Resumen del trabajo de los técnicos de cimentaciones de pilotes de ingeniería de la construcción.
Una breve discusión sobre problemas comunes de calidad y métodos de tratamiento de pilotes de presión estática durante el proceso.
1. Introducción
El método de presión estática se construye a través de un método estático. prensa de pilotes. El mecanismo de hinca de pilotes utiliza el propio peso del martinete y el contrapeso en el marco para proporcionar fuerza de reacción para presionar el pilote en el suelo. Dado que este método tiene las ventajas de no producir ruido, vibración, impacto, etc., se adapta a los requisitos de la futura ingeniería geotécnica. Al mismo tiempo, los pilotes de tubos pretensados se utilizan generalmente como tipo de pilote. Tiene tecnología simple, calidad confiable y funciones de detección convenientes y de bajo costo. La combinación de los dos ha promovido en gran medida la aplicación de pilotes de tuberías de presión estática en Guangdong, por lo que se espera que se convierta en el producto estrella para el futuro desarrollo de cimentaciones de pilotes en Guangdong. Si bien la gente solicita las "Regulaciones técnicas para cimentaciones de pilotes de presión estática", también esperan tener una mejor comprensión del mecanismo de hundimiento de los pilotes de presión estática y su aplicación en la práctica de la ingeniería.
2. Mecanismo de hincado de pilotes por presión estática
Durante la construcción de hincado de pilotes, cuando la punta del pilote penetra en el suelo, el estado de tensión inicial del suelo original se destruye, provocando que el suelo debajo de la punta del pilote a La deformación por compresión del suelo produce la resistencia correspondiente a la punta del pilote A medida que aumenta la presión de penetración del pilote, cuando la tensión sobre el suelo en la punta del pilote excede su resistencia al corte, el suelo se deforma bruscamente y alcanza la falla final. El suelo El cuerpo producirá flujo plástico (suelo cohesivo) o compactación, movimiento lateral y arrastre hacia abajo (suelo arenoso). En la superficie, el suelo cohesivo se hinchará hacia arriba, mientras que el suelo arenoso será arrastrado hacia abajo y se hundirá. En lo profundo del suelo, debido a la presión de la capa de suelo suprayacente, el suelo se exprime principalmente en dirección horizontal alrededor del pilote, lo que provoca que la estructura del suelo cercana al pilote quede completamente destruida. Debido a la gran presión radiante, el suelo alrededor del pilote adyacente también está sujeto a una mayor perturbación. En este momento, el cuerpo del pilote inevitablemente se verá afectado por la resistencia a la fricción circunferencial del pilote y la resistencia de la punta del pilote causadas por la fuerte resistencia normal del suelo. Cuando la presión estática en la parte superior del pilote es mayor que la resistencia al hundir el pilote, el pilote seguirá penetrando y hundiéndose. De lo contrario, dejará de hundirse.
Al presionar pilotes, el suelo de cimentación se altera fuertemente y la resistencia al corte real del suelo alrededor del pilote es muy diferente de la resistencia al corte estática del suelo de cimentación. A medida que el pilote se hunde, se producirá un desplazamiento de corte relativo entre el pilote y el suelo alrededor del pilote. Debido a la resistencia al corte del suelo y la adhesión entre el pilote y el suelo, el suelo produce resistencia por fricción en la superficie alrededor del pilote. Cuando el suelo alrededor del pilote es duro, el plano de corte ocurre en la superficie de contacto entre el pilote y el suelo; cuando el suelo alrededor del pilote es blando, el plano de corte generalmente ocurre en el suelo adyacente a la superficie del pilote. se hunde, la resistencia al corte del suelo alrededor del pilote disminuye gradualmente hasta alcanzar la resistencia a la remodelación. En suelos arenosos, a excepción de la arena suelta, la resistencia al corte no cambia mucho. La resistencia a la fricción lateral del pilote de cada capa de suelo que actúa sobre el pilote no es un valor constante, sino un valor que disminuye significativamente a medida que el pilote continúa hundiéndose. La resistencia a la fricción en la parte inferior del pilote juega un papel importante en la resistencia al hundimiento del pilote. Su valor puede representar del 50 al 80% de la resistencia al hundimiento del pilote. Es directamente proporcional a la resistencia del suelo alrededor del pilote e inversamente proporcional a. la profundidad del hundimiento del pilote.
En suelos cohesivos, la resistencia a la compresión del suelo en la punta del pilote se reduce significativamente bajo la acción de la remodelación de perturbaciones y el exceso de presión estática de precipitación en los agujeros. En suelos arenosos, la resistencia a la compresión de la arena densa se reduce debido al efecto de relajación, y la resistencia a la compresión de la arena suelta aumenta debido al efecto de compresión. En cimientos de suelo en capas, la resistencia de los extremos del pilote en suelos duros también se verá afectada. por la capa de arcilla en el límite, cuando la capa de cobertura superior es suelo blando, la resistencia del extremo del pilote dentro de la profundidad crítica aumentará con la profundidad de presión en el suelo duro. Cuando el suelo blando subyacente es blando, la resistencia del extremo del pilote disminuirá a medida que aumenta la presión en el suelo duro dentro del espesor crítico.
Generalmente, la fricción del pilote se divide en tres zonas de arriba a abajo: la zona del orificio de la columna superior, la zona de deslizamiento media y la zona de compresión inferior. Aunque la duración de la pausa en el prensado del pilote debido a la conexión del pilote u otros factores durante la construcción no tiene un impacto significativo en la resistencia de la punta del pilote que continúa hundiéndose, tiene un impacto mayor en el aumento de la fricción lateral del pilote. La fricción del lado del pilote es El valor es proporcional a la longitud del intervalo y está relacionado con las características de la capa de suelo de cimentación. Por lo tanto, en el método de hundimiento del pilote de presión estática, la estructura y la posición de la conexión del pilote deben diseñarse razonablemente para evitarlo. dejando la punta del pilote en la capa de suelo duro para la construcción de la conexión del pilote.
3. Presión final y capacidad de carga última
Una vez completada la construcción de los pilotes de presión estática, la presión del agua intersticial en el suelo comienza a disiparse y la fuerza de consolidación del suelo disminuye gradualmente. Se recupera y el pilote superior se llena el área del orificio de la columna, la zona de deslizamiento del pilote central desaparece y la presión en la zona de compresión del pilote inferior disminuye. Sólo entonces el pilote comienza a obtener la capacidad de carga máxima en el sentido de ingeniería. A juzgar por una gran cantidad de prácticas de ingeniería, la capacidad de carga última final de pilotes de presión estática más largos en suelos cohesivos es mayor que la presión final durante la construcción de los pilotes. En algunas áreas de suelo blando con altos coeficientes de consolidación del suelo, los pilotes de presión estática son los últimos verticales finales. La capacidad de carga de un solo pilote obtenida mediante prensado de pilotes puede ser una o dos veces mayor que el valor de presión final. Sin embargo, para pilotes cortos en suelo arcilloso, la resistencia del suelo se recupera después de un período de tiempo. Aunque la resistencia a la fricción aumenta, el pilote. El cuerpo es corto debido al cuerpo del pilote corto, hay poca diferencia en la proporción de la resistencia a la fricción lateral con respecto a la capacidad de carga última del pilote, y la capacidad de carga última final no puede alcanzar la presión final del pilote. Por lo tanto, la presión final y la capacidad de carga última de los pilotes son dos conceptos diferentes. Algunos miembros del personal de diseño y construcción que inicialmente están expuestos a pilotes de presión estática a menudo los confunden. Los dos valores no son necesariamente iguales y están relacionados principalmente con la longitud del pilote, las propiedades del suelo alrededor del pilote y el suelo en el extremo del pilote, pero también existe una cierta conexión entre los dos. 4. Preguntas frecuentes
(1) Levantamiento de pilotes
Dado que los pilotes de presión estática son pilotes que exprimen el suelo, cuando hay una gran cantidad de pilotes en el sitio y la distancia entre pilotes Cuando están cerca, a menudo se quedan atrás. Los pilotes prensados aprietan y levantan los pilotes ya prensados. Especialmente en el caso de pilotes cortos, es fácil formar los llamados pilotes colgantes. Durante la prueba de carga estática de este tipo de pilote, el asentamiento inicial fue mayor y la curva más pronunciada. Sin embargo, cuando la punta del pilote alcanzó la capa de soporte, la capacidad de carga aumentó significativamente y la curva de asentamiento se volvió más suave. Esta es una curva típica. del cuerpo del pilote ascendente. Además del asentamiento excesivo de la carga estática, el levantamiento del cuerpo del pilote puede romper las juntas de los pilotes y hacer que las puntas del pilote se vuelvan huecas. Al mismo tiempo, aumenta en gran medida la fuerza de compresión horizontal sobre los pilotes circundantes, provocando que los pilotes se inclinen. y desviarse. Organice razonablemente la secuencia de prensado de pilotes antes de la construcción. Para el mismo edificio, generalmente se requiere presionar primero los pilotes en el centro del sitio, luego los pilotes circundantes presionan primero los pilotes con capas de soporte más profundas y luego presionan; montones menos profundos. Después de levantar el cuerpo del pilote, generalmente se usa represión para garantizar que la base del pilote se pueda usar normalmente, pero se debe tener precaución con las bases que soportan cargas horizontales.
(2) Problemas con los pilotes de presión con orificio piloto
Para evitar que el efecto de compresión del suelo entre los pilotes sea demasiado grande o que el suelo sea demasiado duro para acortar los pilotes, Los orificios piloto se utilizan a menudo durante la construcción. El proceso de prensado de pilotes consiste en perforar primero un orificio con un diámetro ligeramente menor que el del pilote de tubería, y la profundidad es (2/3 ~ 1) L de la longitud del pilote, y luego presione la pila de tubos hacia abajo a lo largo del orificio previamente perforado. Los agujeros guía deben guiarse y presionarse con presión, y el intervalo entre ellos no debe ser demasiado largo, de lo contrario, el agua se acumulará en los agujeros. Primero, la tierra al final de la pila se ablandará. habrá un cierto espacio en el fondo del agujero. En segundo lugar, el agua acumulada escapará hacia la pared exterior del pilote. La resistencia a la fricción lateral del pilote se debilita.
Para pilotes de presión con orificio piloto en suelos relativamente duros, habrá un fenómeno en el que la punta del pilote no puede alcanzar el fondo del orificio piloto. Una vez completada la construcción, el agua se acumulará en el fondo del orificio. ablandar el suelo, provocando que la capacidad de carga no cumpla con los requisitos de diseño.
(3) El extremo del pilote no está sellado correctamente
Cuando hay un espacio en la punta del pilote, la presión de la diferencia en la altura del agua subterránea puede hacer que el agua fuera del pilote se ingrese a la cavidad del tubo del pilote a través del espacio. Si hay un espacio cerca de la punta del pilote, la calidad del suelo es fangosa, que se ablanda fácilmente cuando se expone al agua, lo que afecta directamente la capacidad de carga de los pilotes. La calidad de la soldadura de la zapata no requiere espacio ni desalineación entre la zapata y la placa final, y se garantiza que la soldadura esté completa y libre de poros. La soldadura debe realizarse de manera simétrica y el tiempo de extracción de la soldadura debe controlarse adecuadamente. Una vez completada la soldadura, debe enfriarse naturalmente durante aproximadamente 10 minutos antes de soldar, porque la soldadura a alta temperatura se vuelve quebradiza cuando se expone al agua y es propensa a estallar. agrietamiento. Una medida técnica de recuperación más eficaz en ingeniería es utilizar el método de hormigón relleno, es decir, inmediatamente después de aplicar presión al pilote de tubería, se vierte hormigón de piedra fina C20 con una altura de aproximadamente 1,2 m en el sello inferior. para que el extremo del pilote no tenga fugas y la presión del agua cerca del extremo del pilote esté equilibrada. El suelo en el extremo del pilote soporta una presión trifásica y la capacidad de carga puede permanecer estable.
(4) Grietas en la parte superior (inferior) del pilote
A medida que las máquinas de hinca de pilotes se hacen cada vez más grandes, con un peso máximo que alcanza los 6800 KN, para suelos más duros, la tubería El pilote aún puede presionarse por debajo de la elevación de diseño, bajo represión repetida, el cuerpo del pilote tubular generará una fuerte tensión lateral. Si el pilote todavía está equipado con estribos como de costumbre, el concreto en la parte superior del pilote no tendrá suficiente. resistencia a la tracción para agrietarse, lo que resulta en grietas verticales, lo que traerá grandes dificultades para el tratamiento.
Otra situación es que el pilote de tubería ingresa repentinamente a la capa resistente desde la capa de suelo blando sin pasar a través de la capa de transición, la presión del aceite del martinete aumenta rápidamente y la fuerza de impacto instantánea sobre el cuerpo del pilote también puede causar fácilmente la caída. La parte superior del pilote se agrieta si la capa de sujeción dura es desigual. La zapata del pilote no se pegó al suelo, lo que provocó que la cabeza del pilote se rompiera y se rompiera. La presión del aceite del martinete volvió a caer. era inestable Al medir la longitud del pilote usando el alambre colgante, se encontró que era más corto que la parte que estaba insertada en el suelo. En términos de tratamiento, la forma de la punta del pilote se debe mejorar de antemano (la punta del pilote cónica es fácil de deslizar) y luego se debe usar lechada a presión para unir el concreto roto en la parte inferior del pilote y el soporte de diseño. la capacidad debe reducirse adecuadamente.
(5) Excavación de pozos de cimentación
A medida que los pilotes de presión estática se utilizan gradualmente en edificios de gran altura, la excavación de pozos de cimentación es inevitable. Se debe considerar si es necesario cerrar la excavación primero y luego hundir los pilotes en función de la profundidad de la excavación. No es aconsejable excavar mientras se hincan pilotes. Se debe considerar la simetría y la uniformidad al hincar los pilotes primero y luego al excavar. Si se excava en el medio y se amontona la tierra alrededor, se producirá una gran diferencia de altura entre el entorno y el centro. del suelo y, al mismo tiempo, se producirá una presión de poros excesiva y vibración. Los pilotes de tubería se inclinarán o romperán, por lo que es esencial formular un plan de excavación razonable para el pozo de cimentación.
5. Conclusión
El mecanismo de hundimiento de pilotes de presión estática es muy complejo y depende de la calidad del suelo, la disposición de las capas de suelo, el espesor de la capa de suelo duro, el número de pilotes, el espaciamiento de los pilotes, secuencia de construcción, progreso, etc. Relevante, se necesita más investigación. También existen diversos problemas que surgen durante la construcción de pilotes de presión estática. La solución más común es aumentar la presión final y realizar una represurización. A menudo, después de que se descubre que un pilote no está calificado después de una prueba de carga estática, se agrega una prueba de carga estática o una prueba de deformación grande para determinar la distribución del número de pilotes no calificados en un rango más amplio. A veces se ha excavado el pozo de cimentación y se ha cortado la posición de la cabeza del pilote. Es difícil determinar la posición. El martinete se ha retirado del sitio y es difícil reprimir o reparar los pilotes. En este caso, se deben tomar otras medidas para hacer frente a los pilotes no calificados, como refuerzo de lechada, descenso de los pilotes, etc. Normas de capacidad de carga de los pilotes o plataforma de tapa expandida, etc. Se cree que con el enriquecimiento continuo de la práctica de la ingeniería, se pueden proporcionar más materiales para la formulación de regulaciones sobre pilotes de presión estática.