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桥梁施工振密、挤密法

futao 拆除工程 2019-04-28 444 0
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桥梁施工振密、挤密法

一、砂桩挤密加固法

一般用振动打桩机将桩管打入土中,桩管底部装有自动脱落的混凝土桩靴,桩管打至设计深度后,在管桩内灌填砂料,随着打桩机振动拔出桩管,将砂料振实留在土中形成砂桩。在松散砂土中,成桩过程对周围砂层产生挤密和振密作用提高承载力减小沉降量,同时可防止振动液化。在软弱黏性土中,砂桩取代了同体积软弱黏土(置换作用),形成“复合地基”,使承载力提高,地基沉降变小;同时,砂桩也像砂井一样起排水作用,加快地基的固结,减小沉降速率。

(一)桩材料和尺寸

砂桩一般采用中粗混合砂,含泥量不大于5%。在软弱黏土中,也可采用砂和角砾混合料。砂桩直径一般为0.3~0.7m,在软弱黏性土中,尽可能采用较大直径。

砂桩长度要根据软土层厚度或根据工程要求通过计算确定:

(1)当软土层厚度不大时,砂桩长度可按软土层厚度确定。

(2)当软土层厚度较大时,对按稳定性控制的工程来说,砂桩长度不应小于最危险滑动面的深度;对按沉降控制的工程来说,可根据容许沉降量计算确定。

(3)当使用砂桩处理易振动液化的饱和松散砂土时,砂桩长度应达到可能发生液化的砂层底部。

(二)成桩方法

用振动打桩机成桩有以下三种形式:

(1)一次拔管成桩:桩管内灌砂后,边振动边缓慢拔出桩管。

(2)逐步拔管成桩:桩管内灌砂后,拔起一定高度后停拔,然后继续振动若干秒后,再振动上拔,如此重复多次,直至把桩管拔出。就砂桩质量和其周围变密程度而言,该法效果较好。

(3)重复压拔管成桩:在振动条件下上拔h高度后,使砂下落,然后再将桩管压下h,深度(h,<h),使桩径扩大,并将落入桩孔内的砂压实,如此重复进行,直到桩管拔出地面。

(三)砂桩面积与桩距计算

1.砂桩面积计算

需要挤密砂桩面积A,按下式计算:

A,=0-A(10-24)

1+en式中:A——地基土的面积,一般按基础尺寸加大0.5~1.0m;e。——加固前地基土的孔隙比;e——加固后的地基土孔隙比,要根据加固后承载力和沉降量要求确定。

2.桩距计算

根据单根砂桩面积,算出桩数。砂桩按正方形、等边三角形布置(图10-11)。

图10-11砂桩的布置及中距

图10-11砂桩的布置及中距

按正方形布置时:

/1+eo

1=0.90d/-

按等边三角形布置时:

/1+eo

1=0.95d/

式中:——桩距(cm);d——桩直径(cm);其余符号含义同前。

(四)砂桩的灌砂量

为了保证加固后地基达到设计要求的密实度,施工时,必须按下式控制每根砂桩灌入足够的砂量Q(kN):

Q=AiL'y=41-(1+0.01w)(10-27)

+en式中:A——砂桩面积(m2);

1'——砂桩长度(m);y——加固后土的孔隙比e的砂土重度(kN/m2);D.——土的重度(kN/m2);w——灌人砂的含水率(%)。

二、楔形桩挤密加固法

楔形桩是一种钢筋混凝土短桩,采用振动或锤(冲)击入土,改变桩周土的天然结构状态,

提高承载力。其特点是利用桩的楔形侧面发挥桩一土间的共同作用,使其承载力要比同等长度等截面桩(按单位体积计)提高50%以上,其加固效果的显著。

图10-12楔形桩与土相互作用示意图

图10-12楔形桩与土相互作用示意图

(一)工作原理

在沉桩过程中,楔形桩起物理楔的作用,打桩能量几乎全部通过桩体侧面传递给桩周围土体,从而在桩周形成一个如图10-12所示的挤密区。桩周挤密土体对桩身侧面产生的抗力Q是主要支承力,是侧面法向力N和摩阻力F的合力。挤密区在桩上半部范围大,桩尖段范围较小;紧靠桩侧面的土体密度增大最大,远离桩侧面的密度增加较小。挤密区水平最大影响直径d。为(2~3.5)d。最大挤密位置在(0.4~0.5)1深度处。在土质条件和桩体积相同情况下,桩的锥角a大小是影响挤密区大小的主要因素,锥角大时,挤密区亦大,桩上垂直荷载向地基的传力面积也随之增大。由于挤密作用的存在,在垂直荷载作用下,楔形桩能够通过锥面向桩周围土体传递法向切向力,使其承载力增大。

(二)单桩容许承载力计算

[R.]=[f·A+Zul(f+f%,)cosa](10-28)

f.=2o;(tang+tanp)(10-29)

式中:f一桩尖平面处的极限承载力(kPa);

A——桩尖横截面面积(m2);u:——第i层土中桩身中间处桩的周长(m);L.——第i层土中桩身长度(m);f——第i层土中桩身与土的极限摩阻力(kPa);f.——第i层土中由桩侧面法向土压力o,产生的抗力(kPa),其值按式(10-29)计算;a——锥角();

9——土的内摩擦角();o.——第i层土中桩周土对桩侧面施加的法向土压力(kPa),其值按式(10-30)计算;E..——第i层土的变形模量(kPa);r.——第i层土中桩身中间处边长之半(方锥桩)或半径(圆锥桩)(cm);S——容许荷载作用下,桩产生的竖向位移(cm)。对砂质土取1cm,对黏性土取2cm;K——土的密度程度系数,一般取1。

以下即可依照以前内容确定桩数,按桩距l=3d来进行布桩。

三、强力夯实法

强力夯实法简称强夯法,最早于1970年在法国创立使用,1979年引进我国,被认为是当前最好的加固新技术之一。

强夯法是用大吨位的起重机械,把80~250kN的巨型锤提至空中,从8~25m高处自由下落,对地基重复施加强力夯击的地基加固方法。

(一)工作原理

强夯法的工作原理是:通过强力夯击,使土体内产生冲击波和巨大的应力,迫使土体孔隙压缩和局部液化;夯击点四周发生裂隙,成为良好的排水通道,让孔隙水渗出。经几遍夯击,土层可迅速固结,承载能力可提高2~5倍,影响深度可达10m以上。此法是在重锤夯实法基础上发展起来的,适用于碎石土、砂土、粉土、低饱和度黏性土、湿陷性黄土等地基,也可用于大面积、软土层较厚的地基加固工程。

(二)强夯设计

强夯加固地基的有效深度z与强夯功有关,可按下列经验公式计算:

z=α/W万(10-31)式中:W——锤重(以10kN为单位);H——落距(m);x——系数,与地基土的性质有关,黏性土a=0.4~0.5;饱和砂土α=0.5~0.6;湿陷性黄土x=0.3~0.7。

夯点间距是根据单夯点的侧向影响范围确定,根据测得的重度等值线,得到侧向加密宽度为3.5~4.5m,考虑相邻夯点侧向影响的相互搭接,选用夯点间距为5~6m,为夯锤直径的

1.7~2.0倍。夯点布置采用正方形排列。


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