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逆作复合桩基技术

发布时间:2009年10月12日 点击数: 字号:
研究起止日期:   成果水平:  
成果第一完成单位:   项目负责人:  
成果主要完成人员名单:   成果验收日期:  2013-02-25
成果体现形式:   研究形式:  
知识产权形式:   应用情况:  
知识产权内容:  
第一完成单位情况:  
转让意向与范围:   推广形式:  
成果简介

1.技术概述:

1.1逆作复合桩基的基本概念

逆作复合桩基就是考虑桩土共同作用,先让天然地基承受建筑物一部分荷载再进行桩基施工的一种桩基设计施工工艺。

需要区别的是,过去常常讲的逆作法都是指高层建筑在施工时,将地下结构施工与地下结构受力构件结合起来,先施工一部分地下支护结构,然后同时向上向下施工,是一种针对整个结构的逆作施工,而逆作复合桩基则强调的是桩基部分的逆作。

传统的桩基础理论是由桩承担全部上部荷载,不考虑桩间土直接承担荷载的作用。这样的设计概念将导致沉桩数量的增加,虽然这样会使桩基础的沉降显得比较微小,但毕竟是以付出高昂的经济代价换来的。逆作复合桩基则将全部由桩承担的荷载改为由桩土共同承担荷载,同时为了更好地利用土体的强度,在动态监测的基础上,分期分批地压桩及封桩。这样既可以明确合理地分配荷载,又可以实行施工工期控制和环境控制,从而获得显著的经济效益和社会效益。

1.2逆作复合桩基的基本阶段

逆作复合桩基分为三个阶段:浅基础阶段、复合地基阶段、复合桩基阶段。

第一阶段:在设计的基础埋深处施工地下室的地板(柱下为较厚的承台)或筏板,同时在设计的桩位处预留桩孔和锚杆;在压桩之前,土体与承台将保持严密接触,筏板承受全部荷载,该阶段称为压密固结阶段,即浅基础阶段;

第二阶段:压桩后,封桩前,施工地面以上若干层的上部结构后,当上部结构的自重荷载满足压桩反力要求而且天然地基的承载力满足这一阶段上部结构荷载时,按照设计的方案在地下部分分批进行静压桩施工,此时上部结构提供的配重足以承担压桩力,此时桩体和承台尚未刚性连接,承台与上部结构刚度对土体与桩构成的复合地基基本没有影响,荷载在土体与桩体之间进行首次分配,桩体与土体构成复合地基。此时荷载分配是按照复合地基的理论进行的,因此可以定义为复合地基阶段。

第三阶段:继续施工上部结构,在沉降观测的基础上,在适当时机封桩,封桩以后,桩体与筏板(承台)可靠连接生效以后,筏板(承台)和上部刚度对荷载分配产生影响,后加荷载在土体与桩体之间发生分配,此时分配应考虑筏板刚度、桩体刚度、土体刚度之间的相互影响。上部结构继续施工直到结构封顶,并继续观测结构的沉降变形。这时桩土共同作用,称为复合桩基阶段。

1.3逆作复合桩基优点:

1.3.1降低桩基基础的造价

由于考虑桩土共同作用,有效利用土体承载潜力,可以使桩体在有些情况下不必再以较深层的基岩为持力层,而改用较浅部位的压缩性土体为持力层,这样在某些情况下将缩短桩长和桩数。承台或底板的受力模式也将发生变化,受力更加均匀,由抗冲切控制的承台厚度将会降低,配筋量也将减少。从上述几个方面可见,仅在材料上就可以大幅度降低桩基基础的造价。

1.3.2缩短结构的施工周期

如前所述,在完成地下室和基础承台的施工以后,上部结构施工一直没有停止,桩体的压桩及封桩可以和上部的施工同时进行,从而有效地缩短了施工周期,取得较大的间接效应。

1.2.3基础安全有充分保证

逆作复合桩基的实施需要监测、设计与施工人员的密切配合,全面监测将准确地反映施工过程中基底压力、桩体应力和基础沉降的分布情况,完全贯彻设计意图和并确保结构安全。另外,逆作复合桩基可控制沉降,并使总体沉降显著减少,较好地满足结构功能要求。

2适用范围

逆作复合桩基在房屋建筑中一般适用于中等压缩性粘土层,天然地基承载力可以承受一半以上的荷载,在特殊情况下可以应用在中密以下砂质土层中。逆作复合桩基与锚杆静压桩既有类似之处,也有不同之处,其关键技术在于:压桩、接桩、封桩技术,沉降控制方法,信息化施工技术。

3社会效益

在现代化城市中施工,要考虑施工所带来周边影响。静压桩技术不仅可控制噪音,而且不会排放大量建筑垃圾,切实控制环境污染,社会效益更为突出。