CN115748791B - 一种湿陷性黄土地区桩基结构及其施工方法 - Google Patents

一种湿陷性黄土地区桩基结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种湿陷性黄土地区桩基结构及其施工方法，框架柱下部固定设有承台，其特征在于，湿陷性黄土地区桩基结构包括固定设置于承台下部的第一桩和第二桩，所述第一桩与所述框架柱上下相对布置，所述第二桩设置有至少两个，至少两个所述第二桩与所述第一桩呈三角形布置；所述第一桩的下部穿过湿陷性黄土，且所述第一桩的底部固定在稳定土层中。本发明的湿陷性黄土地区桩基结构及其施工方法能够穿越湿陷性黄土且能够缩短桩柱的长度，降低施工成本。

Description

一种湿陷性黄土地区桩基结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种湿陷性黄土地区桩基结构及其施工方法。
背景技术
湿陷性黄土是指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土，属于特殊土。湿陷性黄土分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。
由于湿陷性黄土的土层变形，建在湿陷性黄土地基上的建(构)筑物应遵照现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025)的有关规定进行地基处理，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建(构)筑物产生危害。
施工桩基是湿陷性黄土地区常用的一种地基处理方式。建筑物的根据其重要性，分为甲、乙、丙、丁四种类别，对于甲类建筑，应消除地基的全部湿陷量，即桩端需穿越湿陷性黄土，置于非湿陷性黄土以下的稳定土层。
桩基除了承受竖向力，还需承受水平力。对于水平力控制的甲级建筑物，竖向力较小，一般单桩就可承受竖向力，但由于水平力很大，单桩的水平承载力不能满足水平荷载的要求，需要设置3-4桩承台基础。若湿陷性黄土很厚，或者有下伏的湿陷性黄土，按照甲级基础的要求，须消除地基的全部湿陷量，以西北某项目湿陷性黄土甲级基础为例：按照技术要求布置桩基，一共需布置60个三桩承台基础，共180根桩，因湿陷性黄土很厚，稳定土层埋藏很深，平均桩长为40米，每个桩承台桩长为120米，总桩长达7200米；即桩端需穿越湿陷性黄土，桩长就会很长，导致桩基工程量大，施工周期长。
由此需要一种能够穿越湿陷性黄土且能够缩短桩柱长度的桩基结构。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够穿越湿陷性黄土且能够缩短桩柱长度的湿陷性黄土地区桩基结构，以达到降低工程造价，缩短工期的目的；
本发明的另外一个目的在于提供湿陷性黄土地区桩基结构的施工方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种湿陷性黄土地区桩基结构，包括框架柱下部固定设有承台，其特征在于，湿陷性黄土地区桩基结构包括固定设置于承台下部的第一桩和第二桩，所述第一桩与所述框架柱上下相对布置，所述第二桩设置有至少两个，至少两个所述第二桩与所述第一桩呈三角形布置；
所述第一桩的下部穿过湿陷性黄土，且所述第一桩的底部固定在稳定土层中。
作为优选方案，各所述第二桩的底部均插设于湿陷性黄土中，且各所述第二桩的长度均为所述第一桩的长度的1/5至1/3。
作为优选方案，各所述第二桩的长度均为所述第一桩的长度的1/4。
作为优选方案，设所述第一桩所承受的竖向力为Nk，
偏心竖向力为Nik,
其中，Fk为荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力，Gk为桩基承台和承台上土自重标准值，Nk为荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩的平均竖向力。
其中，在第一桩与所述框架柱上下相对布置时，竖向力通过所述第一桩，n＝1，则，Nk＝Fk+Gk。
作为优选方案，设第一桩/第二桩所承受的水平力为设所述桩的数量为n，则/>其中Hk为承受的总的水平力，-ik为单根桩的水平承载力特征值。
作为优选方案，所述第一桩为摩擦桩，所述第一桩的下部插入稳定土层的深度大于等于1m。
作为优选方案，所述框架柱的竖直的中心线与所述第一桩的竖直的中心线共线。
一种湿陷性黄土地区桩基结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、计算所需的桩数n，其中Hk为承受的总的水平力，Hik为单根桩的水平承载力特征值；
S2、计算承受竖向力的那根桩所需的桩长L，因为是摩擦桩，桩长由摩阻力所提供的长度来确认，且桩长必须穿过湿陷性黄土1m的深度；
S3、桩基布置，框架柱与第一桩在同一轴线上；
S4、第二桩则按照桩间距的要求布置。
作为优选方案，所述第二桩桩长按10m深度布置
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的湿陷性黄土地区桩基结构，包括固定设置于承台下部的第一桩和第二桩，第一桩与框架柱上下相对布置，第二桩设置有至少两个，至少两个第二桩与第一桩呈三角形布置；第一桩的下部穿过湿陷性黄土，且所述第一桩的底部固定在稳定土层中。第一桩穿过湿陷性黄土，用于承受竖向力，第一桩和第二桩共同承受水平力，第二桩仅仅承受水平力，因此，第二桩的长度对水平承载力的影响较小，故第二桩的长度可以缩短。本申请能最大限度的缩短桩长，以达到降低工程造价，缩短工期的目的。
本本发明方案最大限度地缩短了湿陷性黄土地区水平力控制的甲级地基的灌注桩桩长，从而降低了工程造价，桩基施工工期减少，以西北某项目为例，节省桩基工程造价50％。
附图说明
图1为本发明的湿陷性黄土地区桩基结构的结构示意图；
图2为图1的剖面结构示意图。
图中，1、框架柱，2、承台，3、第一桩，4、第二桩。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
本发明的湿陷性黄土地区桩基结构的优选实施例，具体参阅图1至图2所示，在框架柱1下部固定设有承台2，本申请的湿陷性黄土地区桩基结构包括固定设置于承台2下部的第一桩3和第二桩4，第一桩3与框架柱1上下相对布置，第二桩4设置有至少两个，至少两个第二桩4与第一桩3呈三角形布置；这样第一桩3和第二桩4为偏心布置，其中第一桩3的下部穿过湿陷性黄土，且第一桩3的底部固定在稳定土层中。第一桩3穿过湿陷性黄土，用于承受竖向力，第一桩3和第二桩4共同承受水平力，第二桩4仅仅承受水平力，因此，第二桩4的长度对水平承载力的影响较小，故第二桩4的长度可以缩短。本申请能最大限度的缩短桩长，以达到降低工程造价，缩短工期的目的。
具体的，各第二桩4的底部均插设于湿陷性黄土中，且各第二桩4的长度均为第一桩3的长度的1/5至1/3，以在满足能够承受竖向力和水平力的基础上，缩短第二桩4的长度，在具体施工的时候，仅仅第一桩3施工需要穿越湿陷性黄土，多个第二桩4的长度均仅仅设置为第一桩3的长度的1/5至1/3，施工时不需要穿越湿陷性黄土，减低施工难度。
进一步的，各第二桩4的长度均为第一桩3的长度的1/4，以达到满足承受水平力的同时，缩短第二桩4的长度，降低施工难度。
其中，本申请的实施例中，设第一桩3所承受的竖向力为Nk，
偏心竖向力为Nik,
其中，Fk为荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力，Gk为桩基承台和承台上土自重标准值，Nk为荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩的平均竖向力。
其中，在第一桩3与框架柱1上下相对布置时，竖向力通过第一桩3，n＝1，则，Nk＝Fk+Gk，由于第一桩3与框架柱1柱中心重合，所以不需验算偏心竖向力。
第一桩3与第二桩4的水平承载力基本相等，因此，有水平力的大小来确定桩数。设第一桩3/第二桩4所承受的水平力为设桩的数量为n，则/>其中Hk为承受的总的水平力，Hik为单根桩的水平承载力特征值。由此可得所需要的桩的数量。
设第一桩3的桩长度为L，第一桩3为摩擦桩，第一桩3的长度由摩阻力所提供的长度来确认，且第一桩3的下部插入稳定土层的深度大于等于1m。
进一步的，在设置第一桩3的位置时，框架柱1的竖直的中心线与第一桩3的竖直的中心线共线，以便于使第一桩3提供足够的竖向力。
本申请的具体实施例中，如图1所示，第一桩3设置有一个，第二桩4设置有两个，本申请的湿陷性黄土地区桩基结构与现有技术的桩基结构布置不同，第一桩3和第二桩4形成的桩基结构为偏心布置：第一桩3布置于框架柱1的正下方，第一桩3承受所有的竖向荷载，因此第一桩3须穿越湿陷性黄土。而两个第二桩4则不承受竖向荷载，仅承受水平荷载，故两个第二桩4不需穿越湿陷性黄土，满足所承受的水平荷载即可。
以某项目湿陷性黄土甲级基础为例，需布置60个三桩承台2基础，共180根桩。采用本申请的方案，第一桩3长度为40米，两个地鹅庄的长度均为10米即满足水平承载力要求，单个柱承台2桩长为60米，比常规做法节省桩长50％。总桩长为3600米，节省桩长3600米。按800直径灌注桩每米1800元的造价来估算，可节省造价288万元。
本申请最大限度地缩短了湿陷性黄土地区水平力控制的甲级地基的灌注桩桩长。从而降低了工程造价，以西北某项目为例，节省桩基工程造价50％。
本申请的湿陷性黄土地区桩基结构的第二桩4长缩短，桩基施工工期减少，且可为同类工程提供参考。
一种上述的湿陷性黄土地区桩基结构的施工方法的实施例，包括以下步骤：
S1、计算所需的桩数n，其中Hk为承受的总的水平力，Hik为单根桩的水平承载力特征值；
S2、计算承受竖向力的那根桩所需的桩长L，因为是摩擦桩，桩长由摩阻力所提供的长度来确认，且桩长必须穿过湿陷性黄土1m的深度；
S3、桩基布置，框架柱与第一桩在同一轴线上；
S4、第二桩则按照桩间距的要求布置。
其中，第二桩桩长按10m深度布置。
其中，本申请的实施方法中，设第一桩3所承受的竖向力为Nk，
偏心竖向力为Nik,
其中，Fk为荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力，Gk为桩基承台和承台上土自重标准值，Nk为荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩的平均竖向力。
其中，在第一桩3与框架柱1上下相对布置时，竖向力通过第一桩3，n＝1，则，Nk＝Fk+Gk，由于第一桩3与框架柱1柱中心重合，所以不需验算偏心竖向力。
第一桩3与第二桩4的水平承载力基本相等，因此，有水平力的大小来确定桩数。设第一桩3/第二桩4所承受的水平力为设桩的数量为n，则/>其中Hk为承受的总的水平力，Hik为单根桩的水平承载力特征值。由此可得所需要的桩的数量。
设第一桩3的桩长度为L，第一桩3为摩擦桩，第一桩3的长度由摩阻力所提供的长度来确认，且第一桩3的下部插入稳定土层的深度大于等于1m。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种湿陷性黄土地区桩基结构，框架柱下部固定设有承台，其特征在于，湿陷性黄土地区桩基结构包括固定设置于承台下部的第一桩和第二桩，所述第一桩与所述框架柱上下相对布置，所述第二桩设置有至少两个，至少两个所述第二桩与所述第一桩呈三角形布置；
所述第一桩的下部穿过湿陷性黄土，且所述第一桩的底部固定在稳定土层中；
各所述第二桩的底部均插设于湿陷性黄土中，且各所述第二桩的长度均为所述第一桩的长度的1/5至1/3；
设每个第一桩与第二桩所承受的水平力均为，设所述桩的总数量为/>，则，其中/>为承受的总的水平力，/>为单根桩的水平承载力特征值；
所述第一桩为摩擦桩，所述第一桩的下部插入稳定土层的深度大于等于1m；
所述框架柱的竖直的中心线与所述第一桩的竖直的中心线共线。
2.如权利要求1所述的湿陷性黄土地区桩基结构，其特征在于，各所述第二桩的长度均为所述第一桩的长度的1/4。
3.如权利要求1所述的湿陷性黄土地区桩基结构，其特征在于，设所述第一桩所承受的竖向力为，/>；
偏心竖向力为,/>；
其中，为荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力，/>为桩基承台和承台上土自重标准值， />为荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩的平均竖向力；
其中，在第一桩与所述框架柱上下相对布置时，竖向力通过所述第一桩，，则，。
4.一种权利要求1-3任一项所述湿陷性黄土地区桩基结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、计算所需的桩数n，，其中/>为承受的总的水平力，/>为单根桩的水平承载力特征值；
S2、计算承受竖向力的那根桩所需的桩长L，因为是摩擦桩，桩长由摩阻力所提供的长度来确认，且桩长必须穿过湿陷性黄土1m的深度；
S3、桩基布置，框架柱与第一桩在同一轴线上；
S4、第二桩则按照桩间距的要求布置。
5.如权利要求4所述的湿陷性黄土地区桩基结构的施工方法，其特征在于，所述第二桩桩长按10m深度布置。
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湿陷性黄土地基中预制桩承台板设计;刘晓立, 魏昕, 李彦明;华北航天工业学院学报(第03期) *

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