工字桩支护.doc

预应力钢筋混凝土
工字型桩在基坑围护中的应用

温州市基础工程协会
二0一二年十月
一、开发背景
温州地区的软土特性在全国沿海的软土地基中属于较典型的，其近地表为巨厚、高含水率、高敏感的不透水淤泥层，一经扰动，短期内很难恢复强度。如今的温州，城市建设日新月异，建筑基坑越来越多，但基坑施工中存在着较高的风险、而且，施工成本也高。基坑设计、施工中的新技术开发、使用、推广相对还是滞后。协会本着针对温州地区地层特点，探索开发安全可靠、施工可行，且工效高、围护成本低的新技术，对推动我市岩土工程技术发展具有意义深远。
二、 现有技术的优劣点
目前常用基坑围护桩墙做法：钻孔灌注排桩、 SMW工法、 T（工）形桩围护墙，而地下连续墙一般用于深大基坑、地铁工程等。
1）钻孔灌注排桩：工艺成熟、设备轻巧、设计方便、安全可靠，工序多、工期长、噪音大、泥浆污染、造价高。
2）SMW工法：速度快、低噪音、无泥浆污染、型钢可回收、止水帷幕效果好，比钻孔桩做法节约10% （正常），不过，工字钢租赁费高，常接近甚至超出钻孔桩、回收繁琐，常因地下室施工完成及周边环境影响造成型钢回收工作相当困难甚至难以回收等出现造价抬高或经济纠纷问题、型钢起拔影响周边环境。
3）T（工）形桩：采用T（工）形预制构件，其桩身质量可靠、工序简单、不需回收； 桩墙二合一、施工速度快，占用范围面积小；无（少）挤土，无（低） 噪音，无泥浆外运等环境污染等问题。桩墙造价比钻孔桩做法节约20% 左右，比SMW工法节约15%左右。

三、工（T）形桩围护墙做法简介
1）工艺原理：采用大功率强力搅拌桩机进行水泥土搅拌形成流塑状。

2）水泥土初凝前植入 T（工）形围护桩，水泥土凝结后与桩共同形成复合止水挡土围护桩墙结构。

3）强力水泥搅拌具有双重功效：其一是形成帷幕起挡土止水功效；其二松动土体引孔作用，搅拌松动土体，确保顺利植入预制钢筋混凝土T（工）形围护桩。
4） 工字桩围护墙常用布置形式

四、工字形桩与钻孔桩对比
1）工（T）形桩桩身刚度大，抗弯强度高(相当直径800钻孔桩)。
2）工（T）形桩受力配筋分布于两端，而圆桩常规圆周分布，T（工）形桩受力配筋抗弯功效高。

工（T）形桩与钻孔桩技术指标与经济比较
桩 型
截面积m2（坑深9m内）
同等配筋的抗弯强度
同等抗弯强度下的含钢量
同等抗弯强度下的砼量(800径)
支护选价
工字型桩
0.17-0.1865
1.3
0.8
0.62
0.8
钻孔桩
0.5024
1
1
1
1

工字桩为预制构件，桩身质量可靠、工序简单、无需回收。无（低）噪音、无泥浆外运、环境污染等问题。工效快，每台套设备每天可完成6～10根桩（包括帷幕施工）围护桩墙占用范围面积小，有利节约用地及减少影响周边环境。围护桩墙综合造价要比钻孔桩做法节约20%左右，就桩与桩相比要比钻孔桩节约30%左右。

五、 工字形桩与SMW工法比较
工字桩围护墙刚度大，工字桩极限弯矩1100KN·M，700型钢极限弯矩750KN·M。
1)工字桩一次性投入，无后期型钢回收、孔洞注浆繁琐工序，及回收影响周边环境之缺点。
2)不存在因工期延误而增加租赁费用成本之缺点。
3)不会因地下室已经施工完成及周边环境条件影响造成型钢回收工作相当困难甚至难以回收等出现造价抬高或经济纠纷问题。
4)正常情况下其围护综合费用要比SMW工法节约15%左右。

六、 工（T）字形桩适用范围
1)适用于各种地质情况下的基坑围护工程，尤其适合土质差，需要桩墙围护的深浅基坑工程中。
2)强力搅拌功能配备较大功率及输出扭矩能搅拌常见土性较好的粘性土和砂性土，适用性大大扩展。
3)适用于旧城区狭窄环境基坑工程，可紧贴已有建筑物或围墙打设围护桩，解决传统桩机无法施工的难题。
七、工（T）形桩制作
1)专业资质厂家生产，采用高强度预应力钢棒1420MPa、C50以上混凝土、高温蒸汽养护、三天可脱模吊装运输、质量可靠。
2)产品形式

工（T）形桩制作流程示意

八、 预制钢筋混凝土工（T）形桩的设计
1)工字形桩配筋及承载力
2)大翼缘弯矩值范围350～1000KN·M，小翼缘250～700KN·M
3)桩身抗剪承载力范围250 ～400KN.
4)根据桩身及接桩实体弯剪试验结果完全符合理论计算结果

5)计算模型
工（T）形桩围护围护桩墙可结合内撑围护、排桩结合土锚围护、双排桩门架围护、排桩复合土钉墙围护、悬臂排桩围护等等。
以上围护体系的受力、变形、稳定分折应该与传统钻孔桩围护是相同的，无非是圆桩截面改为T(工)桩截面，在实际计算时将T(工)桩截面刚度换算成等效圆形截面刚度即可。因而现行的设计计算规范(规程)、计箅方法、计算程序都是适用的。
运用现行的计算机商用程序，如北京理正 、同济大学的启明星软件、浙江大学的基坑围护大全软件、等进行分析。

8