钢筋混凝土板桩在施工中的应用

第25卷第4期

2002年8月鞍山钢铁学院学报JournalofAnshanInstituteofI.&S.TechnologyVol.25No.4Aug.,2002

钢筋混凝土板桩在施工中的应用

王莉薇1,刘声远2

(1.鞍山钢铁公司矿山公司,辽宁鞍山　114000;2.鞍山科技大学土木交通工程系,辽宁鞍山　114044)

——钢筋混凝土板桩的设计,包括板桩的内力计算、主动土压力、被摘　要:讨论了深基坑开挖的护坡方法—

动土压力的计算,通过实例具体说明钢筋混凝土板桩在深基抗开挖坡的造价、工期等方面的优势.

关键词:板桩;土压力;水平支撑

(2002)04Ο中图分类号:TU413.62　文献标识码:A　文章编号:1000　　,,仅挖出板桩内侧土,　　,降低工程造价,不扰动相邻建筑地基土,相应地,施工.

　　板桩有钢板桩和钢筋混凝土板桩两种.钢板桩一般采用型钢,如工字钢、槽钢,在基础较深时,可以采取组合截面,特点是施工工期短,但相比钢筋混凝土板桩造价要高.钢筋混凝土板桩可根据设计要求在预制厂预制或在施工现场制作,在合理的施工计划下,不会因混凝土养生而耽误工期,工程造价较钢板桩低.

1　钢筋混凝土板桩设计

　　钢筋混凝土板桩如同钢筋混凝土挡土墙,在考虑板桩间距问题的同时,还要考虑以下几个问题.111　板桩的稳定性

11111　钢筋混凝土板桩桩身土压力的确定　　在清除板桩内侧土至施工基底标高后,施工基底标高以上桩体(H1范围内)受到桩体外侧土压力作用施工基底标高以下桩体,由于受到桩体侧移的作用,同样受到土压力的作用,见图1.施工基底标高以上土压

力,应视板桩刚度及打入深度而定.对于钢板桩,因

其刚度较小,受力后变形大,也就是说不限制桩后土

体侧移.因此,此土压力应为主动土压力;因钢筋混

凝土板桩桩身变形小,在桩体下段得到可靠嵌固时,

施工期底标高以下土压力应为静止土压力.

　　在施工基底标高以下土压力,则为被动土压力.

静止土压力

H2E0=(μ)21-

当为砂土时,主动土压力

)22(1)Ea=Htg(45°-22

收稿日期:2002-07-10.

作者简介:王莉薇(1967-),女,辽宁鞍山人,工程师.图1　土压力分布及作用图Fig.1　SoilPressureForceDistributionandContribution

第4期　　　　　　　王莉薇,等:钢筋混凝土板桩在施工中的应用

当为粘性土时,主动土压力

222)-2CHtg(45°)+Ea=γHtg(45°--γ222・295・(2)

当为砂土时,被动土压力

Ep=H2tg2(45°+)22(3)

当为粘性土时,被动土压力

Ep=γH2tg2(45°+)+2CHtg(45°+)222(4)

11112　桩长的确定　　由于施工基底标高视设计标高而定,板桩桩长的确定实质上是施工期底标高以下桩长H2的确定,这可通过试算法确定.如图1,对桩底端点取矩,若Ep对此点的弯矩MEp大于E0或Ea对此点弯矩的115倍,则认为满足抗倾覆稳定性要求,Kt=MEEM0(5)

否则增大H2.

　　,.112　　　当桩刚度大,不存在桩体位移时

Mmax=3

(6)当桩后土体为沙土时Mmax=3(7)

当桩后土体为粘性土时

(H1-Ea′

Mmax=γK)(8)

Ka),Ka=3其中,Ea′=

tg2(45°-γH2H1Ka-2C1(γ2).2

113　板桩抗剪承载力验算

　　板桩在运输,吊装及打入过程中,都受到

不同大小的剪力作用,因而已配制了相应的抗

剪箍筋,按图2,控制截面剪力验算抗剪承载力

为:τmax≤[τ].图2　不同情况的剪力图Fig.2　ShearingForceDiagram2　辅助措施

　　在深基础施工中,若施工基底标高低于场地自然标高10m,无论板桩间距怎么小,由于板桩承受弯距很大,使得抵抗截面也很大,笨重又不经济,为此可在板桩顶端适当位置加一水平支撑,如图3.　　采用此措施的优点:(1)减少土压力在板桩中产生的弯矩和剪力;(2)预知板桩侧移,当采用钢梁支持时,由于钢结构的变形能力大,板桩的侧移可在水平梁中明显反映出来,通过观察板桩的水平支持变形,可知道板桩的侧移情况;(3)可避免钢筋混凝土板桩的脆性倒塌;(4)减少板桩打入土的深度.　　由前述可知,板桩打入深度由板桩的稳定性确定,当加上可靠水平支撑后可有效保证板桩的抗倾覆

　　　　　　　　　　　　　　鞍山钢铁学院学报　　　　　　　　　　　　　　第25卷・296・

稳定性.

　　当基坑较深,土压力在水平支撑中产生很大应力时,水平支撑可改为水平绗架支撑,见图4.　　采用加水平支撑这种辅助措施,与地下深基础施工不矛盾.也就是说,水平支撑的位置一定会占据原来地下基础梁、板、柱或墙的位置,当地下基础施工到一定标高时,先进行地下结构的防水处理,接着进行基坑回填压实,以减少土压力,然后拆除水平支撑

.

图3图4　水平支撑平面图　　　　　　　　　　　Fig.4　HoriaontalBracingArrange

3　　　一地下转运站,平面轴线尺寸为916m×811m,设计基底标高81700m(相对自然地面±01000m),考虑地下结构的防水层施工,施工基底标高达-91000m,地勘报告表明,-151500m以上土层为粘质粉土,泊松比μ=013,土体内摩擦角

　　考虑施工时操作空间及场地限制,确定采用钢筋混凝土板桩施工方案.板桩采用400mm×400mm×16000mm方桩,纵筋为每侧3

　　把各项代入式(1)得Ea=23218kN/m;Z0=γ(=1111m;H0==2163m.tg45°-

　　对板桩端点取距,则MEp==231416kN/m;MEa=2212515kN/m;Kt=MEp/MEa=111

足抗倾覆稳定性要求,故采取图3布置方法增设一道水平支撑的做法,取L1=415m,L2=4m.土压力分布如图

6.

图5　板桩布置图图6　土压力分布图　　　　　　　　　　　　　　　　Fig.5　SheetPilesArrangeFig.6　SoilPressureForeDistribution

第4期　　　　　　　王莉薇,等:钢筋混凝土板桩在施工中的应用・297・　　由于增设水平支撑,限制了板桩的水平侧移,板桩受到土体静止压力作用,E0=295kN/m.设水平支撑受力N,即

Kt=(MEp+N)/MEa≥115　　N≥148kN/m

　　由以上荷载图计算出水平斜支撑所受内力P,即可选用在截面的支撑.

参考文献:

[1]　陈希哲.土力学———地基与基础(第二版)[M].北京:清华大学出版社,1989.168-188.

[2]　郭继武.建筑地基基础[M].北京:高等教育出版社.1990.94-130.

[3]　建筑地基基础设计规范[S].GBJ7-89.

ApplicationofReinforcedConcretePicketinWANGLi-wei1,2

(1.AnshanMiningCofand

Transportationof114044,China)

Abstract:groundworkexcavating--Reinforcedconcretepicketisdiscussed.forcecalculation,activeandpassivesoilpressescalculationarealsodis2cussedaprofect,andfinally,theadvantagesofthismethodareintroduced.

KeyWords:plankpicket;soilpress;horizontalsupport

(ReceivedJuly10,2002)

[上接第293页]

参考文献:

[1]　郭佩玲.外墙保温节能体砂浆的研究与应用[J].低温建筑技术,2001,89(3):48,49.

[2]　涂逢祥.外墙保温技术[M].北京:中国计划出版社,1999.26-28.

[3]　涂逢祥.建筑节能技术[M].北京:中国计划出版社,1996.104,105

[4]　王义英.外墙聚苯板保温的应用与施工工艺[J].低温建筑技术,2001,83(1):59-61.

[5]　刘振河.辽宁省民用建筑节能设计标准实施细则[S].DB21-1007-1998.

ApplicationofExternalWalling’sThermalInsulation

toNorthernHouses

ZHANGJun

(Dept.ofCivilandTransportationEngineering,AnshanUniversityofScienceandTechnology,Anshan114044,China)

Abstract:Technologyofexternalwalling’sthermalinsulationiswidelyusedtosavetheenergyresourcesandavoidthedeformationoftemperature.Thispaperdemonstratesthespecificapplicationstotheexternalwalling’sthermalinsulationandtheconstructiontechniquesagainstthecracksofthewallings.

KeyWords:externalwalling’sthermalinsulation;polyphenylboard;crack

(ReceivedApril25,2002)

第25卷第4期

2002年8月鞍山钢铁学院学报JournalofAnshanInstituteofI.&S.TechnologyVol.25No.4Aug.,2002

钢筋混凝土板桩在施工中的应用

王莉薇1,刘声远2

(1.鞍山钢铁公司矿山公司,辽宁鞍山　114000;2.鞍山科技大学土木交通工程系,辽宁鞍山　114044)

——钢筋混凝土板桩的设计,包括板桩的内力计算、主动土压力、被摘　要:讨论了深基坑开挖的护坡方法—

动土压力的计算,通过实例具体说明钢筋混凝土板桩在深基抗开挖坡的造价、工期等方面的优势.

关键词:板桩;土压力;水平支撑

(2002)04Ο中图分类号:TU413.62　文献标识码:A　文章编号:1000　　,,仅挖出板桩内侧土,　　,降低工程造价,不扰动相邻建筑地基土,相应地,施工.

　　板桩有钢板桩和钢筋混凝土板桩两种.钢板桩一般采用型钢,如工字钢、槽钢,在基础较深时,可以采取组合截面,特点是施工工期短,但相比钢筋混凝土板桩造价要高.钢筋混凝土板桩可根据设计要求在预制厂预制或在施工现场制作,在合理的施工计划下,不会因混凝土养生而耽误工期,工程造价较钢板桩低.

1　钢筋混凝土板桩设计

　　钢筋混凝土板桩如同钢筋混凝土挡土墙,在考虑板桩间距问题的同时,还要考虑以下几个问题.111　板桩的稳定性

11111　钢筋混凝土板桩桩身土压力的确定　　在清除板桩内侧土至施工基底标高后,施工基底标高以上桩体(H1范围内)受到桩体外侧土压力作用施工基底标高以下桩体,由于受到桩体侧移的作用,同样受到土压力的作用,见图1.施工基底标高以上土压

力,应视板桩刚度及打入深度而定.对于钢板桩,因

其刚度较小,受力后变形大,也就是说不限制桩后土

体侧移.因此,此土压力应为主动土压力;因钢筋混

凝土板桩桩身变形小,在桩体下段得到可靠嵌固时,

施工期底标高以下土压力应为静止土压力.

　　在施工基底标高以下土压力,则为被动土压力.

静止土压力

H2E0=(μ)21-

当为砂土时,主动土压力

)22(1)Ea=Htg(45°-22

收稿日期:2002-07-10.

作者简介:王莉薇(1967-),女,辽宁鞍山人,工程师.图1　土压力分布及作用图Fig.1　SoilPressureForceDistributionandContribution

第4期　　　　　　　王莉薇,等:钢筋混凝土板桩在施工中的应用

当为粘性土时,主动土压力

222)-2CHtg(45°)+Ea=γHtg(45°--γ222・295・(2)

当为砂土时,被动土压力

Ep=H2tg2(45°+)22(3)

当为粘性土时,被动土压力

Ep=γH2tg2(45°+)+2CHtg(45°+)222(4)

11112　桩长的确定　　由于施工基底标高视设计标高而定,板桩桩长的确定实质上是施工期底标高以下桩长H2的确定,这可通过试算法确定.如图1,对桩底端点取矩,若Ep对此点的弯矩MEp大于E0或Ea对此点弯矩的115倍,则认为满足抗倾覆稳定性要求,Kt=MEEM0(5)

否则增大H2.

　　,.112　　　当桩刚度大,不存在桩体位移时

Mmax=3

(6)当桩后土体为沙土时Mmax=3(7)

当桩后土体为粘性土时

(H1-Ea′

Mmax=γK)(8)

Ka),Ka=3其中,Ea′=

tg2(45°-γH2H1Ka-2C1(γ2).2

113　板桩抗剪承载力验算

　　板桩在运输,吊装及打入过程中,都受到

不同大小的剪力作用,因而已配制了相应的抗

剪箍筋,按图2,控制截面剪力验算抗剪承载力

为:τmax≤[τ].图2　不同情况的剪力图Fig.2　ShearingForceDiagram2　辅助措施

　　在深基础施工中,若施工基底标高低于场地自然标高10m,无论板桩间距怎么小,由于板桩承受弯距很大,使得抵抗截面也很大,笨重又不经济,为此可在板桩顶端适当位置加一水平支撑,如图3.　　采用此措施的优点:(1)减少土压力在板桩中产生的弯矩和剪力;(2)预知板桩侧移,当采用钢梁支持时,由于钢结构的变形能力大,板桩的侧移可在水平梁中明显反映出来,通过观察板桩的水平支持变形,可知道板桩的侧移情况;(3)可避免钢筋混凝土板桩的脆性倒塌;(4)减少板桩打入土的深度.　　由前述可知,板桩打入深度由板桩的稳定性确定,当加上可靠水平支撑后可有效保证板桩的抗倾覆

　　　　　　　　　　　　　　鞍山钢铁学院学报　　　　　　　　　　　　　　第25卷・296・

稳定性.

　　当基坑较深,土压力在水平支撑中产生很大应力时,水平支撑可改为水平绗架支撑,见图4.　　采用加水平支撑这种辅助措施,与地下深基础施工不矛盾.也就是说,水平支撑的位置一定会占据原来地下基础梁、板、柱或墙的位置,当地下基础施工到一定标高时,先进行地下结构的防水处理,接着进行基坑回填压实,以减少土压力,然后拆除水平支撑

.

图3图4　水平支撑平面图　　　　　　　　　　　Fig.4　HoriaontalBracingArrange

3　　　一地下转运站,平面轴线尺寸为916m×811m,设计基底标高81700m(相对自然地面±01000m),考虑地下结构的防水层施工,施工基底标高达-91000m,地勘报告表明,-151500m以上土层为粘质粉土,泊松比μ=013,土体内摩擦角

　　考虑施工时操作空间及场地限制,确定采用钢筋混凝土板桩施工方案.板桩采用400mm×400mm×16000mm方桩,纵筋为每侧3

　　把各项代入式(1)得Ea=23218kN/m;Z0=γ(=1111m;H0==2163m.tg45°-

　　对板桩端点取距,则MEp==231416kN/m;MEa=2212515kN/m;Kt=MEp/MEa=111

足抗倾覆稳定性要求,故采取图3布置方法增设一道水平支撑的做法,取L1=415m,L2=4m.土压力分布如图

6.

图5　板桩布置图图6　土压力分布图　　　　　　　　　　　　　　　　Fig.5　SheetPilesArrangeFig.6　SoilPressureForeDistribution

第4期　　　　　　　王莉薇,等:钢筋混凝土板桩在施工中的应用・297・　　由于增设水平支撑,限制了板桩的水平侧移,板桩受到土体静止压力作用,E0=295kN/m.设水平支撑受力N,即

Kt=(MEp+N)/MEa≥115　　N≥148kN/m

　　由以上荷载图计算出水平斜支撑所受内力P,即可选用在截面的支撑.

参考文献:

[1]　陈希哲.土力学———地基与基础(第二版)[M].北京:清华大学出版社,1989.168-188.

[2]　郭继武.建筑地基基础[M].北京:高等教育出版社.1990.94-130.

[3]　建筑地基基础设计规范[S].GBJ7-89.

ApplicationofReinforcedConcretePicketinWANGLi-wei1,2

(1.AnshanMiningCofand

Transportationof114044,China)

Abstract:groundworkexcavating--Reinforcedconcretepicketisdiscussed.forcecalculation,activeandpassivesoilpressescalculationarealsodis2cussedaprofect,andfinally,theadvantagesofthismethodareintroduced.

KeyWords:plankpicket;soilpress;horizontalsupport

(ReceivedJuly10,2002)

[上接第293页]

参考文献:

[1]　郭佩玲.外墙保温节能体砂浆的研究与应用[J].低温建筑技术,2001,89(3):48,49.

[2]　涂逢祥.外墙保温技术[M].北京:中国计划出版社,1999.26-28.

[3]　涂逢祥.建筑节能技术[M].北京:中国计划出版社,1996.104,105

[4]　王义英.外墙聚苯板保温的应用与施工工艺[J].低温建筑技术,2001,83(1):59-61.

[5]　刘振河.辽宁省民用建筑节能设计标准实施细则[S].DB21-1007-1998.

ApplicationofExternalWalling’sThermalInsulation

toNorthernHouses

ZHANGJun

(Dept.ofCivilandTransportationEngineering,AnshanUniversityofScienceandTechnology,Anshan114044,China)

Abstract:Technologyofexternalwalling’sthermalinsulationiswidelyusedtosavetheenergyresourcesandavoidthedeformationoftemperature.Thispaperdemonstratesthespecificapplicationstotheexternalwalling’sthermalinsulationandtheconstructiontechniquesagainstthecracksofthewallings.

KeyWords:externalwalling’sthermalinsulation;polyphenylboard;crack

(ReceivedApril25,2002)