维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第２７期 Ｖｌ０１．３４ Ｎｏ．２７ ２ ０ ０ ８年９月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＬｒＲＥ Ｓｅｐ．２００８ ・１２５・ 文章编号：１００９—６８２５（２００８）２７—０１２５—０２ 嵌Ｈ型钢桩在基础工程中的设计与应用 马捷钟演材李文雄 摘要：结合嵌Ｈ型钢桩在基础工程中的应用，详细介绍了嵌Ｈ型钢桩的材料组成与属性，并结合某工程实例对该桩承 载力进行了计算分析，提出了桩的若干构造措施，最后对该桩的特性进行归纳总结。 关键词：嵌Ｈ型钢桩，基础工程，抗剪焊钉 中图分类号：ＴＵ４７３．１ 文献标识码：Ａ ０引言 缩性水泥浆对钻孔进行浇灌，２８ ｄ强度需不低于４０ ＳＰａ。钢桩 目前，在国内的基础工程中，人们习惯按照施工方法的类别 的最小混凝土保护层厚度为４０ ｒｌｌｒｎ。承台基础及底板混凝土使 把桩的形式分为预制桩和灌注桩两大类。其中，技术较为成熟、 用了强度等级为Ｂ３５的防水混凝土（注：Ｂ３５混凝土的轴心抗压 应用较广的桩基础形式有混凝土预应力管桩、钻（冲）孔灌注桩、 强度设计值为１８．７ Ｎ／ｍｍ２）。 Ｂ 沉管灌注桩以及挖孔桩等。因此，一种名为嵌Ｈ型钢桩（ｓｏｃｋｅｔｅｄ ｓｔｅｅｌ Ｈ－ｐｉｌｅｓ）的桩型在中国港澳地区的基础工程中得到了广泛采 用。以下将结合实际工程对嵌Ｈ型钢桩进行详细叙述。 １工程概况 本工程地处中国港澳地区，主体建筑上部结构为高层及多层 结构，并有室外广场、花园及地下停车场等。经综合分析和技术 经济比较，并结合建筑功能的要求，本工程采用框架剪力墙结构。 图１ Ｉｔ型钢的截面大样图 该工程大部分场地所处位置的岩面深度均超过１０ ｍ，最大岩面深 ３．２嵌Ｈ型钢桩承载力设计 度为２８．４６ ｍ。经中国建筑科学研究院ＰＫＰＭ ＣＡＤ工程部开发 对于嵌Ｈ型钢桩的设计应从桩身竖向承载力设计值以及嵌 的ＳＡＴＷＥ软件计算，本工程中地下室及多层结构的底层柱最大 岩段总侧阻特征值两个方面分析。Ｈ型钢桩的竖向承载力主要 轴力多在３ ０００ ｋＮ～５ ０００ ｋＮ之间。 由Ｈ型钢承担，中国基础规范规定了桩身竖向承载力设计值 ２基础选型与分析比较 不大于Ｈ型钢屈服强度值的１／２。以ＦＩＤ类型桩为例，该桩的桩 根据地质报告提供的场地岩土情况，中微风化基岩分布较稳 身竖向承载力设计值（ 厂ｖ）／２＝５ ８９３ ｋＮ。嵌岩段总侧阻特征值 定，岩石强度较高，可作为建筑物嵌岩桩的持力层。经分析，采用 为Ｒ。＝“ｐ∑ｑ ｉ，其中，桩的总侧阻特征值ｑ血＝７００ ｋＰａ，直径 浅基础并不能满足地基的强度、稳定性及地基变形等要求。根据 ５５０ ｒｌｌｒｎ的桩身周长为１．７２７ ｍ。当考虑嵌岩深度为５ ｍ时，计算 相关规范要求…１，该基岩的地基承载力特征值可取５ ０００ ｋＰａ，桩 可得单桩嵌岩段总侧阻特征值约为６ ０４５ ｋＮ。计算得出的嵌岩 基础为首选基础形式。初步考虑，拟采用较为成熟及常用的预应 段总侧阻特征值大于桩身竖向承载力设计值，可满足要求。另 力管桩。然而，由于基岩岩面水平标高从建筑场地西北角往东南 外，以０．９为折减安全系数，设计时单桩竖向承载力特征值取 角倾斜下降，且较多钻探孔中存在有不同程度的孤石散落分布情 ５ ３００ ｋＮ。此４种类型Ｈ型钢桩组成的单桩或两桩承台可满足 况，部分孤石层厚度达３ ｍ，如采用常见的预应力管桩作基础要穿 本工程大部分柱底轴力要求。 越该散落的孤石层存在一定困难，且管桩持力层若置于陡峭岩石 ３．３桩身抗剪构造设计 面易造成断桩或施工困难。因此，综合考虑上述各因素，并结合 为加强桩身处于受压状态时Ｈ型钢与水泥浆体间的粘结力， 当地的施工条件与实际工程经验，最终选定当地（中国港澳地区） 在Ｈ型钢翼缘设置抗剪条保证Ｈ型钢与水泥灌浆的剪力传递，具 常用的嵌Ｈ型钢桩作为该工程的主要基础形式。 体为在桩身的嵌岩段范围内，沿Ｈ型钢全段设置了２５０ ｍｌｎ长，截 ３嵌Ｈ型钢桩的分析计算 面边长为２０ ｍｌｎ的方形（或圆形）条钢，其垂直问隔为３００ ｍｌｎ，增 ３．１桩型及材料特性 大了型钢与水泥浆之间的摩擦力，起到了抗剪抗滑移作用。另 根据Ｈ型钢截面尺寸即Ｈ型钢截面的宽（Ｂ）、高（Ｈ）以及单 外，当考虑桩抗拔时除了在Ｈ型钢翼缘设置抗剪条以外，还在腹 位长度质量划分，本工程分别使用了４种规格的钢桩，代号分别 板设置抗剪键保证Ｈ型钢与水泥灌浆的剪力传递，具体措施为在 为ＨＡ，ＦＩＢ，ＨＣ和ｌｉＤ，型钢的截面大样如图１所示。所有钢桩为 桩的嵌岩段范围内采用电弧螺柱焊用圆柱头焊钉（直径为２２ ｍｌｎ， 英式标准的５５Ｃ等级，其屈服强度值为４１５ ＳＰａ，抗拉强度在 长度为８０ ｒｌｌｒｎ）以３００ ｒｌｌｒｎ为问距，双面设置于Ｈ型钢腹板作为 ５５０ ＰＳａ－－７００ ＰＳａ之间，伸长率不小于１９％。桩径即预钻孔（或 抗剪键。该抗剪焊钉（圆柱头焊钉）的材料等级为Ｑ２３５，其他施 冲孔）的直径，常用尺寸为５５０ ｒｌｌｒｎ。钻孔需入岩一定深度，便于 工要求可按规范《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》进行。构造大样如 桩身嵌固于岩层中，钻孔形成后将Ｈ型钢桩插入钻孔中，用非收 图２所示。 收稿日期：２ｏｏ８—０４—２１ 作者简介：马捷（１９８０一），男，硕士，助理工程师，广州珠江外资建筑设计院，广东广州５１００６０ 钟演材（１９７７一），男，硕士，工程师，广州珠江外资建筑设计院，广东广州５１００６０ 李文雄（１９７９一），男，讲师，华南农业大学水利与土木工程学院，广东广州５１０６４２ 维普资讯 http://www.cqvip.com
・１２６・ 第３４卷第２７期 ２ ０ ０ ８年９月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＵＲＥ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．２７ Ｓｅｐ．２００８ 文章编号：１００９—６８２５（２００８）２７—０１２６—０３ 物探在地表探测煤矿采空区中的应用 申旭雅 摘要：简要介绍了天然电场选频和氡气测量两种物探方法的原理，通过分析已知采空区和未知区域的测量结果，说明 了综合物探方法是地表探测采空区的有效方法，从而推广物探法在地表探测煤矿采空区中的应用。 关键词：天然电场选项频，氡气测量，采空区，探测 中图分类号：Ｔ１ｊ４１２ 文献标识码：Ａ 山西省是煤炭大省，煤炭资源的开发利用，极大地推进了煤 １ 天然电场选频和氡气测量基本原理及工作方法 炭产区的经济社会发展，其中乡镇小煤矿由于井田面积小、技术 １．１基本原理 力量薄弱、开采方法相对落后，采后形成的采空区不规则且记录 天然电场选频是以大地电磁场为工作物源，利用岩石和土体 不全，直接影响到当地的经济建设和居民生产生活环境。鉴于煤 电学性质差异，测量地下岩性分界面对天然电磁场的反射信息， 矿开采后采空区难于用井工方法确定，因此在地表探测停产矿井、 从而探测不同深度的地质构造，达到解决地质问题的一种交流电 生产矿井无法用井工揭露的采空区为地质勘探工作提出了新任 勘探方法，是被动源大地测量的一种新方法。 务。实践证明，综合物探在地表探测煤矿采空区中有较好的效果。 顶与承台的连接问题，并满足实际受力要求，本工程用焊接钢筋 的方法实现桩顶与承台的连接。桩顶铺有厚度为４５ ｒＤ３ＴＩ的钢板 作为桩帽，先把桩顶部位的Ｈ型钢与钢板焊接，然后，在与Ｈ型 钢截面对应的位置上，６根直径２５ ｒｆｌＦｆｌ可焊钢筋融透对接焊于钢 板上，钢筋向上延伸，接近承台面时弯锚固定，钢筋伸入承台需不 小于锚固长度。 ４结语 该工程持力层为微风化花岗岩，结合工程特点与当地基础设 计、施工技术以及建筑场地的情况，设计使用嵌Ｈ型钢桩基础。 从设计角度考虑，嵌Ｈ型钢桩具有单桩承载力高、沉降小、群桩效 应弱等优点。从施工角度考虑，该桩具有众多优点，包括：桩身强 外直径 度高、自重轻，桩径小、开挖相对容易，质量易于控制；不易受土层 中孤石的干扰，能有效穿越土质成分复杂的覆盖层，并嵌入微风 化岩层；起吊运输及沉桩接桩方便。从经济角度考虑，该桩的施 工周期较短且费用合理（注：与国内相比，中国港澳地区土建材料 的费用在工程总费用所占的比重相对较低，而劳动力成本较高）。 嵌Ｈ型钢桩的承载力是由地基岩土条件和Ｈ型钢桩自身承载力 决定的。在设计过程中，既要考虑持力层强度与桩的嵌岩深度等 ａ剖回图 外部因素，也要考虑Ｈ型钢与水泥浆体结合力以及水泥浆体与岩 土体之间结合力等。 参考文献： ［１］ＧＢ ５０００７—２００２，建筑地基基础设计规范［Ｓ］． 图２ Ｈ型钢构造大样图 ３．４桩顶与承台的连接构造设计 一般的预制桩或灌注桩桩头构造需预留一定长度钢筋或钢 筋笼，用于桩头与承台的锚固连接。而嵌Ｈ型钢桩的桩芯骨架为 Ｈ型钢，与普通的桩顶与承台的连接方式并不相同。为了解决桩 ［２］王兴胜，宋攀登．预制桩在某厂房基础加固工程中的应用 ［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３（２３）：９３—９４． Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｃｋｅｔｅｄ ｓｔｅｅｌ Ｈ－ｐｉｌｅｓ ｉｎ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｗｏｒｋｓ ＭＡ Ｊｉｅ ＺＨＯＮＧ Ｙａｎ－ｃａｉ ＬＩ Ｗｅｎ－ｘｉｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ Ｈ－ｐｉｌｅ ｉｎ ｂａｓｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｓ，ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｅ ｈｓｏｃｋｅｔｄ ｅｓｔｅｅｌ Ｈ－ｐｉｌｅｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｅａｒｉｇ ｎａｐａｃｉｃｔｙ ｆｏ ｔｅ ｈｐｉｌｓ ｅｉｎ ａ ｐｒｏｊｃｔｅ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｄ．Ｔｈｅｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｄｅｔａｉｌ ｏｆ ｐａｅ ａｒｅ ｅ—ｄ ｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｌｅ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｃｋｅｔｅｄ ｓｔｅｅｌ Ｈ－ｐｉｌｓ，ｆＯｕｎｄａｔｉｅｏｎ ｗｏｒｋｓ，ｓｈｅａｒ ｓｔｕｄ 收稿日期：２００８—０４ ２６ 作者简介：申旭雅（１９７３．），女，太原理工大学硕士研究生，工程师，长治公路分局，山西长治０４６０００
