB型、B型和C型四种,其力学性能和构造详图在图集中明确规定。
2公式分析
在抗拔桩的设计过程中,抗拔桩的竖向抗拔承载力除了要满足桩土相互作用的抗拔承载力要求外,还需满足桩身结构承载力的要求。各个地区结合当地的工程实际情况,各自规定了预应力高强度混凝土管桩的抗拔计算公式。不少学者结合试验和理论模型对PHC作为抗拔桩承载性能的机理进行了广泛的探讨。以下结合沿海地区进行其公式介绍。
(1)预应力高强度混凝土管桩的桩身受拉承载力设计值验算:
N≤fpyAp
式中:Ap为预应力筋的面积;fpy为预应力筋的抗拉强度设计值。
预应力高强度混凝土管桩的剖面详见图1。
图1 管桩结构配筋图
(2)对预应力高强度混凝土管桩的各个参数进行初步推导:
预应力筋控制张拉应力:σcon=0.7σptk,其中σptk为预应力筋抗拉强度标准值。
预应力高强度混凝土管桩的预应力钢筋(SBPDL1275/1420)的抗拉强度标准值低限为1420MPa。则钢筋控制张拉应力至少为:σcon=0.7×1420=994MPa;PHC桩的预应力筋初始预应力为:σps=EcAcσcon/(EcAc+EpAp);预应力高强度混凝土管桩混凝土初始预应力为:σcs=σpsAp/Ac。
混凝土徐变和收缩后的预应力损失值:
σlc=[σpsEpσ+EpεsEcσps]/[Ecσps+Epσcs(1+/2)]
其中: 为预应力高强度混凝土管桩混凝土徐变系数,取为φ=2;εs=1.5×10-4为PHC桩混凝土收缩系数。
预应力高强度混凝土管桩预应力筋松弛的预应力损失值:σlp=γ(σps-2σlc)其中:γ为预应力筋的松弛系数,取为γ=0.15。
预应力高强度混凝土管桩预应力筋有效预应力值:σpe=σps-(σlc+σlp);混凝土有效预压应力值:σpc=σpeAp/Ac。
按上述公式计算时,预应力高强度混凝土管桩受到的拉应力会超过原先混凝土的桩身有效预压应力,因此需按照《混凝土结构设计规范》(GB50010―2002)规定进行裂缝验算。由于预应力高强度混凝土管桩有效预压应力能部分抵消拉应力,裂缝控制较为容易满足。当设计场地的地质水文条件复杂、抗腐蚀要求高的情况下,可相应的调整裂缝控制的宽度,来选择相应的桩型。
3工程实例
该项目为近10000m2的地下1层车库。土层的物理力学性质指标详见表1和图2。
表1 土层的物理力学性质指标
注:fs为桩周土极限摩阻力标准值;fp为桩端土极限摩阻力标准值。
根据设计要求,±0.0相当于绝对标高4.7m,预应力高强度混凝土管桩长为30m,桩顶绝对标高为-0.75m,桩底持力层为层⑦-1灰色砂质粉土。土层和桩的关系(标高为绝对标高)见图2。
图2土层和桩的关系
设计的预应力高强度混凝土管桩的型号按照预应力混凝土管桩图集初步选为(PHC-A400(95)-30b)400(At=95)。
由上述的公式推导可得,桩的混凝土有效预压应力约为3.60MPa,预应力筋的设计值约为1000MPa。单桩抗拔计算按地基规范(DGJ08-11―2010):
;
Rsk=(3.57×15+3×20+7.5×20+4.9×35+5.1×50+4.1×70+1.83×90)×0.6×0.4×3.14=860kN;
AP=0.305×0.095×3.14=0.0909m2;
桩重:Gp=13×0.0909×30=35kN(扣水浮力);
设计值: =860/1.6+35=572kN;
标准值: =860/2.0+35=465kN;
桩身强度:Rd=(0.6×35.9-0.34×3.60)×0.0909×1000=1846kN。
裂缝计算参照《混凝土结构设计规范》(GB50010―2002)第8.1.2条:在标准组合下:σpc+ftk=3.60+3.11=6.71MPa。
原预应力高强度混凝土管桩的预应力筋受拉设计值为:
(7.12×3.14/4)×10×1000=395000N
故改选用AB型,预应力高强度混凝土管桩的预应力筋受拉设计值:(9.02×3.14/4)×10×1000=635000N>572kN。
σck=465/(1000×0.0909)-3.60=1.51MPa;
σsk=1.51×0.0909×106/(10×9.02×3.14/4)=217MPa;
ρte=(10×9.02×3.14/4)/(0.0909×106)=0.69%;
ψ=1.1-0.65×3.11/(0.0069×217)
ωmax=2.2×0.2×(217/200000)×(1.9×50+0.08×9/0.0069)=0.10mm
按地基规范(DGJ08-11―2010),考虑黏性土沉桩压力的折减,对最终预应力高强度混凝土管桩的压桩力进行复核:Pp(l)=kpRd。其中:kp为压桩力系数,对黏性土取1.04,对砂土取1.6;Rd为单桩承载力设计值。
Rsk=[3.57×15+3×20+7.5×20+4.9×35+5.1×50]×1.04+(4.1×70+1.83×90)×1.6]×0.4×3.14=[690×1.04+452×1.6]×0.4×3.14=1809kN;
Rpk=5000×0.4×0.4×3.14/4=628kN;
Pp(l)=1809/1.82+628/1.18=1526kN
图3抗拔管桩截桩后与承台连接构造示意图
4结论和建议
通过探讨预应力高强度混凝土管桩抗拔设计工作,初步可以得出以下结论和建议:①预应力高强度混凝土管桩作为抗拔桩在技术上是可行的;②设计人员在进行抗拔验算后,应根据裂缝宽度对预应力高强度混凝土管桩进行选型,并考虑施工现场的实际情况、技术设备等因素进行合理的施工;③预应力高强度混凝土管桩施工应按照设计图集进行,并采取一定的构造措施以管桩满足抗拔的需要。
参考文献
关键词:PHC管桩;持力层;质量管理
中图分类号:F253.3 文献标识码:A 文章编号:
高强预应力混凝土管桩(PHC管桩)是采用先张预应力离心成型工艺,并经过10个大气压、180℃左右的蒸汽养护制成的一种空心圆筒型混凝土预制构件,节长由7-l5m不等,直径从300-1200mm,混凝土等级强度≥C80,具有工期短、单桩承载力高及造价低等优点。已经成为沿海城市及内地发达地区主要的桩基基础。下表是某地区不同桩型基础的比较。后面结合和我公司合作使用本公司PHC管桩的某一工程工程实例探讨PHC管桩施工法的质量管理及技术问题。
不同桩型主要指标比较表
备注:以上造价指标是在常用设计桩长20m的比较, 当设计桩长越长使用PHC管桩越经济。
1 工程概况
本工程由6栋25层的商住楼组成,±0.O0以上设3层裙楼,地下室一层停车场,总高度为78.50m,建筑物结构类型为钢筋砼框架结构,基础采用PHC管桩,整个压桩基础桩数624根,用桩规格为φ500-125AB级,桩身容许承载力R=2700KN,单桩竖向承载力设计值为2200KN,桩长约24-27m,以强风化岩层为桩端持力层,桩端进入持力层≥1.5m。
2 施工方法选择
2.1 锤击机械施工
锤击机械施工是指在采用锤击作用力将预制桩打入土中的一种沉桩方法,其通常采用柴油锤和液压锤,不宜采用自由落锤打桩机械。
2.2 静压机械施工
静压机械施工是通过静力压桩机的压桩机构自重和桩架上的配重作反力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺,按施工方法可分为顶压式和抱压式两种。相比锤击机械施工,其主要特点是施工速度快,文明程度高,环保无污染,送桩深,基础开挖后的截去量少,桩头完好,复压较容易。
以上两种方法宜用于桩端持力层为较好的强风化或全风化岩层,坚硬粘性土层,密实碎石土、砂土、粉质粘土层的场地。不宜用于土层中含有较多难以清除的孤石、障碍物,或含有难以贯穿的坚硬夹层,或管桩难以贯入的岩面上无适合作桩端持力层的土层,或持力层较薄且持力层的覆土层较松软,或岩面埋藏很浅且倾斜较大的浅岩层。当然,有的时候可以采用多种施工结合的方法进行桩基础施工。
本工程采用柴油打桩机锤击机械施工。
3 管桩施工过程的质量管理
3.1 沉桩施工过程的质量管理
3.1.1 底桩的定位
在桩机行进打桩过程中往往会不可避免地造成偏离原定的桩位,从而导致沉桩的偏位.因此建议在每个桩位处用石灰等材料以原定的桩心为圆心,以该桩径为直径画一个圆圈,压底桩时以此圆圈为准,控制桩不偏离该圆圈,并且每次对桩点前用全站仪复核,使沉桩的偏位尽可能减小,使得桩中心位移容许偏差≤0.5%。
3.1.2 桩身挤土效应控制
为防止挤土效应,在满足设计要求的情况下可以选用薄壁管桩和开口桩尖,应重点注意以下几点:(1)合理安排打桩顺序;(2)控制成桩速率,每天沉入桩数越多,超空隙水压力越大,土的扰动愈严重,土的向上负摩阻力越大,如不加控制会造成土体的较大侧向位移和隆起,造成桩的挤断或上浮;(3)设置砂井排水,在饱和软土中沉桩时会产生很大的超空隙水压力,砂井可促使空隙水压力很快消散;(4)原位预钻孔取土可以减轻桩的挤土效应,通常钻孔直径比沉入桩身径小50~lOOmm。
3.1.3 桩机沉陷失稳的预防
(1)施工时,一般要求场地碾压平整,地基承载力不宜低于1OOKPa,以保证桩机的移动稳定,不倾斜;(2) 雨季施工时,采取有效的防水和排水措施,防止施工场地内积水;(3)若以上方法均不能满足施工要求,可采用铺设路基箱板的方法。
3.2 桩头填芯的质量控制
由于桩与上部结构的连接主要通过桩的承台,因此桩头嵌入承台的长度不宜太短,有关管桩技术规范规定不宜小于lOcm,从日本桩基的典型震害实例调查中可知,有不少是由于桩身嵌入承台长度不足、抗拔力不够,因此在地震设防区有必要把桩嵌入承台的长度加长,且桩头的插筋长度也相应加长及增加配筋量,桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。
4.沉桩的质量检查
4.1 桩身垂直度及桩身质量检查
桩身垂直度可以用垂球吊线的办法来测量,对不符合规范要求的及时报送设计单位,由设计单位提出补强修改意见.对于配置封口桩尖的工程桩,桩身质量可直观检查,正常情况下,内腔应该是不进水和土的,若桩内腔完整干燥,说明桩身基本完好、焊接质量完好、桩尖无损坏;目前广东地区主要按桩总数的一定比例采取小应变动测的检测方法,对桩身的完整性进行检测。
4.2 桩顶标高及偏位情况的检查
基础开挖后,应对桩顶标高及桩的偏位情况进行测量,并把记录资料完整的报送设计单位,由设计单位提出方案,解决那些桩顶标高低于设计标高以及桩偏位超过规范要求的情况;而对于桩顶标高高于设计标高的情况,施工单位应用电锯法截去多余的桩段,而不能用人
工敲打的办法把多余的桩段敲掉,否则很容易把桩敲伤。
4.3 单桩竖向承载力的检测
目前主要采用静荷载试验的办法来检测沉桩的单桩的竖向承载力,检测时一般采用慢速维持荷载的静载法,并要求有关工程技术管理人员进行现场监督,选取具有代表性的桩,详细记录最终沉降量和残余沉降量等。特别注意检测机在进场、退场及移动过程中不要碰到任何工程桩,因管桩外径、壁厚、混凝土强度等级等因素而承载力不同,广东省《预应力混凝土管桩基础技术规程》采用以下公式计算管桩桩身竖向承载力设计值:
Rp≤0.3(fce-σpc)A
式中:Rp――桩身竖向承载力设计值;
fce ――为管桩离心混凝土抗压强度:对于C60的PC桩取fce=60MPa,:对于C70的PC桩取fce=70MPa,:对于80的PHC桩取fce=80MPa;
σpc――桩身截面上混凝土有效预应力;
而我国管桩生产商流行的算式是套用日本和英国的公式:
Rb=0.25(fc一σpc)×A
式中:Rb为单桩竖向承载力;fc为桩身混凝土设计强度,(如C80时,取fc=8OMpa);σpc为桩身有效预应力。
5.常见质量问题分析和处理
5.1 桩身倾斜
插桩开打时即有较大幅度的桩端走位和倾斜,此种情况很可能是地面下不远处有障碍物。处理的措施主要是在压桩施工前将地面下旧建筑物基础、块石等障碍物彻底清理干净。
5.2 桩身上浮
当工程桩较短或较密集时容易发生桩身上浮的情况,可以采取复击的办法,是一种有效的补救措施。一般情况下复击50-100锤,桩身贯入度控制以最后三阵”三十锤为准,并对复击桩进行静荷载试验检测,确保桩身完整性和达到设计承载力要求。
关键词:保温;装饰;一体;新型
The research and application of exterior wall Insulation decorative panel
Miao Fei Guo Hongxi
Abstract:Followed the policy of the national energy conservation , Gradually ,the building energy-saving technologies has been very well application and promotion in construction industry, Exterior wall Insulation decorative panel characterized by Insulation and decorative features ,it realized the prefabricated of exterior wall decoration and the diversification of product finishes. Compared with the external walls of fluorocarbon, it Increased the overall quality of buildings and reduced the material consumption, labor savings, shorten the period of construction
Keywords: Insulation;Decorative;Integration;New type
保温节能装饰板以挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板保温层,以氟碳漆硅钙板、金属板、超薄石材板、饰面砖等外饰面材料采用专用结构胶经特殊技术复合而成的集保温与装饰为一体的新型外墙外保温装饰板材。采用工厂化复合生产,施工现场板块安装。适用于各类公共建筑和住宅,可以干挂、点锚、粘挂三大安装系统。施工工艺简单快捷,质量易于控制。是外墙外保温工程理想的更新换代产品,代表建筑节能外墙外保温的发展趋势。
与传统外墙保温系统相比具有以下特点:
1 安全可靠、质量稳定
该系统生产、施工、验收有章可循,外饰面材料防火,内保温层设有隔离带,饰面板和保温层通过结构胶复合成整体,板材整个模块化设计、工厂标准化生产,品质稳定。通过膨胀螺栓的固定,特制砂的浆粘,结构胶的盖缝,一体板和墙体形成整体,抗风压能力强,安全可靠、质量稳定。
2 性价比高、节约工期
该系统的粘贴+锚固的安装方式,与传统建筑幕墙比较,不使用龙骨,降低造价三分之一到二分之一。工期大幅度缩减,降低了施工措施成本和管理成本,综合成本更低。工期的大幅度缩减,比传统的外墙保温及氟碳漆施工更具优越性。
3 高装饰性和高耐候性
该系统的装饰板面层也可以采用花岗岩、大理石、陶瓷、铝板、铝塑板、墙砖、氟碳漆(在硅钙板喷涂)等,耐候性能和装饰效果都非常优异,广泛用于一些国家级标志性建筑。氟碳全部采用工厂化全自动生产模式,同传统铝板幕墙的生产方式完全一样,效果同建筑氟碳铝板幕墙完全一样美观,且密封良好,耐久实用。
4 施工简单方便,保温性能良好
保温一体装饰板在工厂预制成型,现场一次安装即可。对施工环境、气候要求相对宽松。大大避免传统铝板幕墙和保频繁温交叉作业,所带来的进度、质量、安全等诸多问题,施工周期缩减二分之一以上。保温层可采用高强度、闭孔结构的挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板XPS、EPS板等,导热系数低,具有优异的防潮保温和抗压性能,选用不同厚度的保温层即可满足不同区域建筑节能的设计要求。
工程应用实例:
经与建设单位、监理单位协商,我们在我们将这一新技术、新工艺应用在四矿职工食堂外墙面施工中,装饰板采用银白色、浅黄色氟碳漆漆饰面系列,采用粘贴+锚固的施工工艺,并且取到了很好的效果。该工程位于平煤天安四矿院内。该工程总建筑面积近8700,总建筑高度22.5米,地下一层,为框架结构,地上四层,为钢筋混凝土框架结构。
施工工艺如下:
工艺流程:
基层处理挂基准线、谈分割线粘贴保温装饰板固定锚固件打密硅酮密封胶揭保护膜、验收
1、根据外立面分格设计要求,制订详细的施工分格方案。确定各立面准确分格尺寸,挂水平线及垂直线,画出分格线,沿墙体上端逐排自上向下(或自下而上)施工。
2、将同一立面两侧阳角挂水平线、垂直线粘贴、固定。沿建筑顶层水平方向施工,并按规定预留出横竖分隔缝以便调整校正成品板。
3、安装时,在墙面对应分格线内标出膨胀锚栓坐标,用电钻打锚栓孔并置入胀塞。 使用胀塞时,锚栓孔深度大于塑料胀塞1cm。
4、需要粘贴的聚苯板面事先刷涂界面剂。在单块分格线内,用带齿的刮刀均匀抹上调节的粘接砂浆,面积≥60%,厚度视墙面平整度或设计要求而定。
5、对准墙面横竖分格线,将板贴在涂抹粘接砂浆的墙面,用2m直尺将板上下左右压实,水平、垂直误差均应控制在≤4.0mm以内,然后固定锚固件。固定锚固件时,胀栓带动锚固件受力,锚固件不得高于板变凹槽,使板面自身达到平整并于四周已安装的板面处于同一平面即可,不可无限制的拧紧,否则会破坏成品板。
6、墙面阳角处应采用直缝对接的方法,有效的避免阳角开裂;阴角可以采取接缝处理,安装完毕后用90度靠尺检查复核平整度(视具体建筑物而定)。
7、有误差需要调整时,应即装即调轻揉移动,禁止将已粘贴的板向外拉拔或用手或者橡皮锤上下左右均匀的拍打敲击板面。
8、装饰板粘结并固化后2―3天(温度25°以上),按设计要求,留出至装饰板表面约1-2mm的空隙,用耐侯胶密封,密封要严实合缝,横平竖直,美观大方。
9、揭开板边保护膜,根据板缝设计宽度用胶带将板缝两边贴成垂直或平行的等宽缝,用胶枪将耐候胶均匀挤压在板缝凹槽内,施工中一定要避免污染板面和其他物件。
10、以光滑的圆弧形塑料直管、棒,将密封在板缝的耐候密封膏压实、压光,形成均匀的线条状U型槽,耐候胶固化后揭掉胶带和保护膜。
11、装饰板截面与墙面、门窗接触部位用成品板现场裁切,再用密封胶密封。外窗台、门头排水坡内侧应高出附框外侧10mm左右,装饰板表面应低于窗框的泄水孔。
12、装饰板与墙面勒脚处,散水与装饰板连接处用防水密封胶密封。散水以下部分,用成品板粘贴墙面,再用粘结砂浆贴实。
13、为不影响美观效果,装饰板收口应在女儿墙内侧,截面需用密封防水。
安装方式示意图:
一型锚固件固定方式 十字型锚固件固定方式
结束语
通过这一新技术的应用,简化了工序,缩短了施工周期,节约人工费用,且同时保证了工程的质量,效益明显。为企业赢得了巨大经济效益,并保证了工程的整体美观性,得到了建设单位及监理单位的一致好评。
参考文献
[1]陈其.建筑外墙保温技术的应用探讨.中国科技博览,2010,(14)
关键词:预应力管桩承载力承台设计施工方法
1预应力管桩的特性
预应力管桩作为一种较为新颖的基桩, 具有施工工期短、质量有保证、是一种能够适宜于广东地区复杂多变的地质情况的基础。广东沿海特别是珠江三角洲广大地区, 基岩埋藏较浅, 约10~ 30 m , 且基岩风化严重, 强风化岩层较厚, 其上还有一层风化残积土。这样的工程地质条件, 最适合预应力管桩的应用。经过10 多年的实际应用, 现在预应力管桩已经成为广东地区高层建筑的3 大桩型之一(其余为人工挖孔桩和钻孔灌注桩)。目前, 预应力管桩是广东地区应用最多的一种桩型。今后, 其应用区域不仅限于珠江三角洲及长江三角洲地区, 在我国广大沿海地区、长江黄河等江河流域、湖泊软土地区以及冲积层、坡积层、风化残积层地区, 甚至黄土高原都可得到广泛的应用。预应力管桩在我国的应用方兴未艾, 作为设计人员, 只有认真掌握有关管桩的知识, 才能在设计中正确运用管桩, 充分发挥其优点, 为我国的建设多作贡献。
1.1 预应力管桩的优点
①桩的规格多, 承载力范围大, 设计选用较灵活。管桩的规格常见有300、400、500、550、600等几种, 单桩承载力标准值为600~ 3 200 kN。既适
用于多层建筑, 也适用于40 层以下的高层建筑; 既适用于工业与民用建筑, 也适用于桥梁、港口、码头等工程, 而且在同一建筑物基础中, 可根据柱荷载大小选用不同规程的管桩, 且沉降均匀。
②对桩端持力层起伏变化大地质条件适应性较强。因为管桩桩节长短不同, 搭配较灵活。
③速度快、工期短, 综合造价便宜。由于管桩施工速度快、工期短, 桩节长度多样化, 搭配灵活, 接长方便可靠, 减少浪费, 综合造价便宜。
④施工文明, 现场整洁。
⑤成桩质量有保证。管桩是工厂化生产的, 人为干扰因素少, 施工工艺简单, 桩身混凝土强度等级高, 耐打(压) 性能好, 穿透力强, 不会象沉管灌注桩容易发生颈缩、断裂等质量事故, 成桩质量有保证。
⑥监理监测方便。
1.2 预应力管桩的缺点
①所需的施工机械设备投资大。②施打管桩时噪音大, 震动剧烈, 挤土量大, 会造成一定的环境污染和影响, 静压桩所需的机械设备投资则更大。③由于送桩深度受限制, 在深基坑开挖后截去的余桩较多。
1.3 预应力管桩的局限性
①孤石和障碍物多的地层不宜采用。②有坚硬夹层时不宜应用或慎用。③石灰层地层不宜应用。④从松软突变到特别坚硬的地层不宜应用。⑤地下水位较高地区和管桩持力层在软岩地层上的要慎用。
2 常见桩基设计技术问题分析
2.1 桩型选择不合适
广东省规范《预应力混凝土管桩基础技术规程》(DBJ/T15- 22- 98) 中规定, 预应力管桩不适用的土层包括如下:含有大量难以清除的孤石或障碍物的土层; 不适宜作为持力层且管桩难以贯穿的坚硬夹层; 管桩难以贯入的岩石上无适合作为桩端持力层的土层, 或持力层较薄且其上覆土层较松软; 管桩难以贯入的岩石埋深较浅且倾斜较大。如某些工地地质条件与上述土层相似, 导致打桩过程中或试桩时打烂桩头或桩身接缝脱开嵌岩达不到规范要求的情况偶有发生, 但至今仍有部分设计人员对这一问题未引起足够重视, 使得上述地区仍然以设计打入式管桩为主。
2.1.1 承载力设计缺乏依据
按现有地质资料进行计算往往偏于保守, 加上受各种条件限制而无法进行非工程桩试验, 使得相当一部分设计人员在设计管桩承载力时仅根据桩大小进行确定。以使用最普遍的φ400 管桩为例, 可以说目前80%的工地承载力设计值均取1200KN, 而不考虑地质条件桩长和送桩方式, 也不经过非工程桩测试就可以设计出承载力。如此设计的最严重的后果是导致浪费, 以φ400 管桩为例, 在桩长≥20m, 地质条件不太差, 桩端嵌岩符合规范要求的情况下, 该桩型试桩结果显示大部分桩的极限承载力均达3000KN 以上, 若取1200KN 则即使乘以分项系数1.7, 极限承载力也仅2000KN, 是明显偏于保守的。据检测部门统计, 管桩成本约为35 元/10KN, 则每根桩多花100 元, 以某市去年桩基应用量达20 万根以上计算, 则业主在桩基投资方面的浪费是相当惊人的。
当然, 桩基承载力设计值较高时, 对打桩施工的要求也比较高, 施工过程中应密切注意监控, 其次是有时存在不安全因素, 较明显的是出现部分短桩, 尤其是静压式管桩, 如某市部分厂房工程, 采用静压桩时往往较难穿透地面以下15- 20M深的中密砂层, 而用柴油锤施打则可达到30M以下, 这时预应力管桩或预应力方桩若仍采用上述设计值, 则会因摩擦力和端承力明显偏小而无法达到设计要求。
2.1.2打桩参数选择不合理
主要表现为对贯入度要求过高, 其实过小的贯入度往往容易造成桩的强度降低甚至损坏, 反而对承载力不利, 也较易导致柴油锤损伤。如宝安石岩某厂房φ400 管桩基础原采用6.0t 柴油锤施打, 在锤重偏大的情况下, 设计人员仍要求收锤标准达到2.0cm/10 击以下, 加上桩端持力层为圆砾层, 导致施工时刚开始打桩就经常出现断桩现象。类似情况还出现在福田区南山区部分工程, 由于缺乏过度层而直接进入强风化岩或中风化岩使得总锤击数偏少, 而某些设计人员为确保承载力达到要求, 将贯入度收锤标准提高至1.5cm/10 击, 也往往容易造成断桩。
2.2 偏心桩的处理
在实际施工中, 当由于各种原因导致桩心偏离大于规范要求时, 桩的受力情况就会发生较大改变, 其主要原因如下: ①放线时发生较大偏差, 造成桩中心偏离, 从而达不到设计要求;②压桩或锤击时遇地表较大障碍物导致桩心偏离, 从而造成偏心; ③压桩或锤击施工时造成桩损坏, 在破坏桩外边重新补桩时造成偏心。为了保证各桩受力均满足设计要求, 应对偏心桩采取补救措施。上述3 种情况均会导致群桩形心偏离, 从而造成各桩受力不均匀, 个别桩的受力不满足规范要求, 由于各桩受力相关较大, 将可能导致各桩产生不均匀沉降, 从而对结构产生不良影响。随着时间的推移,其影响将可能加剧, 甚至影响建筑物的正常使用, 造成严重的经济损失或安全事故。这种情况在实际施工中都得到设计和施工各方的重视, 但其设计处理方法有的缺乏计算和不符合结构受力要求, 有的则盲目加大地基梁来处理, 使结构不满足设计和规范要求。
3工程概况
某工程由8幢单体高层及大底盘地下室组成,单体采用剪力墙结构,34层。抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度0.1 g,设计地震分组为第一组,场地类别Ⅱ类。工程地质条件复杂,自上而下分布有素填土、粘土、粘土
含卵石、强风化泥岩、中风化泥岩。地勘建议通过综合经济技术指标比较后确定选用何种基础形式。
4基础型式的选择
本工程单体下基底反力约500kPa,基底主要持力层范围内的各土层承载力均不能满足设计要求,故应采用桩基,穿过粘土层及强风化泥岩,以中风化泥岩作为持力层,其天然单轴抗压强度为8MPa。与预应力管桩比较,嵌岩桩具有施工方便、单位造价低、可大面积施工、无需大型设备等优点。但是本工程荷载大,而嵌岩桩承载力较低,经过试算,难以满足嵌岩桩桩心距的最小要求。通过比较其经济性也可以发现,嵌岩桩并不具备明显的优势。根据单桩竖向静载荷试验结论, D500的预应力管桩单桩竖向承载力特征值为1 780kN,与直径lm的嵌岩桩(嵌入1倍桩径)相当。调查成都地区市场发现,D500预应力管桩为225元/m,人工挖孔桩600元/m3。可见,单位长度预应力管桩的经济性要好于嵌岩桩。在这里需要特别提出的是,由于人工挖孔桩施工的潜在危险性,某些地区已经明文限制其使用。由此可见,本工程选用预应力管桩基础设计方案是合理的。
预应力管桩是一种细长空心的高强混凝土预制基桩,由专业厂家采用先张法预应力工艺,经离心成型和蒸汽养护而成,具有规格众多、施工快速、质量可靠、造价经济等明显优势。按照桩身有效预压应力的由小变大,预应力管桩可分为A、AB和B型,Ra由大渐小,Mcr和Mu由小渐大,桩的耐打性由弱变强。预应力管桩桩尖穿过覆盖层,最后进持力层中一定深度,持力层经过剧烈挤压,承载力大大提高,管桩基础成为摩擦端承桩或端承摩擦桩,这样管桩强度高,单桩承载力大的特点得到充分发挥。持力层顶面起伏较大时,预应力管桩可根据地质的变化而灵活调整桩长。土层中下列情况不宜采用预应力管桩:地层中含有较多难以清除的孤石和障碍物;有不宜作持力层且难以贯穿的坚硬夹层;密实较厚的砂土层及风化岩层;“上软下硬,软硬突变”的地质条件;石灰岩地层。
5 基础设计
预应力管桩基础设计的关键在于单桩竖向承载力的确定。本工程与一般的管桩基础设计又有显著的不同。通常的柱下预应力管桩基础可以简化为以柱脚为支撑点的倒楼盖模型,承台只需底部配筋即可。而对于剪力墙结构,承台受力就要复杂得多,我们可以称之为“小桩筏”基础。如何考虑“筏板”的作用以及如何分析“筏板”的真实受力情况成为该类基础设计的重中之重。
5.1单桩竖向承载力的确定
目前我国对预应力管桩的设计尚无统一规范,由于预应力管桩具有自身鲜明的特点,参照相关规范其他桩型的计算公式得到的承载力往往偏小。同其他桩型一样,预应力管桩单桩竖向承载力的确定主要取决于两个方面,一是桩体本身的材料强度,二是地基土的承载力。
5.1.1按照桩体材料强度确定单桩竖向承载力
由于未考虑预压应力的作用《建筑地基基础设计规范》 (GB50007―2002)(以下简称规范)8.5.9条的计算方式对预应力管桩不适用。阮起楠在《预应力管桩》二书中提出了以下公式:Rp=0.3(ƒce-σpe)•A
Rp为桩身竖向承载力设计值),根据《预应力混凝土管桩》03SG409,单桩竖向承载力特征值。Ra=Rp/1.35
5.1.2 按照地基土对桩的支承力确定单桩竖向承载力特征值
《建筑桩基技术规范》(JGJ94―94经验公式: 。通过大量的工程实践证明规范计算得出的承载力明显偏低。本工程静载荷试验也证明在3 600 kN荷载下,累计沉降在10mm~15 mm之间,且未产生突变,说明承载力远远没有达到极限状态,也比按照经验公式得出的承载力高。这主要是由于对于开口管桩,桩端土在沉桩过程中涌人管内形成土塞,产生闭塞效应,闭塞效应及管内土体的侧摩阻力会大大提高桩端的端承力;管桩压人时,桩尖附近的持力层发生剧烈的挤压加固作用,其承载力比原状有所提高;在打人过程中,桩身周围土体挤压密实并重新排列重固结后形成一层超压密土层包围在桩身周边,桩侧土阻力被强化提高,同时也存在群桩的挤密效应。
5.1.3 通过试验方法确定
单桩竖向承载力标准值此方法确定的单桩竖向承载力特征值准确可靠,但其试验费用高,且试验周期长。对于当地无管桩经验时应使用该方法确定桩的承载力。预应力管桩在成都地区应用已有2~3年的时间,积累了一定的工程经验。本工程首先根据地勘报告由经验公式估算其承载力,待静载荷试验后根据试验结果和估算结果综合考虑后确定本工程单桩竖向承载力特征值。
5.2 相关公式的讨论
目前电算结果得出的通常底层竖向力设计值Q设计中应换算成标准值Qk根据规范3.0.5条,对于由永久荷载控制的组合Q=1.35Qk,对于由可变荷载控制的组合,可取Q=1.25Qk。针对本工程恒载和活载组合,按照Q=1.30Qk确定Q。按规范8.5.4条Qk≤Ra,按《建筑桩基技术规范》 。当 , 两个公式是完全等价的。
5.3承台设计
柱下多桩承台上部受压,下部受拉,一般仅需下部配筋。而剪力墙结构中多肢剪力墙形成的“小桩筏基础”受力完全不同,以剪力墙作为支点,桩反力作为集中力,会在剪力墙间上部承台产生弯矩,显然按照规范中承台计算方法不妥。本工程采用JCCAD桩筏筏板有限元计算可准确的模拟高层剪力墙结构桩基础设计,计算中不考虑承台间的薄板连接。桩筏基础工程实例较多,一般均会考虑筏板分担部分上部荷载。国内外积累的众多现场测试数据证明,桩筏基础荷载分担现象的确存在,即使在上海的软土地区一般也有10%以上的分担比,而在其他土质较好的地区筏板荷载分担比则更大。本工程中,持力层为中风化泥岩,预应力管桩为摩擦型端承桩,沉降很小。且承台之间薄板刚度较小,不能形成整体桩筏基础,故在设计中安全起见未考虑承台分担上部荷载。
6结语
1)单桩承载力应结合地勘报告,根据静载荷试验结果结合当地经验综合确定。
2)高层剪力墙结构下的“小桩筏”基础,承台设计不同于普通单柱多桩基础,其配筋应合理模拟其受力情况计算确定。本工程采用了JCCAD中的桩筏筏板有限元设计。
【关键词】设计、施工要点、锚索桩板墙
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
1、引言
随着我国交通事业的快速发展,也促进了我国山区高等级公路建设的迅猛发展;在我国很多山区,其高等级公路通过的多数2、地段,地质、地形条件均极为复杂,而且因长期受外力的风化、侵蚀作用,这些山体的岩层极其松散、破碎,极易发生滑坡、泥石流等地质灾害,对于山区公路施工过程中路基和高挖边坡的稳固性构成极大的威胁;实践表明,应用预应力锚索桩板墙这种施工技术方法来稳固挖方高边坡以及进行路基体填筑,不仅可稳固路基和高挖边波、达到良好的施工效果,而且还可有效促进山区公路营运过程中的舒适、安全、快捷;鉴于此,以下结合我国某山区公路工程右侧边坡的施工状况,就预应力锚索桩板墙的设计与施工要点进行一些探讨。
2、工程基本概况
此山区公路工程所通过地段为一路堑,右侧山坡高度最高大14m;且该地段具有比较密集的建筑物、比较复杂的排水系统和出入通道;本工程所在地段,表层覆盖着厚度达2m左右的棕红色黏土,呈半干硬至硬塑;下伏基岩为砂岩、泥质粉砂岩夹炭质页岩;顶部0~10m为一强风化带,层理较发育、结构较破碎,整体性比较差;10m以下岩体具有较好的完整性,但存在着较多的裂隙;整体岩层向西倾斜,对于稳固边坡具有一定的好处。通过考察,本工程所在地段,地下水含量较丰富,其补给主要来自当地降水及当地居民的生活废弃水;基岩多含孔隙水和裂隙潜水;根据相关水质分析表明,本地段地下水对于混凝土所具有的侵蚀性极其轻微,可忽略不计。本段边坡的支挡原设计以重力式浆砌片石挡土墙来实施,但在进行开挖基础过程中出现边坡坍塌,引起附近住宅区周边地基及某些墙体出现开裂,带来险情,故取消原计划施工方案;为不让类似险情再次出现并对已存在险情进行有效排除,在实地勘测该段边坡后,结合本工程具体情况,决定应用以预应力锚索桩板墙作为本工程支挡防护工程的主体。
3、关于预应力锚索桩板墙的设计要点分析
3.1 锚索桩板墙结构形式分析。因工程施工需要,需截断本工程所在地段右侧的原出入通道,故原有通道需进行改移和延伸;新设计通道宽为6米,以6%的坡度向边坡海拔最高处附近交汇,为达到把总体支挡工程量减少下来的施工效果,尽可能地把上级支挡高度压缩下来,尽可能把下级支挡高度提高起来(本工程计划提高11米);本工程右侧原来的排水系统,经过改移道路边沟后,分别进入本工程施工中所增设的集水井并连接于污水管,从而确保本地段排水系统的完善。为缩小桩板墙的桩截面,在具体施工中可在桩上进行施加锚索,并以满足限界要求为准。挡土板应用桩外挂板这种型式:即先挖孔桩,并在其外侧进行钢筋预埋,完成成桩开挖后,再进行立模浇筑,这样进行施工不仅确保施工安全,又可满足外表美观的良好效果;具体锚索桩墙结构型式,如下图(图a)所示。
3.2 锚索桩结构的计算要点分析
3.2.1 关于计算模式的说明。结合图a的锚索桩墙结构型式,把锚索桩等价为某弹性固定桩,其下端设置在岩体中,以一水平变形元件来替代锚索水平作用力,土压力表现为三角形分布,令S为桩与桩的中心间距,具体如下图(图b)所示。
3.2.2 进行荷载设计。荷载——作用于锚索桩板墙的,可分为两种力:即①侧向土压力、②结构加固作用力;计算侧向土压力以静止土压力为准,有关破裂面以内上部的荷载,诸如各种交通工具、建筑物等,也应同时考虑;在进行结构设计以及检算强度过程中,若进行预应力施加,则有关施工工序可能对结构受力造成的不利影响应予以考虑。为确保支挡建筑物安全、经济可行这一重要条件,必须对设计参数进行正确选择;在前期施工开挖过程中,已把大量基岩具体情况进行了有效暴露,基于本地段地质勘察资料,在充分了解本段工程地质情况的基础上,决定把λ=22kN/m3,δ=450作为设计参数;但对于施工组织必须予以要求慎密,尽可能把临时边坡暴露的时间缩短下来,不然,为确保安全,应把那些容易出现风化的岩层参数与折减系数的0.8进行相乘。
图a 锚索桩板墙结构形式示意图 图b 锚索桩板墙受力示意图
在图b中,各字母和数字所表示的内容,具体如下表所示:
3.2.3 确定锚索预应力的值。①把仅在土压力作用下桩与锚索共同位移时在锚索内所形成的力、计算出来;②结合弯矩图(其桩身未计锚索力)促使设锚后桩身正负弯矩相同,并以地层锚固抗拨力这一原则来对每排锚索所需总作用力、、……,进行确定;③确定实际预应力的值为、。 ,
3.2.4 确定锚索预应力值后,就可根据锚索桩的计算模式,把桩当作弹性地基梁,整个受力结构为锚索和桩,在此基础上把桩身内力计算出来。根据相关计算机大量工程实践表明,陡坡地段的高填方不仅可应用预应力锚索桩板墙,高陡边坡的支挡工程业可应用预应力锚索桩板墙;但应确保桩所露出地面高度保持在10m~20m这一范围以内,这时桩身截面可选用小尺寸为宜,如15m1.75m;像本工程桩身截面就应用15m1.5m这一尺寸,这比单独应用悬臂桩板墙要节约配筋50%左右,同时也很好控制了桩身的位移。
3.2.5 进行挡土板计算。由于本工程属于市政工程,为使限界得到满足并确保工程美观的施工效果,在进行设计时,把挡土板进行前置;计算挡土板根据等跨连续梁的方法来进行操作,并把板所在位置墙后的最大土压应力作为班上作用的荷载;通过相关计算,得出挡土板厚度为≥15cm,为能与桩进行有效连接,桩间板厚确定为25cm。
4、关于预应力锚索桩板墙的施工要点分析
4.1 锚索桩的施工要点。①在开工之前,要实施精确的放样测量,确保桩位能够准确不出现错误;②严格根据相关施工规范和工艺组织来进行挖孔桩;③准确进行挡土板钢筋的连接及锚索孔的预留,为避免滑动产生,应以点焊使之固结于桩身钢筋;④由于桩外侧护壁具有比较小的承受侧压力,故应把其厚度进行减薄(本工程确定为10cm左右),开挖桩前土后,进行挡土板施工时,应冲洗干净护壁混凝土,根据工程施工需要并对局部范围进行修整。
4.2 预应力锚索的施工要点。完成锚索桩成桩并达到所规定设计强度后,以由上到下这一顺序进行分层开挖桩前土,再逐排完成锚索的施打;在张拉锁定锚索后,再对挡土板进行施工。
4.3 挡土板的施工要点。进行挡土板施工时,也要由上往下按这一顺序进行分层开挖,在此基础上再完成逐级立模。众所周知,锚索桩板墙的一个极其重要构成部分就是挡土板,因此要使工程质量达到规定的标准,又要达到工程施工效果美观这一要求,就必须要把模板质量控制好;因此,本工程决定应用新模板,并以螺栓来对模板进行联结,通过这样加工使之每联长度为30m~40m,在横向应用桩上挡土板预埋箍筋进行接长,以对模板外移进行控制。把预制无砂混凝土板应用于板后反滤层,并把φ50~φ100的PVC管预埋在泄水孔;完成挡土板施工以后,封闭锚索定头,并打磨挡土板接缝处;在完成锚索桩板墙施工后,再对墙顶道路的改移进行施工。
5、结束语
总之,作为一种新型支挡结构——预应力锚索桩板墙,与传统桩板墙相比,不管是受力条件、还是对位移的控制,均有了极大的改善;在实际工程建设当中,加强研究和深入探讨预应力锚索桩板墙的设计及施工要点,对于提高工程施工质量、保障工程施工安全均具有极其重要的意义。
【参考文献】
1.张智.预应力桩板墙施工技术.[J].铁道建筑.2012.05
【关键词】菌强耳壮激活素;黑木耳;菌丝生长;耳;产量
黑木耳生长过程中需要一些微量元素和金属离子来激活菌丝生理活动需要的酶来保证菌丝正常生长,这些元素和离子对黑木耳生长和发育非常重要[1]。针对黑龙江省科学院微生物研究所研制的“菌强耳壮激活素”,本文系统研究了该产品对黑木耳生长及产量等各个方面的影响,现将实验结果报告如下。
1 材料与方法
1.1 材料
菌强耳壮激活素:由黑龙江省科学院微生物研究所提供。
黑木耳母种:黑29,由黑龙江省科学院微生物研究所提供。
黑木耳原种:配方为79%硬杂木屑、20%麦麸、0.5%石膏、0.5%石灰。
黑木耳栽培种:配方为81%硬杂木屑、18%麦麸、0.5%石膏、0.5%石灰。
1.2 方法
1.2.1 菌强耳壮激活素对黑木耳菌丝生长的影响
试验根据浓度设计6组,空白对照组为第1组,余下2~6组设五个浓度梯度,这五组的“菌强耳壮激活素”用量分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%。选用17cm×33cm聚丙烯袋,按干料重量计算并称量所需的“菌强耳壮激活素”,溶于水后拌入培养料内。每组150袋,设3个重复,随机排列。采用颈圈棉塞方式封口,常压灭菌8h,从菌袋上部接入等量菌种,置于24℃环境中培养,观察并记录菌丝萌发时间、满袋时间。数据处理与分析:以平均数±标准差表示,方差分析采用新复极差法分析。
1.2.2 出耳管理[2]
待菌丝满袋后割口,进行催芽和出耳管理。北方地区气候干燥,采用了集中催芽方式效果好。整理畦(宽1.5m),在畦内灌透水,先喷洒除草剂,覆上地膜,然后摆放菌袋,割口前用0.5%的高锰酸钾溶液对菌袋表面进行擦拭消毒,割“V”型口,袋间距2~3cm,四周用地膜围起,上面盖薄草帘子,以减少阳光的直接照射,向草帘上喷水,湿而不滴可促进耳芽形成。10~15d后,有大量耳芽形成,此时撤去草帘,分床进行全光出耳管理,袋间距15~20cm,早上9点前和晚上4点后浇水4~5次。
1.2.3 采收、晾晒、产量比较与耳片厚度测量
当黑木耳子实体长至八成熟时采收,晾晒,称重,用游标卡尺测量干耳耳片厚度。
2 结果与分析
2.1 对菌丝生长的影响
通过表1可以看出,添加“菌强耳壮激活素”后,各组萌发时间均有缩短,表明所添加营养成分可促进黑木耳菌丝萌发,并且菌丝生长得比对照组洁白、浓密、粗壮。经过统计学分析,实验3~6组的污染率明显降低。同时,满袋时间提前5~6天(见表1)。
注:表中数据均为平均数±标准差,相同字母之间表示无显著差异;*表示与对照组比较差异显著(p
2.2 对产量和耳片厚度的影响
实验3~6组比对照组(1组)产量有明显提高,提高了接近8%;培养料中添加0.1%的“菌强耳壮激活素”的各组现耳芽时间稍有提前,平均比对照组提前2d左右,而采收时间也比对照组提前5d左右。当“菌强耳壮激活素”使用浓度为0.1%以上时,对耳片增厚作用明显(见图1、图2、图3)。
3 结论
实验表明“菌强耳壮激活素”具有促进菌丝生长、增加产量及增加木耳耳片厚度的作用,值得推广。
参考文献