CN113235638A - 一种长短桩合二为一的复合桩基施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种长短桩合二为一的复合桩基施工方法，它涉及土木工程中的桩技术领域。它包括锚筋注浆孔、承台、短桩、长桩，短桩贯穿其承台的中部，承台的四端设有长桩，且短桩与长桩上设有锚筋注浆孔，短桩的长度小于长桩的长度，长桩设有四个，且基于短桩的圆心绕圆周分布在承台的四端，锚筋注浆孔设有五个，且分布在短桩与长桩上，短桩的外直径大于长桩的外直径。本发明有益效果为：较大截面的短桩支承在浅部较好的土层，长桩置于短桩之中，按设计需要选择较深的持力层，根据长桩承载力的大小，确定配筋还是不配筋，其作用是减沉和提供竖向承载力。长短桩可采用预制桩也可采用灌注桩，也可采用不同的桩型。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程中的桩技术领域，具体涉及一种长短桩合二为一的复合桩基施工方法。
背景技术
在岩溶地区兴建建构筑物时，因溶洞的存在给基础的选型造成了较大的麻烦，如果灰岩顶面以上的覆盖土层较厚时，对多层房屋建筑(10层以下)往往对场地中的溶洞不做任何处理，直接采用天然地基上的浅基础作为建构筑物的基础。当持力层埋藏较深时，采用复合地基也是一种很好的选择。但随着经济水平的不断提高和城市发展与建设要求的需要，城市高层建筑和超高层建筑如雨后春笋，在城市中拔地而起，到处都呈现出一片片的混凝土森林，但对于岩溶地区，在其下异常复杂的溶洞发育地基上建造高层和超高层，其基础工程的造价会成倍增加，同时还存在很大的工程隐患和施工风险。主要原因如下：
(1)、建构筑物荷载较大时，采用浅基础或复合地基处理后的浅基础已不能满足地基承载力的需要，且不能满足正常使用时的变形要求，因而作为设计方一般选择桩基，作为建筑物的基础。但一旦选择桩基，则必须探明桩端下灰岩的厚度，如果遇到如石林一样的灰岩面时施工勘察的代价是很大的，即便是单桩单钻也很难保证每根桩的桩端持力层确实可靠。
(2)、有时要满足持力层下具备大于5倍桩径的厚度，其钻孔深度难以确定，当然桩长也难以确定。
(3)、在灰岩溶洞场地进行冲(钻)孔桩施工，往往会发生掉钻、卡钻、埋钻、漏浆、塌陷等工程事故，甚至无法成桩，不但影响施工工期，其工程质量也很难保证。
(4)、有些溶洞存在承压水一旦穿越，其地下水对桩的施工难度和质量的影响也是难以预测的。
(5)、岩溶地区冲(钻)孔灌注桩的桩身质量检测存在很多的问题，目前还没有专门针对岩溶地区桩基检测的规程规范，况且对于穿越多个溶洞的灌注桩要对其进行完整性检测也不是一件简单的事情，虽然目前采用管波法能较有效的检测桩身完整性，但对众多数量的基桩其检测成本也是很可观的，纵使其桩身完整单桩的承载力也未必能满足设计要求，因此岩溶地区冲钻孔桩存在不可靠性。
(6)、岩溶地区一般都处在是山区盆地，其上一般都存在砂层、砂砾层、卵石层等坚硬土层，如果采用静压预制桩作为建筑物基础，则施工时难以穿越浅部坚硬层，即使采用引孔施工，虽可压至灰岩面，但灰岩面变化较大，施工时容易发生断桩事故，坚硬的灰岩预制桩也无法嵌入，故一般不宜选用静压预制桩。锤击预制桩虽然存在穿越能力强的优势，可不用引孔施工，但同样存在静压桩的问题，加之还有施工存在噪音，更是不可选的桩型。因此对承载力要求较大的建筑物往往都选择大直径冲(钻)灌注桩。
(7)现有的长短桩专利(ZL 201810305522.0，ZL 201220450164.0，ZL201711075072.2，ZL 202010693725.9等)大都应用于复合地基处理，其长桩和短桩都是作为地基的增强加固体，而非作为建筑物的桩基础直接布置在承台下。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中不足与缺点，提供一种长短桩合二为一的复合桩基施工方法，较大截面的短桩支承在浅部较好的土层，长桩置于短桩之中，按设计需要选择较深的持力层，根据长桩承载力的大小，确定配筋还是不配筋，其作用是减沉和提供竖向承载力。长短桩可采用预制桩也可采用灌注桩，也可采用不同的桩型。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：一种长短桩合二为一的复合桩基施工方法，它包括锚筋注浆孔1、承台2、短桩3、长桩4，所述短桩3贯穿其承台2的中部，承台2的四端设有长桩4，且短桩3与长桩4上设有锚筋注浆孔1。
作为本发明更为具体的，所述短桩3的长度小于长桩4的长度，所述长桩4设有四个，且基于短桩3的圆心绕圆周分布在承台2的四端，所述锚筋注浆孔1设有五个，且分布在短桩3与长桩4上，所述短桩3的外直径大于长桩4的外直径。
利用常规施工方法在覆盖土层中施工短桩3，以浅部较坚硬土层作为持力层，利用短桩3中空心处在覆盖土层中施工长桩4，长桩4应与承台2之间留有一定空隙，设置桩与承台锚筋注浆孔1，并浇筑承台，待短桩3的承载力充分发挥后，用高强度膨胀水泥砂浆填满承台下短桩3内空腔及所有锚筋注浆孔1，参看图2无地下室时，先施工短桩3的施工工艺，其具体的实施方法为：a空心短桩3放样就位；b采用静压、锤击、人工或旋挖等工艺完成短桩3施工；c长桩4放样就位；d采用人工挖土、旋挖等工艺完成长桩4施工；e进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩4与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；f待短桩3沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基。其中长短桩与承台2连接可根据项目具体情况采用长桩4钢筋伸入承台2，也可短桩3钢筋伸入承台2，可以长桩4预留孔隙，也可短桩3预留孔隙，空心短桩3可以采用内园外方形或圆管形；长桩4也可采用实心方形、也可采用内园外方形或圆管形；长短桩截面可与随意组，参看图3无地下室时，先施工长桩4的施工工艺，其具体的实施方法为：a长桩4放样就位；b采用人工挖土、冲击钻或旋挖等工艺完成长桩4施工；c空心短桩3放样就位；d将短桩3压入；e进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；f待短桩沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基，参看图4有地下室时，先施工短桩3的施工工艺，其具体的实施方法为：a地下室基坑开挖；b空心短桩3放样就位；c采用静压、锤击或旋挖等工艺完成短桩3施工；d长桩4放样就位；e采用人工挖土、旋挖等工艺完成长桩4施工；f进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩4与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；g待短桩沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基，参看图5有地下室时，先施工长桩的施工工艺，其具体的实施方法为：a地下室基坑开挖；b长桩放样就位；c采用人工挖土、冲击钻或旋挖等工艺完成长桩施工；d空心短桩放样就位；e将短桩压入；f进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；g待短桩沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基，参看图6当采用二合为一桩还不能满足承载力要求时，短桩外增补长桩复合地基的施工工艺。考虑部分建构筑物对地基承载力要求较高，单一复合桩无法满足建构筑物的承载力要求时，在同一承台内复合桩外增设长桩增加整体桩基承载力以达到建构筑物承载力要求。
二合为一复合桩基承载力计算：
其中短桩混凝土空心桩竖向承载力特征值计算参考《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
单桩竖向承载力特征值计算：
Ra＝(Quk1+Quk2)/K
式中：
Ra——单桩竖向承载力特征值；
Quk1——短桩单桩竖向极限承载力标准值；
Quk1——长桩单桩竖向极限承载力标准值；
K——安全系数，取K＝2。
短桩混凝土空心桩竖向极限承载力标准值计算：Quk1＝Qsk+Qpk＝u1∑qsik1li+u2∑qsik1li+qpkAp式中：
Qsk——桩周总极限侧阻力标准值；
Qpk——桩端总极限端阻力标准值；
qsik——桩周第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk——极限端阻力标准值；
li——桩周第i层土的厚度；
u1——桩身外径周长；
u2——桩身内径周长；
Ap——桩端面积；
Aj——空心桩桩端净面积面积。
长桩冲(钻)孔灌注桩竖向极限承载力标准值计算：Quk2＝Qsk+Qpk＝u∑qsik1li+qpkAp
式中：
Qsk——桩周总极限侧阻力标准值(仅计算与短桩非重合段)；
Qpk——桩端总极限端阻力标准值；
qsik——桩周第i层土的极限侧阻力标准值；
u——桩身周长；
li——桩周第i层土的厚度；
Ap——桩端面积；
qsik——桩周第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk——极限端阻力标准值。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：较大截面的短桩支承在浅部较好的土层，长桩置于短桩之中，按设计需要选择较深的持力层，根据长桩承载力的大小，确定配筋还是不配筋，其作用是减沉和提供竖向承载力。长短桩可采用预制桩也可采用灌注桩，也可采用不同的桩型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
图2为无地下室复合桩基先施工短桩施工流程示意图。
图3为无地下室复合桩基先施工长桩施工流程示意图。
图4为有地下室复合桩基先施工短桩施工流程示意图。
图5为为有地下室复合桩基先施工长桩施工流程示意图。
图6为桩基的俯视结构示意图。
附图标记说明：锚筋注浆孔1、承台2、短桩3、长桩4。
具体实施方式
参看图1-图6所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包括锚筋注浆孔1、承台2、短桩3、长桩4，所述短桩3贯穿其承台2的中部，承台2的四端设有长桩4，且短桩3与长桩4上设有锚筋注浆孔1。
所述短桩3的长度小于长桩4的长度，所述长桩4设有四个，且基于短桩3的圆心绕圆周分布在承台2的四端，所述锚筋注浆孔1设有五个，且分布在短桩3与长桩4上，所述短桩3的外直径大于长桩4的外直径。
利用常规施工方法在覆盖土层中施工短桩3，以浅部较坚硬土层作为持力层，利用短桩3中空心处在覆盖土层中施工长桩4，长桩4应与承台2之间留有一定空隙，设置桩与承台锚筋注浆孔1，并浇筑承台，待短桩3的承载力充分发挥后，用高强度膨胀水泥砂浆填满承台下短桩3内空腔及所有锚筋注浆孔1，参看图2无地下室时，先施工短桩3的施工工艺，其具体的实施方法为：a空心短桩3放样就位；b采用静压、锤击、人工或旋挖等工艺完成短桩3施工；c长桩4放样就位；d采用人工挖土、旋挖等工艺完成长桩4施工；e进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩4与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；f待短桩3沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基。其中长短桩与承台2连接可根据项目具体情况采用长桩4钢筋伸入承台2，也可短桩3钢筋伸入承台2，可以长桩4预留孔隙，也可短桩3预留孔隙，空心短桩3可以采用内园外方形或圆管形；长桩4也可采用实心方形、也可采用内园外方形或圆管形；长短桩截面可与随意组，参看图3无地下室时，先施工长桩4的施工工艺，其具体的实施方法为：a长桩4放样就位；b采用人工挖土、冲击钻或旋挖等工艺完成长桩4施工；c空心短桩3放样就位；d将短桩3压入；e进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；f待短桩沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基，参看图4有地下室时，先施工短桩3的施工工艺，其具体的实施方法为：a地下室基坑开挖；b空心短桩3放样就位；c采用静压、锤击或旋挖等工艺完成短桩3施工；d长桩4放样就位；e采用人工挖土、旋挖等工艺完成长桩4施工；f进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩4与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；g待短桩沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基，参看图5有地下室时，先施工长桩的施工工艺，其具体的实施方法为：a地下室基坑开挖；b长桩放样就位；c采用人工挖土、冲击钻或旋挖等工艺完成长桩施工；d空心短桩放样就位；e将短桩压入；f进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；g待短桩沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基，参看图6当采用二合为一桩还不能满足承载力要求时，短桩外增补长桩复合地基的施工工艺。考虑部分建构筑物对地基承载力要求较高，单一复合桩无法满足建构筑物的承载力要求时，在同一承台内复合桩外增设长桩增加整体桩基承载力以达到建构筑物承载力要求。
二合为一复合桩基承载力计算：
其中短桩混凝土空心桩竖向承载力特征值计算参考《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
单桩竖向承载力特征值计算：
Ra＝(Quk1+Quk2)/K
式中：
Ra——单桩竖向承载力特征值；
Quk1——短桩单桩竖向极限承载力标准值；
Quk1——长桩单桩竖向极限承载力标准值；
K——安全系数，取K＝2。
短桩混凝土空心桩竖向极限承载力标准值计算：Quk1＝Qsk+Qpk＝u1∑qsik1li+u2∑qsik1li+qpkAp
式中：
Qsk——桩周总极限侧阻力标准值；
Qpk——桩端总极限端阻力标准值；
qsik——桩周第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk——极限端阻力标准值；
li——桩周第i层土的厚度；
u1——桩身外径周长；
u2——桩身内径周长；
Ap——桩端面积；
Aj——空心桩桩端净面积面积。
长桩冲(钻)孔灌注桩竖向极限承载力标准值计算：
Quk2＝Qsk+Qpk＝u∑qsik1li+qpkAp
式中：
Qsk——桩周总极限侧阻力标准值(仅计算与短桩非重合段)；Qpk——桩端总极限端阻力标准值；
qsik——桩周第i层土的极限侧阻力标准值；
u——桩身周长；
li——桩周第i层土的厚度；
Ap——桩端面积；
qsik——桩周第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk——极限端阻力标准值；
由于长短桩的承载力发挥不是同步进行的，当地下室或承台下的地基承载力发挥到一定程度后，长桩或短桩才开始发挥，因此上式中还可考虑地下室地板下的地基承载力，此部分可作为安全储备。
上述工艺所适用的场地为：
①岩溶地区场地，其灰岩面以上覆盖土层较厚，且其覆盖土层浅部存在可作为短桩持力层的较坚硬土层时的情况。而其下的中风化灰岩较发育，如果选择灰岩作为桩的持力层代价较大，存在质量、工期和经济等方面的风险，同时建筑物不能是超高层建筑。
②场地冲洪积地貌单元，浅层存在有较厚且较坚硬的土层，其下又有软硬交错的土层，直接采用浅层作为浅基础或桩的持力层不能满足设计要求，如果选择岩石作为桩的持力层，又因为岩层埋藏较深，往往因其造价较高和工期较长等原因给基础选型带来困惑。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种长短桩合二为一的复合桩基施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：
a)、利用常规施工方法在覆盖土层中施工短桩(3)，以浅部较坚硬土层作为持力层；
b)、利用短桩(3)中空心处在覆盖土层中施工长桩(4)，长桩(4)应与承台(2)之间留有一定空隙，设置桩与承台锚筋注浆孔(1)，并浇筑承台；
c)、待短桩(3)的承载力充分发挥后，用高强度膨胀水泥砂浆填满承台下短桩(3)内空腔及所有锚筋注浆孔(1)。
2.根据权利要求1所述的一种长短桩合二为一的复合桩基施工方法，其特征在于：无地下室时，先施工短桩(3)的施工工艺，其具体的实施方法为：
a)、空心短桩(3)放样就位；
b)、采用静压、锤击、人工或旋挖等工艺完成短桩(3)施工；
C)、长桩(4)放样就位；
d)、采用人工挖土、旋挖等工艺完成长桩(4)施工；
e)、进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩(4)与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；
f)、待短桩(3)沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基。
3.根据权利要求1所述的一种长短桩合二为一的复合桩基施工方法，其特征在于：无地下室时，先施工长桩(4)的施工工艺，其具体的实施方法为：
a)、长桩(4)放样就位；
b)、采用人工挖土、冲击钻或旋挖等工艺完成长桩(4)施工；
c)、空心短桩(3)放样就位；
d)、将短桩(3)压入；
e)、进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；
f)、待短桩沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基。
4.根据权利要求1所述的一种长短桩合二为一的复合桩基施工方法，其特征在于：有地下室时，先施工短桩(3)的施工工艺，其具体的实施方法为：
a)、地下室基坑开挖；
b)、空心短桩(3)放样就位；
c)、采用静压、锤击或旋挖等工艺完成短桩(3)施工；
d)、长桩(4)放样就位；
e)、采用人工挖土、旋挖等工艺完成长桩(4)施工；
f)、进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩(4)与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；
g)、待短桩沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基。
5.根据权利要求1所述的一种长短桩合二为一的复合桩基施工方法，其特征在于：有地下室时，先施工长桩(4)的施工工艺，其具体的实施方法为：
a)、地下室基坑开挖；
b)、长桩(4)放样就位；
c)、采用人工挖土、冲击钻或旋挖等工艺完成长桩(4)施工；
d)、空心短桩(3)放样就位；
e)、将短桩(3)压入；
f)、进行桩与承台锚筋，承台与柱锚筋，长桩与承台预留空腔，预留注浆孔及承台混凝土浇筑施工；
g)、待短桩沉降达到设计要求后，进行注浆施工，实现长短桩的合二为一，形成复合桩基。
6.一种长短桩合二为一的复合桩，其特征在于：它包括锚筋注浆孔(1)、承台(2)、短桩(3)、长桩(4)，所述短桩(3)贯穿其承台(2)的中部，承台(2)的四端设有长桩(4)，且短桩(3)与长桩(4)上设有锚筋注浆孔(1)。
7.根据权利要求1所述的一种长短桩合二为一的复合桩，其特征在于：所述短桩(3)的长度小于长桩(4)的长度，所述长桩(4)设有四个，且基于短桩(3)的圆心绕圆周分布在承台(2)的四端，所述锚筋注浆孔(1)设有五个，且分布在短桩(3)与长桩(4)上，所述短桩(3)的外直径大于长桩(4)的外直径。
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| CN114232610A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-25 | 浙江绿城建筑设计有限公司 | 应用于覆盖型岩溶地质的巨构支撑-弹性支承基础系统 |
| CN116383955A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-07-04 | 中国建筑第六工程局有限公司 | 柱桩最短长度的计算方法 |
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| CN116383955B (zh) * | 2023-06-07 | 2023-08-01 | 中国建筑第六工程局有限公司 | 柱桩最短长度的计算方法 |
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