法治形式合理性研究论文范文第1篇
1 砖护壁的分类
桩基础的护壁形式有以下几种。
1.1 混凝土喷浆护壁
喷射混凝土护壁法是20世纪60年代迅速发展起来的一种新型支护结构, 在当时广泛应用于桥梁基础施工, 但是在理论和工艺上还不够完善。喷射混凝土护壁, 本质上是应用了土体的自稳能力, 借助于类似隧道工程施工的新奥法的原理, 对于原状土的扰动少。但是喷射混凝土与各种不同土体之间的相互作用, 用一般解析地方法是很难得到理想的结果的。
1982年, 冶金部建筑研究总院的史永忠[2]结合深圳国贸中心大楼的工程建设实际, 探讨了喷射混凝土用于挖孔桩临时护壁的实际应用, 对其他工程有一定的借鉴意义。
1984年, 蒙云[3]对喷射混凝土护壁法曾著文对喷层厚度进行过探讨, 侧重对桥梁基础开挖时护壁的设计与施工提出一点建议以供参考。
1.2 砖护壁
2000年, 皖东建筑设计院的李华龙结合某九层全框架结构, 就人工挖孔扩底桩, 其护壁设计为:用M10水泥砂浆砌筑120mm厚砖井壁并用30mm厚M10水泥砂浆填实于砖土壁之间。并详细地对这种护壁形式给出了一定的计算公式。人工挖孔灌注扩底桩采用砖砌护壁, 从应力分析和实践证明是可行的, 但还应考虑其应用范围和建筑物施工环境及地质等情况的施工条件, 对于地下水丰富或流砂层等恶劣地质条件的施工还应制定施工措施, 结构工程师应保证结构施工万无一失。对其它工程的应用提供了好的借鉴[1]。
1.3 钢筋混凝土护壁
护壁是大直径桩成孔期间边掘进边浇筑的圆台圈形现制混凝土构件。其施工机具简单、安全可靠、施工进度易于调节, 适用于场地狭小的工程, 并且造价低、质量好、噪音小。其施工要点如下。
1996年, 龙淑芝等人结合在建的某两栋13层高大楼, 其中一栋采用了挖孔桩采用混凝土护壁圈, 而另一栋大楼, 由于施工单位执意要求, 该建筑的挖孔桩护壁圈改为采用直筒式240mm规格的砖砌护壁圈。并进行了现场动测试验, 把两种护壁做了比较, 得出结论:总的趋势是采用混凝土护壁圈比砖砌护壁圈的桩单桩承载力大。
2010年, 河南省建筑设计研究院有限公司的李小辉等人, 探讨了人工挖孔桩护壁的计算公式。但是这种护壁形式和实际工程的不太一致。
任德文, 对钢筋混凝土护壁的受力情况进行了分析, 试算了护壁的钢筋。
2 人工挖孔桩的施工工艺
场地清理, 整平放线、定桩位挖第一节桩孔土支模浇筑第一节混凝土护壁在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线安装活动井盖、垂直运输架、起重电葫芦、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等下一节桩身挖土清理桩孔土壁、校核桩孔垂直度和直径、拆上节模板、支本节模板、浇筑本节的混凝土护壁循环作业直至设计标高 (下一节桩身挖土) 清底、排除积水和检查尺寸检查持力层进行扩底吊放钢筋笼浇筑桩身混凝土。
3 各种护壁的优缺点及合理选用
3.1 砖护壁的特点
优点:造价低, 施工速度快。
缺点:护壁与桩侧土的摩擦力较小。
从以上分析可知, 结合桩、护壁、土的受力机理及砖护壁的特点可以比较确定地说:这种护壁形式主要适用于端承桩。而不适用于摩擦桩, 至于是否适合于端承摩擦桩、摩擦端承桩, 则有待进一步的研究。
3.2 钢筋混凝土护壁的特点
钢筋混凝土护壁主要有锯齿形和直筒型。很明显的, 锯齿形混凝土护壁增大了桩与土体的接触面积, 所以采用这种护壁形式时, 桩与土体的侧摩阻力比较大, 而直筒型的侧摩阻力相比之下就要差一些。这样一来, 钢筋混凝土护壁就主要适用于对桩的侧摩阻力要求比较高的场合。以及桩侧土体的稳定性较差的场合。
3.3 喷浆护壁的特点
造价低。适用于土体的自稳性比较强的场合。
4 护壁的基本计算理论
4.1 喷射混凝土计算理论
用喷射混凝土做护壁, 主要是控制喷射混凝土的强度等级, 所以现场施工技术水平的高低对喷射混凝土的质量影响要比其他所有影响质量的因素的总和还要大。为保证施工质量, 必须根据施工控制水平的等级 (即施工技术水平的高低) , 确定喷射混凝土的配制强度[3]。一般可按下式计算:
在上式中:
R为喷射混凝土配合比设计时应控制的强度;
M为结构设计时喷射混凝土的标号;Z相对于一定的合格率 (保证率、置信概率) 下的概率度 (保证率系数) ;
CVR为喷射混凝土的强度变异系数 (离差系数) 。
4.2 砖护壁、混凝土护壁的计算理论
分为两种情况:在假设均匀受力状态下;在非均匀受力状态下。
4.2.1 均匀受力状态下
如果在桩周围或附近没有过多的堆载或建筑物、道路等附加荷载时, 一般情况下, 都假设为均匀受力状态即作用于护壁周围上的土侧压力强度相等。
如图1所示。
混凝土护壁厚度t可按下式计算:
在上式中:
K为安全系数, 一般取K=1.6 5;
N为作用在混凝土护壁截面上的压力, N/m2, N=PD/2;
fc为混凝土轴心抗压强度, N/mm2;
P为土和地下水对护壁的最大侧压力, N/m2;
D为柱孔直径, m。
4.2.2 均匀受力状态下
如果桩周围、附近有较多的堆放物或有建筑物、道路等附加荷载时, 护壁内力就有了改变。通常施工中将护壁受力简化为下图, 其护壁截面计算应按照偏心受压构件来计算。护壁截面上同时作用有弯矩和压力, 即构件处于偏心受压状态, 故可按偏心受压构件计算。偏心受压分为小偏心和大偏心两种。
4.3 各种护壁的计算理论的总结
总结以上计算理论, 不难发现, 都存在一定的局限性, 都是传统的一些经典算法。没有考虑桩与护壁, 及护壁与土体的相对滑移等问题。而实际中, 接触问题、滑移问题都是存在的。所以, 计算理论方面需要改进, 以期更好地反映实际的受力情况, 更接近实际情况。
5 人工挖孔桩护壁形式的合理选用
5.1 熟悉图纸, 看图纸上对桩基础施工的具体要求
如果图纸上对本工程所需要采用的具体桩基础护壁形式有明确规定的情况下一般就按图施工。如果图纸上没有明确要求。则可以根据现场详细钻探的结果, 参考桩的受力机理, 根据以往的工程经验, 来选用比较合理的护壁形式。以期在保证工程质量的情况下, 降低造价。
5.2 根据现场地形, 地质构造进行分析
如果现状地形高于设计桩顶标高, 则需要挖方;但是对于现场地形低于设计桩顶标高的情况, 就可以少挖方, 但是这种情况下, 就需要针对设计桩顶标高, 对于出地面的部分桩身部分做一些才处理。如地面采用砖护壁, 就需要通过计算。也可以定制专门的金属护壁, 以期完成桩基础的完美成型。
5.3 根据桩的施工方式进行选用
桩的多余留量要根据桩顶标高、桩基础形式 (挖孔桩、机械冲孔桩) 合理留置, 比如根据工程经验, 挖孔桩浇筑混凝土时, 由于桩最上端的混凝土比较纯正, 夹带泥土的浮渣很少, 甚至几乎没有, 在这种情况下, 就不要留置很高的桩顶混凝土留量, 可以结合桩顶标高少留一些。但是, 对于机械冲孔桩, 水下浇筑混凝土的情况, 就应该多留置一些混凝土。以期保证桩顶混凝土的纯正程度, 保证桩顶混凝土的强度。合理地留置桩顶混凝土的留量, 一方面可以节约混凝土;另一方面可以减少破除桩头多余混凝土的工作量, 也可以避免桩头留置混凝土过多时, 破除混凝土时, 对桩顶钢筋 (纵向受力主筋) 的损伤程度, 即避免钢筋疲劳破坏, 保证工程质量。
5.4 建议和意见
加强理论研究, 目前的计算理论主要基于经验, 以及砌体结构设计规范, 在计算的过程中采用了很多简化。尤其是现在大型有限元软件的应用越来越广泛, 比如ansys、marc、abaqus等, 这些软件提供了很多功能性单元, 而理论研究方面, 对于各种建筑材料应力应变关系的研究的进展, 以及数值计算方法的发展, 所有这些, 对于以前用构造处理的一些事情, 对于一些运用解析地方法来计算的问题, 可以用数值的方法来进行。从而使得人们可以从枯燥的手算中解脱出来, 并且计算的速度和精度都有了很大的提高。
所以, 开展桩基础受力机理的研究桩-土相互作用的机理, 以及选用不同的施工方法, 对结构后期的影响等等问题, 这方面的研究还是很有必要的, 并且各方面条件都比较具备了。但是这方面的研究还不多, 尤其是对桩基础形式的合理选用方面的数值研究还不太多, 实际中, 对于护壁作用机理的研究, 主要是通过解析解的方式以及多依靠工程经验, 对于桩与护壁, 护壁与土体的作用机理的研究, 很很少, 所以, 以后应该借助有限元软件对以上问题进行研究, 对实际工程是有很大意义的。
摘要：本文回顾总结了挖孔桩的各种护壁形式, 并总结了各种护壁形式的的特点, 结合具体工程经验, 提出了护壁形式的选用方面的合理建议。对类似工程有一定的借鉴意义。
关键词：桩基础,护壁,合理选用
参考文献
[1] 周景星, 等.基础工程[M].清华大学出版社, 1996, 9:131～178.
[2] 史永忠.喷射混凝土在办公楼改建工程中的应用[J].合肥:建筑技术, 1995, 22 (6) :362～363.
