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新型旋转钻进复合钢桩在抗震加固工程中的应用 方云飞周 建孙宏伟 苗启松 (北京市建筑设计研究院北京西城100045) 摘要：本文主要介绍了新研制的一种新型桩基工艺一旋转钻进复合钢桩，对该桩型的构造、 受力机理进行了介绍和分析，通过不同管径和叶片外径的复合钢桩静栽荷试验进行了分析与 初步总结，并对下一步研究进行了讨论． 关键词：旋转钻进复合钢桩；抗震加固；地基基础加固 1 前言 2008年汶川大地震使灾区人民的生命和财产造成了巨大的损失，自此，国家及社会对 防震抗震越来越重视，尤其针对80年代之前建筑的抗震加固，甚为关心。在抗震加固工程 中，由于结构复杂性，往往造成施工难度较大，特别对于地基基础加固工程来说，由于施工 场地窄小、障碍物多、桩基施工的特殊性、市区施工的绿色环保要求等，其加固的设计和施 工难度均很大，因此针对抗震加固工程，开发和应用新形势下的桩基是有必要的。 本文介绍了一种新型旋转钻进复合钢桩，该桩型由钢桩与注浆体组成，钢桩为焊有叶片 的钢质预制桩，采用专用机械旋转钻进方式成桩，之后进行桩端、桩侧后注浆，从而形成一 种钢桩与注浆体组成的复合型桩基。 该桩型具有较强的适应性，除含较大坚硬块体的填土外，适用于大部分土体，尤其对 地下水水位无任何要求。根据本桩型的设计和施工要求，已成功开发了配套专用施工机械， 包括钢桩旋转钻进机车、后注浆环保 车等，能较好的完成钢桩钻进、后注 浆施工等。 2复合钢桩构造及其受力 机理简介 2．1构造介绍 本桩型主要由钢桩、注浆体和灌 注体组成，具体见图l和2。 钢桩主要由桩尖、一节或数节桩 杆组成。桩尖由尖头、注浆孔等组成。 图I钢桩示意图 图2复合钢桩示意图 桩杆由杆体、叶片、注浆孔、桩帽等 组成。杆体为钢质管材，叶片为弧形螺旋状钢质板，每360度投影为一组，可由单组或多组 组合而成，叶片与杆体间采用焊接方式组成整体，桩帽为钢质法兰盘。可根据桩长需要，由 一节或数节桩体组成，各桩杆之间由法兰连接。 635 钢桩成桩之后，由桩帽处进行高压注浆，浆液水灰比一般为07，注浆压力达到一定数 值或地面冒浆即可停止注浆。注浆后，形成钢管内灌注体和钢管外注浆体，灌注体和注浆体 能很好的起到保护钢桩不受腐蚀的作用。 钢桩、注浆体和灌注体三者有机结合，形成承载力较高的复合钢桩。 22受力机理分析 施工过程中，复台钢桩的管内、桩侧和桩端附近土体发生以下变化： (1)桩侧叶片直径范围内的土体，在基桩旋转钻进施工过程中，被叶片反复搅动，其 土体结构被破坏，从而形成一厚壁管状松散土体，成为浆液的良好通道。 (2)由于钢桩施工为旋转钻进，成桩后，没有 或很少弃土(见图1)，钢桩的挤入必将对桩侧产生 挤土效应．而叶片直径范围内的土体为松散土体，则 叶片直径范围外侧的土体被挤密。 (3)桩端后注浆时，桩端土体首先被高压挤密， 且土体孔隙被浆液填充，同时．在一定压力后，浆液 冲破桩端处叶片周边土体．进入桩侧叶片直径范围内 的土体，鉴于该部分土体的松散性．浆液在一定压力 下可加固该土体，从而形成一管状注浆体，包于钢桩 目3桩Ⅲ#±}意目 外侧。 (4)注浆后，钢桩内充满浆液，形成灌注体，在其凝结后达到一定强度，可增加钢桩 的竖向刚度。 钢管、注浆体及灌注体，三者相互之间由于摩阻力及叶片的嵌入作用，组成较为受力复 杂、结构牢靠的复合桩体。 3复合钢桩承载力试验结果分析 31复合钢桩试验介绍 为研究复合钢桩的施工工艺、受力机理和承载能力等项目，特进行了一系列试验。各试 验均在同一个场区进行，其典型地质柱状图详见图4。 共旃工了12根试验桩，钢桩外形可见图5和图6，采用长螺旋钻机施工，各试验桩具 体设计参数详见袁1，其中，Pl～P11分别进行了注浆前和注浆后的静载荷试验，P12只进行 了注浆后的静载荷试验。 岩土 鬻＆#目 名特 素填土 砂质耪土 ¨o Q： l 柠质枯土