桥梁大直径钻孔灌注桩论文.doc

1 绪论 随着设计技术的发展与施工水平的提高, 大直径基桩因其适用性广、施工速度快、质量可靠、承载能力强等优点成为高层建筑、地下工程、公路与铁路桥梁、港口码头工程等领域中越来越重要的一种基础形式。在所有桩基础类型中，灌注桩应用最为普遍，其中特别以钻孔灌注桩为主。钻孔灌注桩能穿越各种复杂地层并形成较大的单桩承载力，并且适应各种地质条件和不同规模的工程，重要的是钻孔灌注桩的噪音和震动都很小，并且没有挤土，对周围的环境影响小，因此并且适应各种地质条件和不同规模的工程。这种施工方法，可以使施工不仅限于水下工作，而且可以水上工作，这样可以简化施工的一些程序，也可以有效缩短工期，从而减少工程造价，并且所需的设备简单易操作。随着经济的发展和技术的进步，钻孔灌注桩的桩长和桩径都不断加大，对于单桩承载力的要求也变的很高，同时，也使单柱单桩的设计成为现实。由于钻孔灌注桩的施工大部分无法直接从外部观察，成桩后也不能进行开挖验收，尤其对于长桩、大桩，施工难度大，易发生质量安全事故。但单柱单桩的设计，对桩的质量要求高，发生质量事故后，加固处理难度大，而且费用较高。所以为了是桩基础大量的发展，必须研究大直径钻孔灌注桩基础承载力影响因素，以确保桩的承载力。 在桩的影响因素当中，我们比较难解决的是桩底沉渣和桩周泥皮对桩基础承载力的影响。本文利用Ansys 有限元软件，建立合理的桩－土共同工作的有限元模型，考虑大直径钻孔灌注桩施工过程中的桩底沉渣、桩周泥皮等多种情况,模拟计算大直径钻孔灌注桩单桩竖向沉降变形，并与静载试验进行比较，分析得出大直径灌注桩在竖向荷载作用下的工作性状,适当改变沉渣厚度、泥皮厚度，根据求解结果判断沉渣、泥皮对单桩沉降的影响,固定沉渣厚度或泥皮厚度，适当改变桩长，根据求解结果判断，沉渣或泥皮厚度对不同桩长桩的沉降影响。 2 大直径钻孔灌注桩的发展概述 2.1大直径钻孔灌注桩的含义 大直径灌注桩系是指在工程现场，通过机械钻孔、钢管挤土、人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在孔内放置钢筋笼、灌注混凝土做成的桩。依照成孔方法不同，灌注桩可分沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩的类型。大直径灌注桩属非挤土或少量挤土桩，施工时基本无噪音、无震动、无地面隆起与侧移，也无浓烟排放，因而对邻近人们的生产和生活活动影响小，对周围建筑物、路面或者地下设施等危害小；大直径灌注桩直径大，入土深，现在机具和人工挖掘都能进入各类地基，且能把桩嵌入于各类基岩，这均是打、振、压入式桩所不及的；大直径灌注桩可采取扩大底部的形式，更好地发挥桩端土的作用；大直径灌注桩出能承受较大的竖向荷载外，由于桩身刚度比较大，能承受较大的横向荷载，增强建筑物抗震能力。 2.2 大直径钻孔灌注桩的施工方法 (一) 全套管工艺 全套管工艺以贝诺托工艺为代表, 它是将套管振动压入基岩, 在套管内开挖的工艺, 亦称为“霍氏就地灌注桩”。施工程序为：压人套管， 振动压下套管并开挖, 接长套管, 放入钢筋笼, 插人混凝土的套管,浇注混凝土、抽拔管， 抽拔套管， 完工。特点：孔桩工艺因有套管保护, 故能保证桩的断面面积, 但套管压入至地下水位以下时, 会产生孔内水位下降。 (二) 旋转钻孔工艺 旋转钻孔工艺是用泥浆保护壁并用旋转式钻机进行开挖的一种钻孔施工工艺, 与反循环钻孔法不同的是, 旋转钻孔所用的泥浆比重大些, 水头差不受2m以上的限制。施工程序为： 开始开挖, 插人导管, 开挖完工， 扩孔, 插人钢筋笼, 安置浇灌混凝土的导管, 浇灌混凝土, 混凝土浇灌完毕,完工。特点：这种工艺施工时, 孔壁四周的泥水膜增厚的同时, 由于泥水比重的增大, 而使泥水的沉淀变慢。 (三) 反循环钻孔工艺 反循环钻孔工艺是利用孔内水位高于地下水位, 用孔内泥浆保护孔壁并进行开挖。施工程序为：专用油泵并以冲击式抓斗开挖, 与此同时将套管插至适当深度，转台、钻头、凯氏钻杆等开挖机械设备及泥浆循环设备, 接长钻杆并开挖至支承层,在支承层中开挖的一定深度内, 将钻杆适量提起,边旋转边进行泥水处理, 降低泥水比重,放钢筋笼，人浇注混凝土用的套管, 在顶部攘长凯氏钻杆,用空吸泵对孔底进行第二次处理,拆除凯氏钻杆, 浇筑混凝土，混凝土浇筑到一定标高后, 拔去凯氏钻杆式竖杆。特点：由于松动孔壁和桩周地基, 因而能较好发挥桩周的支承力。可是, 由于泥浆在孔底的沉淀迟缓, 故应认真对待孔底沉渣的处理。 (四) 人工钻孔—深基础工艺 深基础工艺有如打井的施工法, 它是以衬板、薄钢板和环形模板等作为孔壁挡土材料, 采用人工开挖的一种钻孔工艺这种工艺原则上不适合在地下水位以下采用。只能在水泵可排干水时方可适用。在某些情况下, 由于其桩径大, 端尖承担的垂直支承力也大, 为此, 开