锥形桩改良土体冻胀性和融沉性研究-OALib.PDF

第 19卷 第 4 期 冰川冻土 Vol. 19 No4 1997 年 JOURNAL OF GLACIOLOGY AN GEOCRYOLOGY 1 9 9 7 1 2 3 徐学燕 张培柱 安莹 ( 1 哈尔滨建筑大学, 150001; 2 哈尔滨铁路局第一工程处, 150006; 3 西安工业学院, 710032) 锥形桩外形合理, 集摩擦桩和端承桩 者的优点, 使单位体积承载力提高05~ 25 倍, 基础工程造价降低40%~ 60%; 锥形桩还减小土体冻胀性和融沉性, 有利于基础的抗 拔及稳定。其锥角以5~ 15之间较合理, 地基土冻胀性高时采用大锥角桩, 冻胀性低时采用 小锥角桩。文中给出了承载力计算公式和与工程实际静载实验的差别及其处理方法。 锥形桩承载力冻胀性改良锥形桩锥角角度 锥形桩起源于前苏联。他们在本世纪初开始, 对不同锥角的锥形桩进行了一系列的 探讨研究, 70 年代开始在工程上推广应用。我国对这种桩的研究是 80 年代后期开始 的, 目前在部分工程上已经应用。国内外试验结果资料表明, 在相同的土质条件下, 锥 形桩和普通摩擦桩相比, 单位体积承载力提高05~ 25 倍, 基础工程造价降低40%~ 60% , 并具有材料消耗少, 便于生产运输和施工机具简单等优点。而这种桩型在季节冻 土区的承载力与抗冻性研究不多, 它是否适合在季节性冻土区推广? 本文就此问题, 结 合实际工程进行探讨。 1锥形桩的工作原理 锥形桩的桩身形状为四面锥体, 某些工程还采用上半部为方型、下半部为锥形的复 合桩。由于桩身采用锥状外形, 当上部结构轴力荷载传递到其侧面时, 桩体必须克服桩 周侧土体的摩阻力和支承力, 才能产生竖向位移。这样, 锥形状改变了普通摩擦桩在桩 周侧表面只承受摩阻力的受力状况, 也改变了端承桩的桩周侧表面不受力的状况, 从而 提高了单桩承载力; 同时, 在施工中锥状外形比方形桩身节省大量的混凝土和钢筋用 量, 特别是对在 10 层以下的住宅楼尤为合理。 锥形桩长度一般不超过6 m, 现场预制方便, 用15 kN 柴油打桩机即可施工。锥形 桩在被打入土的贯入过程中, 锥状侧表面将打桩机械能量传递给桩侧面周围土层, 土层 被压缩密实, 土体结构发生变化, 提供了改善地基土冻胀性的可能。 本文于 1996 年 10 月29 日收到。 4 期 徐学燕等: 锥形桩改良土体冻胀性和融沉性研究 355 2试验桩研究与结果 21 试验桩的试验场地选用实际工程所使用的场地, 为黑龙江省呼兰县铁路养路工区。 3 地基土为粉质粘土, 天然重度 = 181 kN/ m , 相对密度 d = 27, 天然含水量 W = s 20% 。1993 年8 月开始锥形桩预制, 共6 根分为3 组, 每组桩长度分别为2 m, 25 m, 3 m; 锥形桩锥角分别为5, 7, 8。桩身外形如图1所示。混凝土达到强度后用15 kN 柴油打桩机将桩打入设计标高。经过 周后, 利用千斤顶对6 根桩进行静载荷实验, 结 3 果表明 ( 表1) , 锥形桩体积承载力平均值为939 kN/ m , 比方形桩体积承载力提高 80% 。同时可以看出, 锥角度数增大对承载力的影响比桩长增大显著。 1 Table 1Bearing capasities for different cone piles 桩长 锥角 桩顶边长 体积 计算承载力 静荷载实验 体积承载力 分组 (m) ()