桩土非线性共同作用的预压式桩筏基础施工方法

摘要

本发明公开了一种考虑桩土非线性共同作用的预压式桩筏基础施工工艺，步骤为：第一步、灌注桩施工全部完毕后，抽取至少2根进行预压试桩，记录这几根桩达到设计承载力时的沉降量，计算出它们的平均沉降量S0；第二步、在桩基上建造筏板，使筏板底部和地基土表层成一高度为ΔS的间隙，这一高度等于平均沉降量减去地基土变形量且在这个间隙内用虚土覆盖铺满。与现有技术相比，本发明桩筏基础施工时，无需对全部灌注桩的软弱沉渣做清理或者预压，而是简单的抽取极少数的灌注桩作沉降量的计算，并在筏板底部和地基土表层之间的间隙内覆盖铺满虚土，施工工艺简单，且解决了灌注桩沉渣对桩端承载力的影响，提高了桩端的承载力。同时，本发明施工工艺成本低，价格便宜。

权利要求

1.一种桩土非线性共同作用的预压式桩筏基础施工方法，其特征是施工方法为：

(1)灌注桩施工全部完毕后，抽取至少2根灌注桩进行预压试桩，记录灌注桩达到设计承载力时的沉降量，计算出它们的平均沉降量S0；

(2)在桩基上建造筏板，使筏板底部和地基土表层成一间隙，间隙的高度为ΔS，这一高度等于平均沉降量减去设计土分担的荷载下地基土变形量，即ΔS＝S0-S，且在这个高度的间隙内用虚土覆盖铺满，其中：S为地基土的变形量，地基土的变形量可根据地基土分担的荷载大小Pa，参照现场荷载板试验的P-S曲线确定。

2.根据权利要求1所述的桩土非线性共同作用的预压式桩筏基础施工方法，其特征是在所述的步骤(1)中，当所述的灌注桩的总数大于300根时，试桩的数量不少于总数的1％。

说明书

桩土非线性共同作用的预压式桩筏基础施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种桩土非线性共同作用的预压式桩筏基础施工方法。

背景技术

[0002] 桩筏基础由于其承载力高，沉降小，近年来越来越受广大工程技术人员的青睐，已成为使用最广泛的基础形式之一。而其中的灌注桩桩筏基础，由于施工场地地质条件的复杂多变，施工工艺的多样性，加之施工单位技术水平和人员素质的参差不齐，桩底不可避免地存在厚度不一的沉渣。利用桩土共同作用理论设计复合桩基的基本思想是：在上部荷载作用下，人为使桩达到极限承载力，余下荷载由地基土承载，继而桩的刺入变形，使桩土始终共同承担荷载。然而，由于沉渣的存在，改变了灌注桩的承载性状，使其实际承载力与设计值相差甚远，桩远没有达到极限承载力就已向下刺入，而迫使土体承担更多的荷载，这与最初的设计思想不符；且沉渣还容易使桩产生后期的不确定沉降。因此，要想运用桩土共同作用理论对灌注桩进行复合桩基设计时，必须对灌注桩桩端沉渣进行处理，现今比较常用的方法有：采用常规正循环施工工艺清渣，采用泵吸反循环或气举反循环施工工艺清渣，上述方法一般都是采用泥浆护壁成孔，泥浆流动性大，钻机进出可能会带入侧壁的泥浆，加之护壁泥浆的沉淀、泥浆的比重和稠度、清渣洗孔的时间都可能会增加沉渣量；而且，成孔结束后，吊放钢筋笼、混凝土导管也会造成土体跌落，增加沉渣厚度。所以上述两种方法要想把沉渣清除干净几乎是不可能的。

[0003] 所以，设计灌注桩复合桩基时，桩端沉渣残留一直是设计和施工单位烦心却又无可奈何的问题，发展一种既经济又简单的施工工艺，既可以运用桩土共同作用理论设计复合桩基，发挥土的承载力，又可以对沉渣进行处理，就显得极为迫切。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种桩土非线性共同作用的预压式桩筏基础施工方法，该方法无需对全部灌注桩的软弱沉渣做清理或者预压，而是简单的抽取极少数的灌注桩作沉降量的计算，并在筏板底部和地基土表层之间的间隙内覆盖铺满虚土，施工工艺简单，且解决了灌注桩沉渣对桩端承载力的影响，提高了桩端的承载力。

[0005] 本发明是这样来实现的，其特征是施工方法为：

[0006] (1)灌注桩施工全部完毕后，抽取至少2根灌注桩进行预压试桩，记录灌注桩达到设计承载力时的沉降量，计算出它们的平均沉降量S0；

[0007] (2)在桩基上建造筏板，使筏板底部和地基土表层成一间隙，间隙的高度为ΔS，这一高度等于平均沉降量减去设计土分担的荷载下地基土变形量，即ΔS＝S0-S，且在这个高度的间隙内用虚土覆盖铺满，其中：S为地基土的变形量，地基土的变形量可根据地基土分担的荷载大小Pa，参照现场荷载板试验的P-S曲线确定，或者按照地基基础地基规范(GB50007-2002)建议的沉降计算方法计算。

[0008] 本发明所述的步骤(1)中，当所述的灌注桩的总数大于300根时，试桩的数量不少于总数的1％。

[0009] 本发明工艺所采用预压桩基思想，在灌注桩施工全部完毕后，按相应规范抽取数根进行预压试桩，检测其承载力，由于桩底存在沉渣，要想达到设计承载力，就需压实沉渣，产生沉降。记录这几根桩达到设计承载力时的沉降量，计算出它们的平均沉降量S0。由于是相同条件下施工，所以从钻孔到清孔再到成桩，施工工艺基本上是一致的，故桩底沉渣的厚度也可认为基本是一样的。此时，先根据原来的单桩承载力设计值，按照复合桩基的设计方法，分别确定桩的利用率和地基土的利用率，即两者的荷载分担比，由上部荷载计算出地基土分担的荷载。地基土的变形量S可根据土分担的荷载大小，参照现场荷载板试验的P-S曲线确定。再考虑桩底存在沉渣时的灌注桩复合桩基的设计，在桩基上建造筏板，使筏板底部距地基土表层的高度ΔS等于平均沉降量减去地基土变形量，即ΔS＝S0-S。这个高度的间隙可用虚土覆盖铺满。当建造上部结构的时候，由于起初只有侧摩阻力，随着荷载的增加，建筑物慢慢下沉，下沉过程中，逐渐把沉渣压实，同时也把虚土及筏基底部地基土压密，反之桩间土对桩的围压作用也增加。而且，软弱沉渣的存在使桩端向下刺入变形，可令桩与地基土之间始终保持变形协调，共同承担上部荷载，充分发挥桩土共同作用。在一定的荷载作用下，沉渣被完全压实后，承载力大幅度提高。而此时承台可恰好下降到设计标高，满足建筑物设计要求。所以，本工艺方法不仅合理运用了桩土共同作用理论，同时也解决了桩端沉渣问题。

[0010] 本发明的优点是：施工工艺成本低，价格便宜，不需要其他设备仪器费时费力地去特别处理每根桩的桩底沉渣，采用建筑物自重就可逐渐把桩端沉渣压实，清除沉渣，提高承载力，简单实用；清除未来由于沉渣引起的不确定沉降；可对灌注桩进行复合桩基的设计，由于沉渣的存在，使得桩向下刺入变形，地基土在沉渣压实过程中就可被压实，调动了地基土的承载力，桩土始终共同承担上部荷载，由于进一步发挥了土的承载力，就可以减少桩的数量，节约成本；另外还能减少土对桩的负摩阻力作用。

附图说明

[0011] 图1为本发明桩顶施加荷载进行预压试桩示意图。

[0012] 图2为本发明桩筏基础施工示意图。

[0013] 图3为本发明地基土荷载板试验的P-S曲线图。

[0014] 在图中，1、灌注桩2、地基土3、沉渣4、筏板5、柱6、虚土

具体实施方式

[0015] 如图1、图2、图3所示，本发明是这样实现的，(1)灌注桩1桩基施工完毕后，桩底不可避免地存在着沉渣3，沉渣3的厚度为S1。根据《建筑桩基施工规范》(JGJ94-94)，当桩基强度达到静载试验要求时，一般抽取总桩数的1％，且不小于3根，进行预压试桩分析，可得到这几根桩达到设计承载力时的各沉降量，计算出它们的平均沉降量S0。由于是相同条件下施工，所以从钻孔到清孔再到成桩，施工工艺基本上是一致的，于是可认为余下所有桩基达到设计承载力时均需沉降S0。(2)筏板的设计。因为需压实沉渣3沉降后才能达到单桩承载力设计值，所以初步设计时按沉降S0后(即假设没有沉渣时)的单桩承载力设计值进行灌注桩1复合桩基设计。考虑桩土非线性共同作用理论，根据宰金珉《复合桩基理论与应用》一书中所提供的复合桩基设计方法确定桩的利用率和地基土的利用率，即两者的承载分担比，由上部荷载计算出地基土需分担的荷载Pa。此时地基土的变形量S可根据土分担的荷载大小Pa，参照现场荷载板试验的P-S曲线确定，如图3所示。如无荷载板试验，亦可参照其它原位试验或计算确定。(3)再对桩底存在沉渣3时的灌注1桩复合桩基进行设计。为了清除沉渣，拟采用筏板4抬高设计方法，用建筑物自重压实沉渣。为了达到复合桩基的效果，设计时就需要预留变形差ΔS＝S0-S。在上部荷载作用下，桩基沉降ΔS并压实沉渣过程中，筏板4会产生较大沉降，为满足筏板设计标高的要求，需使筏板4底部标高与地基表层土标高相差ΔS，筏板4上有柱5，筏板由原来贴地基表面的位置向上提升高度ΔS，当沉渣被压实时，筏板恰好到达设计标高处。(4)筏板底部与地基土2之间的高度ΔS，用虚土6填满，可不压实。

[0016] 在建造上部结构过程中，由于加载初期几乎没有桩端阻力，只有桩侧摩阻力，随着荷载的增加，建筑物慢慢下沉。这一过程中，沉渣被渐渐压实，筏板底部的虚土和地基土也被逐渐压密。由于沉渣较软弱，桩端可以向下刺入变形，使得桩土之间始终保持变形协调。在一定的荷载下，筏板下降ΔS时，桩端沉渣被彻底压实，桩端阻力渐渐发挥，承载力提高。
因为调动了地基土的承载力，使桩与地基土共同承担上部荷载，桩土共同作用的机理得到充分发挥，达到本方法的目的。应该指出的是，由于筏板的存在，使得虚土及地基土在沉渣压缩过程中被大幅度压实，比一般复合桩基中所涉及的地基土压实度还高。而且，灌注桩可以不是端承型桩，所以，当沉渣被完全压实后，还可能发生桩端的刺入变形，筏底的地基土还可以进一步压实，承载力可再提高。因此本文方法比《复合桩基理论与应用》一书中所提到的设计方法具有更高的整体安全度和更高的承载力。