1、簡(jiǎn)述四種抗浮技術(shù)受力機(jī)理宣講人：宋 偉開封市同力基礎(chǔ)工程有限公司鉆孔灌注樁受力機(jī)理分析鉆孔灌注樁受力機(jī)理分析 在荷載的傳遞過程中在荷載的傳遞過程中 , , 抗拔樁樁側(cè)摩阻力的分布規(guī)律主抗拔樁樁側(cè)摩阻力的分布規(guī)律主要表現(xiàn)為首先在樁的上部發(fā)揮要表現(xiàn)為首先在樁的上部發(fā)揮, ,隨著荷載的增加及時(shí)間的隨著荷載的增加及時(shí)間的推移推移, ,樁側(cè)摩阻力逐漸沿樁深度向下轉(zhuǎn)移而在樁身的全長(zhǎng)樁側(cè)摩阻力逐漸沿樁深度向下轉(zhuǎn)移而在樁身的全長(zhǎng)上進(jìn)一步得以發(fā)揮。參考相關(guān)文獻(xiàn)荷載傳遞函數(shù)表明上進(jìn)一步得以發(fā)揮。參考相關(guān)文獻(xiàn)荷載傳遞函數(shù)表明 , ,僅僅在樁身開裂前在樁身開裂前, ,摩阻力與上拔位移成正比摩阻力與上拔位移成正比, ,

2、而樁身出現(xiàn)裂縫而樁身出現(xiàn)裂縫時(shí)時(shí), ,樁側(cè)摩阻力尚未充分發(fā)揮。樁側(cè)摩阻力尚未充分發(fā)揮。 在抗拔樁的設(shè)計(jì)中在抗拔樁的設(shè)計(jì)中, ,應(yīng)根據(jù)樁的類型、施工方法、土層性應(yīng)根據(jù)樁的類型、施工方法、土層性質(zhì)及土層分布深度等綜合情況來合理考慮樁側(cè)摩阻力值。質(zhì)及土層分布深度等綜合情況來合理考慮樁側(cè)摩阻力值。 往往長(zhǎng)樁的底部摩阻力得不到充分的發(fā)揮往往長(zhǎng)樁的底部摩阻力得不到充分的發(fā)揮 , , 因而將抗拔因而將抗拔樁設(shè)計(jì)成粗短樁要優(yōu)于細(xì)長(zhǎng)樁樁設(shè)計(jì)成粗短樁要優(yōu)于細(xì)長(zhǎng)樁 , , 但從經(jīng)濟(jì)方面來看但從經(jīng)濟(jì)方面來看 , , 摩摩阻力只是樁徑的一次方關(guān)系阻力只是樁徑的一次方關(guān)系 , ,而工程量卻是樁徑的平方關(guān)而工程量卻是樁徑的

3、平方關(guān)系系 , , 這在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)綜合衡量。這在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)綜合衡量。普通錨桿受力機(jī)理分析普通錨桿受力機(jī)理分析普通錨桿受力機(jī)理分析 錨桿由錨固體、桿體及錨頭三部分組成，錨桿在加固及邊錨桿由錨固體、桿體及錨頭三部分組成，錨桿在加固及邊坡穩(wěn)定的作用同抗拔樁一樣，都是通過與周邊土體的側(cè)摩坡穩(wěn)定的作用同抗拔樁一樣，都是通過與周邊土體的側(cè)摩阻力提供荷載。所以同上述抗拔樁一樣存在如下幾種破壞阻力提供荷載。所以同上述抗拔樁一樣存在如下幾種破壞形式：形式： （1 1）沿著桿體與灌漿體之間的結(jié)合部發(fā)生破壞；）沿著桿體與灌漿體之間的結(jié)合部發(fā)生破壞； （2 2）沿著灌漿體與周邊土體之間交接處發(fā)生破壞；）沿著灌漿體與周

4、邊土體之間交接處發(fā)生破壞； （3 3）從錨桿桿體底部或某一定深度處沿著一定的擴(kuò)張角，）從錨桿桿體底部或某一定深度處沿著一定的擴(kuò)張角，在土體內(nèi)部發(fā)生破壞；在土體內(nèi)部發(fā)生破壞； （4 4）錨桿桿體鋼筋發(fā)生斷裂；）錨桿桿體鋼筋發(fā)生斷裂； （5 5）錨桿群發(fā)生整體性破壞。）錨桿群發(fā)生整體性破壞。 在工程界常常將桿體與灌漿體、灌漿體與周邊土體之間的在工程界常常將桿體與灌漿體、灌漿體與周邊土體之間的相互作用作為研究分析的要點(diǎn)。相互作用作為研究分析的要點(diǎn)。普通錨桿受力機(jī)理分析 當(dāng)錨桿桿體受到外力作用時(shí)，拉力首先通過桿體鋼筋當(dāng)錨桿桿體受到外力作用時(shí)，拉力首先通過桿體鋼筋與周邊的水泥注漿體之間的側(cè)摩阻力將力傳遞

5、到水泥砂漿與周邊的水泥注漿體之間的側(cè)摩阻力將力傳遞到水泥砂漿體中，然后再通過水泥砂漿體與周邊土體之間的側(cè)摩阻力體中，然后再通過水泥砂漿體與周邊土體之間的側(cè)摩阻力將力傳遞到周邊錨固土層中，因此當(dāng)錨桿桿體受到外力作將力傳遞到周邊錨固土層中，因此當(dāng)錨桿桿體受到外力作用，除了桿體鋼筋本身需要足夠的截面積承受外力作用外，用，除了桿體鋼筋本身需要足夠的截面積承受外力作用外，錨桿的抗拔作用還必須同時(shí)滿足以下幾個(gè)條件：錨桿的抗拔作用還必須同時(shí)滿足以下幾個(gè)條件： （1 1）錨固段的水泥砂漿對(duì)桿體的握裹力、側(cè)摩阻力需要）錨固段的水泥砂漿對(duì)桿體的握裹力、側(cè)摩阻力需要能夠承受極限拉力；能夠承受極限拉力； （2 2）錨

6、固段的錨固土層對(duì)水泥砂漿體的側(cè)摩阻力也需要）錨固段的錨固土層對(duì)水泥砂漿體的側(cè)摩阻力也需要承受極限拉力；承受極限拉力； （3 3）錨固土層在最不利的情況下也需要能保證整體穩(wěn)定）錨固土層在最不利的情況下也需要能保證整體穩(wěn)定性。性。高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿受力機(jī)理分析高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿受力機(jī)理分析 高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿受力狀態(tài)分為三個(gè)階段。第一高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿受力狀態(tài)分為三個(gè)階段。第一階段：靜止土壓力階段。錨桿外荷拉力較小時(shí)，普通錨固階段：靜止土壓力階段。錨桿外荷拉力較小時(shí)，普通錨固段和擴(kuò)大頭段側(cè)壁受摩阻力，擴(kuò)大頭前端面受靜止土壓力。段和擴(kuò)大頭段側(cè)壁受摩阻力，擴(kuò)大頭前端面受靜止土壓力。此階段錨桿的位移較小

7、，錨桿受力變形性能由錨固段的摩此階段錨桿的位移較小，錨桿受力變形性能由錨固段的摩阻決定。第二階段：過渡階段。擴(kuò)大頭側(cè)阻達(dá)到摩阻峰值阻決定。第二階段：過渡階段。擴(kuò)大頭側(cè)阻達(dá)到摩阻峰值以后，若錨桿外荷拉力繼續(xù)增大，擴(kuò)大頭將開始向前明顯以后，若錨桿外荷拉力繼續(xù)增大，擴(kuò)大頭將開始向前明顯位移，擴(kuò)大頭前端面壓力增大，擴(kuò)大頭端前土體開始產(chǎn)生位移，擴(kuò)大頭前端面壓力增大，擴(kuò)大頭端前土體開始產(chǎn)生局部塑性區(qū)。如果錨桿外荷拉力持續(xù)增大，土體塑性區(qū)范局部塑性區(qū)。如果錨桿外荷拉力持續(xù)增大，土體塑性區(qū)范圍將擴(kuò)大并形成一個(gè)整體。在此階段之前，錨桿的受力變圍將擴(kuò)大并形成一個(gè)整體。在此階段之前，錨桿的受力變形性能由錨固段的摩阻

8、決定。之后，將由擴(kuò)大頭端前土體形性能由錨固段的摩阻決定。之后，將由擴(kuò)大頭端前土體的壓縮性能決定。由于土體的壓縮變形比摩阻變形大，此的壓縮性能決定。由于土體的壓縮變形比摩阻變形大，此階段的一個(gè)重要特征就是在拉力階段的一個(gè)重要特征就是在拉力- -位移曲線上出現(xiàn)一個(gè)拐位移曲線上出現(xiàn)一個(gè)拐點(diǎn)，拐點(diǎn)之后的曲線斜率變小，位移增大，這個(gè)拐點(diǎn)可以點(diǎn)，拐點(diǎn)之后的曲線斜率變小，位移增大，這個(gè)拐點(diǎn)可以稱為稱為“端壓拐點(diǎn)端壓拐點(diǎn)”。高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿受力機(jī)理分析 第三階段：塑性區(qū)壓密第三階段：塑性區(qū)壓密- -擴(kuò)張階段。在端壓拐點(diǎn)之后，擴(kuò)張階段。在端壓拐點(diǎn)之后，錨桿外荷拉力繼續(xù)增大，擴(kuò)大頭向前發(fā)生較大位移，塑性錨桿外荷

9、拉力繼續(xù)增大，擴(kuò)大頭向前發(fā)生較大位移，塑性區(qū)土體受外圍土體圍壓約束，在擴(kuò)大頭的壓迫下得到壓縮，區(qū)土體受外圍土體圍壓約束，在擴(kuò)大頭的壓迫下得到壓縮，并進(jìn)行應(yīng)力狀態(tài)和塑性區(qū)范圍的調(diào)整。當(dāng)擴(kuò)大頭埋深較大，并進(jìn)行應(yīng)力狀態(tài)和塑性區(qū)范圍的調(diào)整。當(dāng)擴(kuò)大頭埋深較大，隨錨桿外荷拉力的增加，土體不斷被壓密，壓密后的土體隨錨桿外荷拉力的增加，土體不斷被壓密，壓密后的土體提供給擴(kuò)大頭的抗力隨之增加，錨桿位移趨于收斂穩(wěn)定。提供給擴(kuò)大頭的抗力隨之增加，錨桿位移趨于收斂穩(wěn)定。囊式擴(kuò)大頭錨桿受力機(jī)理分析囊式擴(kuò)大頭錨桿受力機(jī)理分析囊式擴(kuò)大頭錨桿受力機(jī)理分析 囊式擴(kuò)大頭錨桿與高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿提供反力都包囊式擴(kuò)大頭錨桿與高壓噴射

10、擴(kuò)大頭錨桿提供反力都包括三個(gè)部分：普通錨固段錨固體側(cè)壁與土體的摩阻力、擴(kuò)括三個(gè)部分：普通錨固段錨固體側(cè)壁與土體的摩阻力、擴(kuò)大頭側(cè)壁與土體的摩阻力和土體對(duì)擴(kuò)大頭端部的正壓力，大頭側(cè)壁與土體的摩阻力和土體對(duì)擴(kuò)大頭端部的正壓力，它們均屬于摩擦它們均屬于摩擦- -端壓型錨桿。囊式擴(kuò)體錨桿與高壓噴射端壓型錨桿。囊式擴(kuò)體錨桿與高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿最顯著的區(qū)別在于兩者受力機(jī)理的差異，高壓擴(kuò)大頭錨桿最顯著的區(qū)別在于兩者受力機(jī)理的差異，高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿采用至上而下的受力狀態(tài)，整個(gè)受力階段噴射擴(kuò)大頭錨桿采用至上而下的受力狀態(tài)，整個(gè)受力階段桿體一直處于受拉狀態(tài)，當(dāng)桿體承受較大的抗拔力時(shí)，由桿體一直處于受拉狀態(tài)，當(dāng)桿

11、體承受較大的抗拔力時(shí)，由于混凝土的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其抗壓強(qiáng)度，則桿體段會(huì)出于混凝土的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其抗壓強(qiáng)度，則桿體段會(huì)出現(xiàn)細(xì)微的裂縫，隨著地下水的侵入，鋼筋銹蝕加劇，使得現(xiàn)細(xì)微的裂縫，隨著地下水的侵入，鋼筋銹蝕加劇，使得高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿的耐久性大大降低。高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿的耐久性大大降低。囊式擴(kuò)大頭錨桿受力機(jī)理分析 囊式擴(kuò)體錨桿在構(gòu)造上做了大膽創(chuàng)新，鎖定后依靠囊式擴(kuò)體錨桿在構(gòu)造上做了大膽創(chuàng)新，鎖定后依靠筏板墊板與囊式擴(kuò)體段二者的構(gòu)造使得處于二者之間的鋼筏板墊板與囊式擴(kuò)體段二者的構(gòu)造使得處于二者之間的鋼筋混凝土桿體處于受壓狀態(tài)，使得錨桿受力路徑有所改變，筋混凝土桿體處于受壓狀態(tài)，使得錨桿受

12、力路徑有所改變，首先是擴(kuò)體段摩阻力受力階段，其次擴(kuò)體段前部土體受壓首先是擴(kuò)體段摩阻力受力階段，其次擴(kuò)體段前部土體受壓變形階段，最后到達(dá)非擴(kuò)體段摩阻力階段，錨桿受力過程變形階段，最后到達(dá)非擴(kuò)體段摩阻力階段，錨桿受力過程中有效控制了混凝土受拉出現(xiàn)的微裂縫問題，大大減小了中有效控制了混凝土受拉出現(xiàn)的微裂縫問題，大大減小了地下水對(duì)鋼筋銹蝕的問題。此外工程施工過程中，嚴(yán)格按地下水對(duì)鋼筋銹蝕的問題。此外工程施工過程中，嚴(yán)格按照照J(rèn)GJ/T282-2012JGJ/T282-2012規(guī)程規(guī)程4.34.3條對(duì)錨桿進(jìn)行防腐措施，耐久性條對(duì)錨桿進(jìn)行防腐措施，耐久性得到較高的保證。由于囊體構(gòu)造的設(shè)計(jì)使得擴(kuò)體段混凝土得

13、到較高的保證。由于囊體構(gòu)造的設(shè)計(jì)使得擴(kuò)體段混凝土強(qiáng)度得到有效保證，避免了擴(kuò)體段水泥漿置換過程中混入強(qiáng)度得到有效保證，避免了擴(kuò)體段水泥漿置換過程中混入部分土體顆粒引起的擴(kuò)體段混凝土強(qiáng)度降低的問題。部分土體顆粒引起的擴(kuò)體段混凝土強(qiáng)度降低的問題。囊式擴(kuò)大頭錨桿受力機(jī)理分析 從技術(shù)性角度分析，高壓噴射擴(kuò)體錨桿受力是拉力型從技術(shù)性角度分析，高壓噴射擴(kuò)體錨桿受力是拉力型的，單錨承載力設(shè)計(jì)較低（單錨承載力過高時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂的，單錨承載力設(shè)計(jì)較低（單錨承載力過高時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂縫），根數(shù)布置密，施工不利，施工質(zhì)量不易掌控，人為縫），根數(shù)布置密，施工不利，施工質(zhì)量不易掌控，人為因素對(duì)工程質(zhì)量的影響很大，不適合在永久性抗浮

14、工程中因素對(duì)工程質(zhì)量的影響很大，不適合在永久性抗浮工程中使用；承壓型囊式擴(kuò)體錨桿承載力大且安全，獨(dú)特的錨固使用；承壓型囊式擴(kuò)體錨桿承載力大且安全，獨(dú)特的錨固段，囊內(nèi)注漿，確保了它的結(jié)石體強(qiáng)度，施工簡(jiǎn)便質(zhì)量可段，囊內(nèi)注漿，確保了它的結(jié)石體強(qiáng)度，施工簡(jiǎn)便質(zhì)量可控，其多重防腐結(jié)構(gòu)，使其更適合于永久性抗浮工程。經(jīng)控，其多重防腐結(jié)構(gòu)，使其更適合于永久性抗浮工程。經(jīng)濟(jì)上也是顯而易見。濟(jì)上也是顯而易見。四種抗浮技術(shù)綜述 在鄭州地區(qū)的大量鉆孔灌注樁案例表明，其作為承在鄭州地區(qū)的大量鉆孔灌注樁案例表明，其作為承壓構(gòu)件是可靠的。但在高水位軟弱土層中施工時(shí)，往往存壓構(gòu)件是可靠的。但在高水位軟弱土層中施工時(shí)，往往存在

15、較厚的樁側(cè)泥皮和樁端沉渣問題，對(duì)于抗拔荷載為主控在較厚的樁側(cè)泥皮和樁端沉渣問題，對(duì)于抗拔荷載為主控荷載的建筑結(jié)構(gòu)來講，是不利問題。鄭州地區(qū)諸多試樁結(jié)荷載的建筑結(jié)構(gòu)來講，是不利問題。鄭州地區(qū)諸多試樁結(jié)果表明，抗壓承載力一般大于設(shè)計(jì)預(yù)期，而抗拔承載力則果表明，抗壓承載力一般大于設(shè)計(jì)預(yù)期，而抗拔承載力則低于設(shè)計(jì)預(yù)期。鉆孔灌注樁方案如果采用后壓漿工藝，會(huì)低于設(shè)計(jì)預(yù)期。鉆孔灌注樁方案如果采用后壓漿工藝，會(huì)大幅提高樁基造價(jià)。且壓漿工程質(zhì)量的控制也不好把握。大幅提高樁基造價(jià)。且壓漿工程質(zhì)量的控制也不好把握。對(duì)于鉆孔灌注樁而言，作為抗拔構(gòu)件時(shí)，鋼筋籠需要全長(zhǎng)對(duì)于鉆孔灌注樁而言，作為抗拔構(gòu)件時(shí)，鋼筋籠需要全長(zhǎng)配

16、置，并進(jìn)行樁身抗裂驗(yàn)算，配筋量的顯著增加，造價(jià)往配置，并進(jìn)行樁身抗裂驗(yàn)算，配筋量的顯著增加，造價(jià)往往偏高。往偏高。四種抗浮技術(shù)綜述 樁基在發(fā)揮抗拔作用時(shí)，由鋼筋自上而下逐步傳遞受樁基在發(fā)揮抗拔作用時(shí)，由鋼筋自上而下逐步傳遞受力，每段樁體受力后樁身混凝土易產(chǎn)生微裂縫，在地下水力，每段樁體受力后樁身混凝土易產(chǎn)生微裂縫，在地下水位下長(zhǎng)期使用，受拉主筋腐蝕后耐久性會(huì)受到影響。與鉆位下長(zhǎng)期使用，受拉主筋腐蝕后耐久性會(huì)受到影響。與鉆孔灌注樁相比，經(jīng)過防腐設(shè)計(jì)的囊式擴(kuò)體錨桿，針對(duì)具有孔灌注樁相比，經(jīng)過防腐設(shè)計(jì)的囊式擴(kuò)體錨桿，針對(duì)具有一定埋置的筏板基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)，囊式擴(kuò)大頭錨桿精軋螺紋一定埋置的筏板基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)

17、，囊式擴(kuò)大頭錨桿精軋螺紋鋼筋與基礎(chǔ)底板的連接，采用更加可靠的機(jī)械錨固連接接鋼筋與基礎(chǔ)底板的連接，采用更加可靠的機(jī)械錨固連接接頭，能夠大大降低樁頭鑿除、鋼筋板內(nèi)彎折錨固所無法避頭，能夠大大降低樁頭鑿除、鋼筋板內(nèi)彎折錨固所無法避免的浮力變化對(duì)連接接頭，帶來的疲勞開裂問題，更加有免的浮力變化對(duì)連接接頭，帶來的疲勞開裂問題，更加有利于防腐、防水。同時(shí)，還能兼顧平衡部分水浮力和上部利于防腐、防水。同時(shí)，還能兼顧平衡部分水浮力和上部柱結(jié)構(gòu)豎向荷載在筏板上引起的彎矩，起到彎矩消峰作用，柱結(jié)構(gòu)豎向荷載在筏板上引起的彎矩，起到彎矩消峰作用，從而進(jìn)一步優(yōu)化筏板的工作狀態(tài)，降低基礎(chǔ)筏板混凝土微從而進(jìn)一步優(yōu)化筏板的工

18、作狀態(tài)，降低基礎(chǔ)筏板混凝土微裂縫的開展概率，提高基礎(chǔ)的防水、防滲效果。裂縫的開展概率，提高基礎(chǔ)的防水、防滲效果。四種抗浮技術(shù)綜述 囊式擴(kuò)體錨桿筏板中均勻布錨，使筏板受力更為合理。囊式擴(kuò)體錨桿筏板中均勻布錨，使筏板受力更為合理。囊式擴(kuò)體錨桿鎖定后，桿體處于受壓狀態(tài)，使得錨桿受力囊式擴(kuò)體錨桿鎖定后，桿體處于受壓狀態(tài)，使得錨桿受力路徑有所改變。錨桿受力過程中有效控制了混凝土受拉出路徑有所改變。錨桿受力過程中有效控制了混凝土受拉出現(xiàn)的微裂縫問題，大大減小了地下水對(duì)鋼筋銹蝕的問題，現(xiàn)的微裂縫問題，大大減小了地下水對(duì)鋼筋銹蝕的問題，且工程抗拔位移量較小。工程施工過程中嚴(yán)格按照且工程抗拔位移量較小。工程施工過程中嚴(yán)格按照J(rèn)GJ/T282-2012JGJ/T282-2012規(guī)程規(guī)程4.34.3條對(duì)錨桿進(jìn)行防腐措施，耐久性得條對(duì)錨桿進(jìn)行防腐措施，耐久性得到較高的保證。此外由于囊體構(gòu)造的設(shè)計(jì)使得擴(kuò)體段混凝到較高的保證。此外由于囊體構(gòu)造的設(shè)計(jì)使得擴(kuò)體段混凝土