变径灌注桩和其制造工艺

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1、第l4卷第1期土工基础V01．14No．12000年3月SoilEngandFoundationMar．2000变径灌注桩及其制造工艺①cc己张永久7j『一0(辽河石油勘探局．石油化工总厂，盘锦124022)擒要变径灌注桩创立了桩基新的施工方法和新的计算理论。施工：靠‘电脑+传感器+振动锤)组合而成的振动杆自动控制系统来完成；计算：直接采用库仑公式计算。在制拄过程中给拄设置一个垫层将桩靖和孔壁压缩．使桩身砼质量得到保证。在设计荷载下，壹径灌注桩垫层内剪应力等于零，桩磺沉降恒小于5．0ram。彻底实现了一拄一份档案，7．00％检测，100％合格关键调变径灌注拄；振动杆；垫层；

2、剪应力；稚牵缸为实现变径灌注桩的构想，作者设计出1传统灌注桩存在的问题‘电脑+传感器+振动锤)组合而成的振动杆桩基在现代土木工程建设中是广泛被采自动控制系统(图2)。用的基础形式之一。但存在一些问题，主要表0蛰屠现在：1、桩的承载力决定于天然土的抗剪强0r炳度，因此钷难再提高；2、非挤土桩．如清孔不O鼹净，桩端总是落在虚土上；3、由于受人为因素影响，桩身砼质量钷难得到保证；4、95％以上0直监鱼桩的承载力模糊不清。因为桩的静载荷试验．能测定很少桩数；5、桩所穿过各土层的承载力o缸生宦未能有效地利用。匿Fd■船2变径灌注桩和制桩主要设备圈l变径灌注拄结构图根据上述问题，作者提

3、出了变径灌注桩的该系统是委托哈尔滨工业大学“变径灌注构想。桩科研课题组”研制而成；变径灌注桩是由几个“钻孔墩”叠落在一该系统的主要特点是采用固定颁率的振起组合而成的(图1)。桩端下为灰土碎石(或动锤在制桩时利用振动杆锥尖表面和雁翅顶碎石垫层)垫层。桩端具有扩大脚，桩身上具有面产生的竖向分力和水平分力，将桩端土和孔扩大径。扩大脚立在垫层上，扩大径坐在压密壁土压密实；后的桩侧土上。目前，它已用于天然含水量w该系统实现了计算机控制和计算机管理。<30％，液性指数II．=O-0．75的一般粘性土使工程桩做到100％检测，100％有永久档案．地层。在其它土层中尚未进行试验。设计值10

4、0％达到设计要求。该系统选用兰州建筑通用机械厂生产的收稿日期；L999一L0-08Dz120A型振动锤。额定功率12OkW．偏心力矩680N．m，垂直激振力775kN，振幅2土工基础u．6ram，频率1【l(10次／mir~，加速度12．9m／s2。兰竺Il—[=j㈣一：一(j力传感器j兰兰兰竺兰卜—lj力振一∞臣医传感动_r一器杆臣堕[图2计算机控制系统职能方块图该系统计算机选用台湾产(专业的)工业(1)03=1控翩计算机和PC一体化工作站方式，计算机(2)在第一层雁翅内或在振动杆上段某位的硬件和软件系专门为变径灌注桩所设计．具置装上压电式压力传感器。有界面友好操作简单，

5、可靠性高等特点。通过(3)振动杆在电脑的控制下运行，能将桩变径灌注桩“中试”实践证明，该系统目前已达端土垫层和孔壁按设计压力压密。到生产使用条件。(二)振动杆的结构型式振动杆型似一枚倒放着的“火箭”(图3)。3振动杆作用原理头部为正圆锥型，顶角60。，高0．6m。颈部设振动杆(图3)是制作变径灌注桩的关键有四组共16个雁翅。雁翅顶角为30。(按天然设备。在<电脑+传感器+振动锤)组成的振土的扩散角28。设计)。雁翅焊在426无缝钢动杆自动系统中，其它设备都是为振动杆服务管的外壁上，上端与振动锤组装在一起。的。当振动杆工作时．压力传感器随时将其所受压力报告电脑．当压力达到设计

6、压力时，电脑便指令该遭工序终止，并自动进入下一道工序。(三)振动杆受力分析振动杆头部的受力接触面是按∞：q设计的。雁翅外径横截面积为O．2826m，故振动锤能产生的最大压强为0．775MN／0．2826：2．742MPz。足以达到压实土层的目的。已知振动锤振动时只产生竖向力不产生图3振动扦结构图水平向力，故在设计振动杆时，在其头部都采(一)振动杆的设计原则取了特殊结构形式，能将竖向力分解出水平分第1期张永久：变径蔼注桩及其制造工艺3力见(图4)。又使锥尖外表面积与一层雁翅打桩时若应力状态沿轴从左往右(图5)，顶面积近似相等。且使竖向分力近似等于水左侧之点B为第一初始应力状态

7、。右侧之点平分力。即AC+EH~-AB+EF，所以当振动C为第二初始应力状态。则B、c两点均处等专杆工作时在垫层内实现了=I。向固结压缩状态。不过二者是有差别的。土样的c点与在B点相比，其压缩性要低的多，抗剪强度要高的多，渗透性要小的多。而且受压土体的应变已发生完毕。当桩基再承受设计荷载时，其沉降值s一0，这就是剪应力等于零理论的来源。而在实际作静载荷试验时s：／-0这就是由于桩身垫层和垫层之下压缩后图4振动杆受力图的粘土层发生微小弹性变形的结果，这三部分垫层用的灰土碎石和打桩用的C30微小变形值之总合试验值不大于