大直径现浇砼薄壁筒桩的技术特性及工程应用3-1

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1、大直径现浇混凝土薄壁筒桩的特性及工程应用胡少捷陈东曙岳金位（浙江海桐高新工程技术有限公司宁波315800）摘要：大直径现浇混凝土薄壁筒桩是一种高效节能桩基，以其独特的薄壁筒状结构，具有承载力高，抗弯能力强，工后沉降小，结构合理，节省材料，施工快捷，无污染等特性。简单介绍现浇薄壁筒桩概况及受力分析,并介绍该技术在支护工程，港航（水利）工程以及公路铁路的应用，论证该桩型在沿海软土地基和海洋工程中具有广泛的推广价值。关键词：薄壁筒桩筒桩竖向和水平承载力基坑支护防波堤排洪渠海堤作者简介：胡少捷（1984-）,男，浙江慈溪人，硕士，从事地基处理、基坑支护以及筒桩相关方面的研究。E-mail：

2、2007shaojie@tongji.edu.cn1概述[1]大直径现浇混凝土薄壁筒桩简称筒桩，是谢庆道教授经长期科学试验和工程实践，在总结多类桩基的基础上，在1998年创造发明的。2002年获中国专利，2004年获美国专利。筒桩为混凝土薄壁筒状结构，目前常用的外径在1.0～2.0m，壁厚在0.12～0.25m，也可根据工程需要另行设置。成桩时利用内外两层钢管套装在预制好的钢筋混凝土环形桩靴上，通过上部特制的夹持器，在顶部以中高频振动器作用下，将钢管打入地基土内并到达设计标高，套入内管的部分土芯可从外管的排土孔排出，移开夹持器放入钢筋笼，在外钢管的灌入口中灌入混凝土，边振动边拔管直

3、至钢管全部拔出地面，这样便形成了中心充满或部分充满土芯的筒形桩体。根据桩体有无钢筋，分为钢筋混凝土筒桩和素混凝土筒桩，需要承受较大竖向荷载或水平荷载的情况下，应设置钢筋笼。只承受不大的竖向力情况下，如作为复合地基增强体，可采用素混凝土筒桩，混凝土强度可作选择。根据筒桩的布置形式，可分为单体筒桩和联体筒桩，也可以是单体联体组合的其他形式。筒桩的技术特性[1]，表现在如下方面：(1)从桩的直径来看，属于大直径桩，突破了沉管桩和预制桩直径限于0.6m以内的限制，使桩径大大增加，充分发挥了大直径桩稳定性好和抗弯能力强的特性。(2)从桩的特有排土性能来看，它是属于少量挤土桩。在成桩过程中大量

4、的土石不是挤向周围土体，而是被内管套入其中。对于软土，当内管土芯挤到一定程度时，便从上部排土孔中排出，克服了沉管桩和预制桩施工时的挤土作用，避免了桩身位移和地基土在施工中隆起。(3)从桩的承载能力来看，它能承受较高的竖向和水平向的承载力。现场试验显示，在软土地区桩径为1m，壁厚0.12m，桩长18m的筒桩，单桩极限承载力为1400～2000KN，比理论计算值（只考虑外侧阻力及端阻力合计1000）提高40%～100%。按壁厚0.2m，直径1.5m的筒桩所用混凝土用量和直径为1.0m的钻孔灌注桩大体相当，但在相同桩长的情况下，筒桩的竖向极限承载力是钻孔桩的1.54～1.56倍，可见筒桩

5、具有很好的竖向承载能力。同时也是具有很高的水平承载能力。根据需要，在筒壁中放入钢筋笼，大大提高水平极限承载力。(4)从桩的结构特点来看，它是属于薄壁筒状结构，一般灌注桩竖向受力并不需要全断面，混凝土的强度大为浪费；从抗弯能力计算，断面中心的混凝土所起的作用可忽略不计，筒桩正是避免了灌注桩对材料的严重浪费，以最合理的材料获得最有效的结构效应，这是筒桩最实质性的优点之一。他可以根据需要配置钢筋，同时也可灵活组成多种形式的组合，可用系梁连成空间框架结构。筒桩相对重量较轻，桩的沉降相对减少。(5)从施工角度来看，由于筒桩是连续灌注而成，是在中高频率振动下起拔，所以桩的整体性和桩体混凝土质量

6、较好，施工迅速，数十米长的桩体可一次性浇注完成。在水上施工可采用排架或船上进行。目前桩长可达40米。施工中没有泥浆排放，对环境无污染。筒桩的适用范围，适用于软粘土、粘土、砂粘土、砂砾土及严重风化成土状的岩层，特别适用于软粘土。筒桩不仅适用于陆地，更适用于海上，是目前海上施工较为理想的桩型之一。1筒桩受力分析[2]筒桩为端承摩擦桩，它和其他桩不同，在于它从上到下有一个巨大的内腔，由于地基土的性质不同，会造成空腔内不同程度充满土芯，甚至直接端部堵塞，形成了筒桩内腔的不同工作状态。当地基土为软粘土时，在桩顶竖向荷载作用下，桩身上部受到压缩而产生相对于桩周土体向下位移，桩身外侧表面受到桩周

7、土向上的摩阻力，摩阻力由上而下逐渐发挥作用。随着桩体下部摩阻力的逐渐发挥，桩体下部产生压缩，并将一部分荷载传给桩端土，使其压缩而产生端阻力。端阻力先作用于环形截面上，在环形截面上的反力完全发挥后，作用在土芯部分的反力使土芯压缩，随着荷载的增大，土芯压缩量也增大，于是土芯开始相对于内壁向上移动，筒桩便达到承载力极限状态。在这种情况下筒桩的竖向承载力主要由外侧摩阻力，环形基面上的端阻力和内侧摩阻力组成。在这种状态下土芯从下往上大量涌出桩外，此时的内侧摩阻力很小，可以忽略不