大直径扩底桩的扩底稳定分析.pdf

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1、矿业快报总第期年月第期大直径扩底桩的扩底稳定分析卞肃江钱钢马钢集团设计研究院摘要结合典型工程实例总结和分析了大直径扩底桩在砂层中的扩底稳定问题分析表明目前以扩孔角或桩径扩大比作为扩底控制指标是不合适的根据土柱下沉理论和土拱原理提出了新的扩底控制指标通过与实际工程的对比证明是合理的关键词大直径桩墩扩底控制指标桩径扩大比扩孔斜率压力拱岩柱下沉扩径扩高中图分类号文献标识码文章编号前言文将结合典型工程实例进行理论分析以期得到大直径扩底桩通常指桩径大于底部合理的扩底控制指标扩大的成孔灌注桩墩一般取坚硬土层作持力2

2、工程实例分析层桩径可达～扩底直径可达～倍桩．设计摘要径成孔方法包括人工成孔和机械成孔某工程设计采用了种桩型布桩总数扩底可以使大直径桩墩的承载能力大幅度根其中主要有ZH～ZH八种规格的圆桩提高但受到扩大端土体自身稳定能力的影响以根设计桩径为～扩底直径为及扩大端本身荷载传递性能的限制对扩大端尺～另外还有一些椭圆形扩底桩寸提出了要求扩大端土体的塌方不仅严重威胁．地质情况作业人员的安全还严重影响了成桩质量但是根据地质勘察拟建场地范围地层分布及地目前工程界对扩大端尺寸的确定尚缺乏明确的认质情况由上而下依次为d粉土

3、层标高为识有一些不统一的笼统的建议如控制扩大头直一～一可塑状态中等压缩性＠径为桩径的～倍控制扩孔角。＝～。等粉细砂层标高为一～一平均标但缺乏足够的根据不足以正确指导大直径扩底贯击数＝湿～饱和中密～密实＠卵桩的设计相当程度地造成设计与施工的脱节本石层标高为一以下含较多砂卵石平均标贯击数＝卞肃江安徽省马鞍山市．工程概况总第期矿业快报年月第期由于设计扩径较大且扩大端大多位于砂性土事实上小孔径桩要比大孔径桩的大层中扩大头土体塌方比较普遍其中型桩均发生严重塌方型桩扩至时多数出现局部塌方型桩型桩均未发生塌方扩大头的

4、塌方形态大致可以归纳为以下三种形态如图所示图与的关系图扩大头土体塌方形态图主要发生在扩孔过程中与扩孔时对上部砂层的扰动太大有关这时如继续扩孔还会进一步塌方因此扩孔应上下均匀进行图与的关系图从粘土层底版处砂层整体塌落主综上所述目前工程上习惯常用扩大比要发生在型桩和椭圆形桩这时扩孔技术要和扩角作为扩底控制指标是不合理的必须寻求很高越过了粘土层底版阻止了进一步的塌找更合理的控制指标方因此实际的扩高可能小于纯砂层中的扩高扩底稳定的理论分析图这是砂层中扩孔塌方的典型形态大直径桩的扩底土体稳定问题可以划属于土数量也

5、最多如型桩一般在扩径达层中地下洞室的稳定问题已有的研究是基于解时尚能保持稳定而扩至时往决洞室支护受到的围岩压力的计算在无黏结力往就发生这种塌方松散地层中的围岩压力主要是松动压力而在粘工程实践表明影响扩大头土体稳定的因素性松散地层中则可能出现松动压力或塑性形变压主要包括土质条件扩孔尺寸施工方法和相关力围岩压力的松散体理论是在观察地下坑道破时间坏坍塌形状的基础上产生的即坑道的坍塌不是目前工程技术人员经常采用的扩孔尺寸控无限制的当坑道顶部由坍塌形成一个自然拱时制指标有两个桩径扩大比一般要求围岩稳定下来工程实践

6、表明大直径桩的扩底稳扩孔角或斜率根据定具有相似的特性也是趋于形成稳定的塌落拱土质情况一般控制普氏自然平衡拱理论就是建立在这一事实上但从本工程的实际情况来看这两个控制指的其基本要点是在坑道顶部形成压力拱压力拱标均难以成立图反映了工程各型桩的扩径的拱高只与坑道跨度及摩擦系数有关而与坑道与桩径的关系图反映了各型桩扩径差埋深无关压力拱形状为二次抛物线地层压力为与扩高的关系图图中数字代表桩型压力拱高范围的土体重量普氏理论是建立在一号其中只有和型桩发生塌方达些假设基础上的不很严密一般认为只适用于埋到了临界稳定状态以

7、实心符号表示其它桩型均深较大的松散岩层未达到临界状态以空心符号表示太沙基理论也是将地层看作是通过分析图可知临界状态时对不同松散体基本模型是岩柱下沉即假设洞室以上形的桩型是不同的例如将和型桩进行成垂直破裂面一直延伸到地面根据岩柱层状单比较同是对较小直径的型桩扩元在垂直应力和侧面剪应力下的平衡关系导出孔就要容易得多了洞室顶部的围岩压力考虑了埋深和粘聚力的由图可知临界状态时对不同的桩型影响其分析模型是建立在浅埋洞室的破坏形态也是不同的即允许扩孔角是不同的上的可以推广至深埋洞室的情况卞肃江钱钢大直径扩底桩的扩底

8、稳定分析年月第期笔者认为太沙基的岩柱下沉理论比较合理式中严密而普氏压力拱的概念也是有工程依据的对于大直径桩而言在一般情况下能够形成自然拱扩大头扩大头底部可以作为洞室顶部根据岩柱理论应存在一定的围岩压力与岩柱重量和剪应力平衡对于无支护扩底的自然稳定该围岩压力等效于扩大头部分的土体重量根据这个思想推导出大直径桩扩底稳定的相关关系图塌落拱曲线分析模型将式式代入式解得如图所示扩底以上构成土环柱下沉模型基本条件假设如下土质均匀扩大头形成自然拱形状为二