蘇琳琳
“工”字形異形截面樁的工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用
蘇琳琳
預(yù)制樁因其施工快速,施工質(zhì)量可靠的特點(diǎn),在工程中得以廣泛應(yīng)用。方樁性能好,但造價(jià)高;管樁省材、造價(jià)低,但其水平承載力極低。而異形截面樁是將常規(guī)的樁截面做成異形截面,利用其橫截面周長大的特點(diǎn),增加摩擦型樁的單樁豎向承載力。廣西隆安某項(xiàng)目采用“工”字形截面樁作為工程樁。本文結(jié)合這一工程實(shí)例,對(duì)異形截面樁進(jìn)行深入應(yīng)用研究。
1.工程概況
廣西隆安某項(xiàng)目為四層框架結(jié)構(gòu),房屋高度14.9米。矩形平面(16.5x26.6),平面規(guī)則、豎向構(gòu)件連續(xù),利于抗震。地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度(0.15g),場(chǎng)地類別為Ⅱ類。
場(chǎng)地地基由填土①和黏土②-1、黏土②-2層組成。填土①層:回填時(shí)間超過10年,基本完成自重固結(jié),可以提供一些樁側(cè)摩阻力,qsik=25kPa,層厚4.5~9.2m;黏土②-1層,呈堅(jiān)硬~硬塑狀態(tài),qsik=86kPa,qpk=2200kPa,層厚1.8m~7.7m;黏土②-2層,呈硬塑~可塑狀態(tài),qsik=70kPa,qpk=1500kPa,勘察未揭穿該層。
2.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
選擇靜壓預(yù)制樁方案,以黏土②-1或黏土②-2層作為樁端持力層。采用工字形截面450x450x190x130,如圖1。結(jié)合場(chǎng)地土層條件,考慮預(yù)制樁制作及施工方便,在不接樁的情況下,充分發(fā)揮樁摩擦力,最后確定設(shè)計(jì)樁長11米。
按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)第5.3.5條,估算出本項(xiàng)目的單樁豎向承載力特征值為767 kN,設(shè)計(jì)取值700kN。采用PKPMJCCAD軟件基礎(chǔ)布置如圖2。承臺(tái)下布樁,共65根樁。
圖1 異形樁截面
圖2 基礎(chǔ)布置圖(共65根樁)
1.三種截面的幾何及力學(xué)特性對(duì)比分析
圖3 三種截面
表1 幾何及力學(xué)特性表
可見,工字形樁擁有截面周長長、較大的主截面慣性矩的幾何及力學(xué)特征優(yōu)勢(shì)。
2.三種樁截面在本項(xiàng)目中的基礎(chǔ)應(yīng)用設(shè)計(jì)
在本項(xiàng)目場(chǎng)地,采用上述三種截面,按樁基規(guī)范JGJ94-2008第5.3.5條,針對(duì)同一勘探孔點(diǎn)(取最不利點(diǎn))、相同樁長(11米),得到不同的單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值R:
表2 三種不同截面形狀的單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值
用400x400方樁(R=570Kn)和閉口管樁(Φ400、R=448Kn),采用PKPMJCCAD軟件分別對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì),基礎(chǔ)布置如圖4、圖5。
圖4 方樁基礎(chǔ)布置圖(共77根樁)
圖5 管樁基礎(chǔ)布置圖(共94根樁)
3.三種樁截面在本項(xiàng)目中基礎(chǔ)應(yīng)用的造價(jià)比較
對(duì)三種樁型的基礎(chǔ)(樁+承臺(tái))分別進(jìn)行了預(yù)算,其工程總造價(jià)如下表:
樁型 基礎(chǔ)總造價(jià) 對(duì)比工字形異形樁 367658元 1方樁AZH-40-11A 421013元 1.15管樁PHC400A95 420535元 1.14
從對(duì)比看到,相同設(shè)計(jì)條件下,本項(xiàng)目采用“工”字形截面樁時(shí),基礎(chǔ)(樁+承臺(tái))的總造價(jià)最低。與預(yù)制方樁和管樁比較,采用“工”字形截面樁基礎(chǔ)造價(jià)降低了14~15%。因目前尚是試驗(yàn)和技術(shù)創(chuàng)新階段,當(dāng)這一技術(shù)工藝成熟,成為工廠化的產(chǎn)品,相信異形樁的單價(jià)會(huì)隨之下降,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)將明顯。
異形樁是在普通灌注樁和靜壓樁基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種較有前途的新樁型,也是一種節(jié)能節(jié)材的新樁型。異形樁截面樁側(cè)摩擦力大,是經(jīng)濟(jì)可行的摩擦樁,同時(shí)也擁有較大的主截面慣性矩,獲得較大的主截面慣性矩,可把它應(yīng)用于基坑支護(hù),成為一種新型的支護(hù)樁型。
(作者單位:廣西建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院)