DDC桩相关设计参数的推导

摘 要:根据桩间土含水量与挤密效果之间关系,采用湿陷性系数,压缩系数等土工试验常规参数,计算DDC桩设计桩径、桩间距,以达到消除桩间土湿陷性,提高桩间土承载力等。

关键词:DDC桩 压缩系数 湿陷性系数 桩间距

中图分类号:P62文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 05-088-02

1前言

DDC桩是消除黄土湿陷性,改善地基工程特性的最有效方法之一,近十几年来得到了广泛的应用。而对无经验地区,常常要进行试验性施工,以确定设计的桩间距,桩径,桩长是否满足工程要求。规范50007-2002中的相关公式是采用土体密度进行推导的,而本文采用土体孔隙体积进行公式推导。

2黄土的变形特性

黄土的压缩特性根据作用因素的不同,变形考虑以下两种,见图1竖向变形与压力关系。

压缩变形,指浸水前黄土在压力作用下的竖向变形;

湿陷变形,指黄土在压力和浸水同时作用下,由于结构破坏而产生的竖向变形,一般变形量大而且迅速产生。

根据该变形特征,按下列公式计算各种情况下土的变形指标;

压缩系数

h——试样开始高度

ho——在土层自重压力下的试样高度;

hp——在实际荷载下压缩变形稳定后,

浸水前的试样高度;

——在实际荷载下浸水后,无渗透溶

滤变形时试样高度;

△h1——由土层自重压力增加至实际荷

重时试样的压缩变形量;

△h2——在实际荷重下由浸水所引起的

试样的湿陷变形量;

3DDC桩相关设计参数的推导

通过对黄土的湿陷机理及变形特性的分析,以消除土体的压缩孔隙来满足设计要求和规范要求,建立DDC桩理论计算模型,一般的DDC桩都是以正三角形排列,故模型如图2:

单桩扩径后消除的土体孔隙体积

单桩扩径后应消除的土体孔隙体积:

假设式(1)等于式(2),

令:

则有 (3)式中

D——桩孔之间的中心距离(m);

d2——夯实后成桩直径(m);

d1——取土成孔直径(m);

l——设计桩长(m);

——地基处理后地面隆起高度(m);

4工程实例分析

4.1工程概况及地基处理方案

某4层综合办公楼,框架结构,高度为13.2m,基础采用独立基础,属丙类建筑。

规范GB50025-2004规定,在自重湿陷性黄土场地,地基湿陷等级为Ⅲ级的多层丙类建筑,地基处理厚度不应小于3.0m,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于200mm。

据此,设计采用DDC灰土桩复合地基处理方案。

4.2计算桩间距

施工采用机械洛阳铲成孔,隔排隔点跳打施工工艺,机械拌和灰土。每次填料0.10m3,用1.0t重锤夯8击,落距4.0m。

根据土工试验参数和、湿陷性土层厚度及相关规范,采用公式3计算DDC桩间距,相关计算参数列于表1。

求得桩间距D的平均值为0.92m,设计中采用桩间距为0.90m,通过现场试验及室内土工试验验证,经DDC桩处理后的土层深度内桩间土的湿陷性完全消除。

4.3桩径与桩间距对比

为满足规范要求,根据表1中土工试验参数,调整DDC桩设计参数,不同成桩直径下的桩间距列于表2

不同的桩径必须对桩间距作出相应的调整,以消除黄土的湿陷性,满足规范要求。桩径的确定取决于桩间土含水量与挤密效果之间关系,以及夯击能量等相关参数,本文不做探讨。

5小结

本文通过对黄土的湿陷机理及变形特性的分析,建立DDC桩理论计算模型,推导出DDC桩设计参数——桩间距的计算公式,并应用于某实际工程中,验证其可行性,满足规范要求,从而达到消除黄土湿陷性,提高黄土的工程性能的目的。

参考文献:

[1]JGJ79-2002.建筑地基处理技术规范[S].

[2]GB50007-2002.建筑地基基础设计规范[S].

[3]高大钊.土力学与基础工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.