提高桩基水平承载力的措施

百科 2024-12-18 00:01 福建

桩的水平承载力和其水平变形密切相关。一般情况下，桩的水平变形制约了桩-土体系的抗力，只有当桩或桩基础的变形为桩基结构所允许时，桩-土体系的抗力才可作为设计采用的承载力，因此要提高桩的水平承载力，必须保证-土体系有相应的刚度和强度。

一、桩的刚度和强度

水平受荷桩的抗弯刚度和其材料弹性模量E以及截面惯性矩I有关。计算变形时，对于静定桩基结构，采用0.85EI表达截面抗弯刚度；对于超静定基结构，则用0.8EI。故在可能的条件下，采用较高等级混凝土制桩，可以获得较高的抗拉和抗压强度以及较高的弹性模量。特别当桩有较严格的开裂限制时，这一措施对提高的承载力十分有效。混凝土骨料亦有较大的关系；用高能量桩锤打桩时，碎石混凝土比卵石混凝土更能耐受锤击。

钢筋混凝土桩的开裂将影响其刚度和强度。而裂缝的最大宽度反比于配筋率和钢筋弹性模量，且和钢筋直径成正比关系。因此，要提高桩的刚度和限制其裂缝开展，宜采用较高的配筋率和较小直径的主钢筋。一般认为配筋率达到0.1%~0.2%的混凝土可视为钢筋混凝土，显然，按此值配置桩的主钢筋是偏少的，满足不了桩的抗裂要求。

当考虑到沉桩过程有偏位可能时，也可配置额外的钢筋来保持桩的抗弯能力。

随钢材等级不同，钢管桩弹性模量和抗拉强度虽有不同，但其差别不如不同等级混凝土差异那样大，故提高钢管桩刚度的较有效方法是在钢管桩内填充混凝土，且主要填充在上段。

二、桩基的构造措施

为减少桩或桩基础的变形，可从构造上采取下列措施：

(1)采用刚度较大的承台或帽梁

图4.5-1(a)的帽梁和图4.4-1中的承台采用较大的厚度可有效地提高桩基础的刚度。整体浇筑的大刚度承台能使群桩中某根桩的缺陷引起的后果分摊到相邻各桩去，能确保群桩的整体刚度。承台或帽梁底部正对桩头处应设必要的钢筋网。

(2)各桩顶用连系梁或地梁相连接

图4.5-1(b)的地梁一般在桩顶的互相垂直的两个方向设置，且应设置在桩顶，不应设于桩的侧面。其主钢筋应同头主钢筋相连接，图4.5-1(c)的双桩柱式结构中，柱顶一般不设帽梁而直接和上方的立柱相接且主钢筋连通。在两桩之间设置横系梁；横系梁钢筋伸入桩内并浇筑住一起，使双能共同变形。如果地梁或帽梁周围的土不会坍塌，其侧向土抗力可作为桩水平抗力的一个组成部分，可分担桩的一部分水平荷载。

(3)将桩顶连接到底层地板

图4.5-1(e)的桩头及其外露的钢筋应伸入底板中并由混凝土浇筑在一起，桩和底层地板可以共同承担桩基结构的水平荷载。

(4)自由长度较大的桩以群桩为依靠

图4.5-1(d)中码头前方的防撞击桩的顶部可支靠于码头面板，从而受到群桩支持，限制桩的水平位移的发展。桩顶同码头板之间设置减震块。

(5)用套管增强

桩外面设置钢套管，在同套管之间用压浆法将两者胶结在一起。

图4.5-1(f)为用钢套管并压浆增强的海上平台桩。钢套管长度一般为桩直径的4倍。钻孔灌注桩用护筒护壁施工时，亦可不拔除护筒，在浇灌混凝土时让其同桩头胶结，可增强桩的刚度。

(6)设置斜桩群桩

可设置正向斜桩或反向斜桩或正、反向斜桩对称布置(图4.4-2中1号桩为正向斜桩，4号桩为反向斜桩，均相对于水平作用方向而言)以及叉桩(图4.5-1d)来提高群桩刚度。当群桩在左、右和前、后两个方向都受有水平力，可在两方向分别设置斜桩。

(7)保证桩接头刚度

打入桩接头应采用可靠的刚性构造。钢管焊接接头长时，焊接头应可靠。

三、桩侧土体水平抗力

当工程设计确定了桩基础场地并通过论证确定了桩型和桩的尺度并采取提高桩或桩基础刚度和强度的措施后，尚可通过地基改良以提高桩周土的抗力，桩周土越密实，桩-土体系的承载力将越高，变形将越小。大量研究表明，影响基桩变形及水平承载能力的主要土是地面以下深度为3~4倍径范围内的土体。显然，桩侧土体越密实、强度越高，其水平抗力就越大，土体系的承载能力也就越高，基桩的变形越小。提高桩侧土体水平抗力通常可采取如下措施：

(1)在地面围绕桩身开挖一深(3~6)d的圆锥形坑，填以级配砂石或灰土等低压缩性材料并夯实；或采用地基处理方法加固土体，如高压旋喷形成固结体、砂性土内静压注浆等，以提高桩侧地基土水平抗力系数。

(2)在桩身上部约(4~8)d范围内将桩侧土挖除，浇筑素混凝土，提高桩身刚度，增大桩侧土体提供抗力的面积，使桩的水平承载能力得以提高。

(3)对于低桩承台，承台外侧的回填土可采用灰土或炉渣、砂石等材料，分层夯实，以提高土的水平抗力系数，如图4.5-2所示，从而提高水平荷载下桩基的水平抗力。

据经验，桩的打入对桩周砂土的挤密影响范围在侧向可达到(3~4)d处，对黏性土可达到1d 处。故加固改良土的径向范围应大于此值。

参考文献：

1、《桩基工程手册》龚晓南

土木风雨

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