¿La implementación de la tecnología de cimentación compuesta de pilotes cortos de hormigón simple?
La tecnología de cimentación compuesta de pilotes cortos CFG es una nueva teoría de refuerzo de cimientos propuesta en base a las condiciones geológicas de construcción en el norte de mi país y en vista de las deficiencias existentes en la construcción de pilotes CFG ordinarios (denominados pilotes largos). ).
Solicitando la patente de invención en febrero de 1998, la Oficina Nacional de Patentes concedió la patente de invención en agosto de 2002, con el número de patente 98 125248.6. Después de años de práctica en la construcción, la promoción y aplicación de la tecnología de cimentaciones compuestas de pilotes cortos CFG ha logrado grandes avances y ha logrado buenos beneficios económicos, técnicos y sociales. El resumen es el siguiente.
1. Diseño y construcción
Tomemos como ejemplo los edificios 1# y 2# del área sur de la Casa de Descanso del Cuadro del Área de Beijing del Estado Mayor.
1.1 Descripción general del proyecto
Los edificios 1# y 2# del área residencial de cuadros jubilados del Estado Mayor del sur de Beijing están ubicados en Datun en las afueras de Andingmen, distrito de Chaoyang, en el este. lado de Anding Road, entre Dachuansi North Road y entre Xindian Road. Fue invertido y construido por el Departamento Administrativo del Estado Mayor, y los planos de construcción fueron diseñados por el Instituto de Diseño Arquitectónico del Departamento Administrativo del Estado Mayor.
Los edificios n.° 1 y n.° 2 en el lado sur tienen 24 pisos sobre el nivel del suelo y 2 pisos subterráneos. La longitud del edificio es de 37,2 m, el ancho del borde sur es de 24 m y el ancho del borde norte es de 36,1 m. Para los cimientos en forma de caja y la estructura de muro de corte, la elevación más o menos 0 equivale a la elevación absoluta de 44,12 m para el edificio 1# y 44 m para el edificio 2#. Según los requisitos de diseño, el valor de diseño de la capacidad de carga de la base es de 450 kPa.
1.2 Ingeniería geológica y condiciones hidrogeológicas
1.2.1 Perfil del estrato
Según el informe de estudio número 1014 del Beijing Survey and Design Institute, el suelo estratigráfico del El sitio propuesto se divide en capas de acumulación artificial, capas sedimentarias recientes y capas sedimentarias cuaternarias generales.
Capa de acumulación artificial: Se encuentran distribuidas en la superficie ① capa de suelo de relleno arcilloso limoso y ① capa de estiércol casero, con un espesor de 1,4 ~ 3,2 m.
Nueva sedimentación capa: ubicada en la capa de acumulación artificial A continuación, hay capas de arcilla limosa y limo arcilloso ② distribuidas en las direcciones noroeste y sureste del edificio propuesto Sur 2# en franjas.
Capa sedimentaria cuaternaria: Esta capa se ubica debajo de la capa de acumulación artificial y capa sedimentaria reciente, y está compuesta principalmente por las siguientes capas de suelo:
(1) Por debajo de una elevación de 38,20 ~40.38m Limo arcilloso, arcilla limosa ③ y limo arenoso, limo arcilloso ③1, ③ Es=6.6MPa, ③ ES = 1+1.
(2) Por debajo de la elevación de 35,57 a 36,83 metros, existen cuatro capas de arcilla limosa y limo arcillosa, cuatro capas de limo arenosa y limo arcillosa de media y baja compresibilidad, y cuatro capas de media y baja compresibilidad. alta compresibilidad de arcilla y cuatro capas de arcilla limosa pesada.
(3) Por debajo de la cota de 32,22 a 32,97 metros se encuentra la capa de arena media-fina. Hay una capa de arena fina limosa ⑤1 distribuida en la parte superior de esta capa. El espesor total de la capa de arena es de 3,40 ~ 3,90 metros.
(4) Por debajo de la elevación de 28,42 ~ 29,57 m, hay 6 capas de arcilla limosa y limo arcilloso, y 6 capas de arcilla y limo pesado. arcilla (1). Hay dos capas de limo y arena fina de baja compresibilidad, y limo arcilloso y limo arenoso.
(5) Por debajo de la elevación de 20,60 ~ 21,90 m, hay una capa de arcilla limosa ⑦ y una capa de arcilla, una capa de arcilla limosa pesada ⑦, una capa de arena fina limosa de baja compresibilidad y un suelo limo arcilloso y arenoso. ⑦ capa.
1.2.2 Descripción general del agua subterránea
La distribución de los niveles de agua subterránea en cada capa se muestra en la Tabla 1. En el caso de condiciones alternas de humedad y sequía, sólo el medio corrosivo C1 en la primera capa de agua subterránea en este lugar es débilmente corrosivo para las barras de acero en el hormigón armado.
Tabla de distribución de la capa de agua subterránea 1
1.2.3 Información relacionada sobre el diseño sísmico de edificios
Según los resultados de la exploración, el corte promedio dentro del rango de profundidad de 15 m de la capa de cobertura del sitio propuesto El valor de la velocidad de la onda de corte es υsm=240m/s. El tipo de suelo del sitio es suelo medio blando, el espesor de la capa de cobertura del sitio es superior a 80 m y la categoría del sitio de construcción es Categoría III.
Según el mapa de zonificación de intensidad sísmica del área de Beijing, la intensidad sísmica básica del sitio propuesto es de 8 grados.
En el diseño sísmico del área de Beijing, solo se considera el impacto de los terremotos recientes, y no hay posibilidad de licuefacción del suelo de cimentación en esta área.
1.3 Diseño del plan de tratamiento de cimentación
El principio de diseño es 1.3.1
Después de la corrección de profundidad, la capacidad de carga de la cimentación compuesta que cumple con los requisitos de diseño es no menos de 450 kPa. La débil capa subyacente cumple los requisitos de resistencia. El asentamiento final de los cimientos del edificio no será superior a 8 cm y el valor de inclinación deberá cumplir con los requisitos de especificación.
1.3.2 Base de diseño
"Informe de estudio de ingeniería geotécnica del Instituto de Estudios y Diseño de Beijing sobre el complejo residencial para cuadros jubilados en el área del Estado Mayor de Beijing" (Edificio 1#) , Edificio 2# lado sur), Ingeniería No. 98, modificación técnica 014.
El Instituto de Diseño Arquitectónico de la Oficina de Asuntos del Estado Mayor (JJ-2) mostró los planos de cimentación (tratamiento de cimientos) de la residencia del Retiro No. 1 del Estado Mayor Datun Sur y de la residencia del Retiro No. 1 del Estado Mayor Datun Sur. 2 residencia.
1.3.3 Selección del plan de tratamiento de cimientos
El informe del estudio propuso cuatro planes:
(1) El plan de cimientos naturales que utiliza un tratamiento de reemplazo de suelo poco profundo. Excave la capa 4, la capa 4 y la capa 4 de suelo arcilloso blando y profundice el fondo de la zanja a 32,20 ~ 32,70 m. La calidad del suelo de la capa de soporte es arena fina, arena limosa ⑤1, arena medio-fina ⑤. y luego use concreto plano de baja calidad o arena graduada. Compacte y rellene en capas según el diseño propuesto.
(2) En vista del hecho de que los edificios residenciales de gran altura propuestos son todos edificios individuales, las capas de suelo de cada edificio están distribuidas relativamente uniformemente y no hay conexiones de podio ni otras condiciones favorables, bajo la condición de que se cumpla el valor de deformación permitido de los cimientos del edificio de gran altura. Después de comparar el costo de los cimientos, se puede considerar profundizar el fondo de la zanja hasta una elevación de 34,00 m, sobre la cual se encuentran las capas de soporte de limo. arena fina ⑤1 y arena medio fina ⑤. El espesor de la ④ capa de arcilla limosa y limo arcilloso y de la ④ capa de arcilla y arcilla limosa pesada es de 1,20 a 1,50 metros. La uniformidad de la capa de suelo reservada se controla en función de los resultados generales de la perforación en el fondo del tanque. y luego se rellenó con concreto simple de baja elevación. La elevación de la base de diseño y el valor estándar (fka) de la capacidad de carga de los cimientos para este tratamiento de reemplazo del suelo es de 180 kPa.
(3) Adoptar la solución del pilote perforado
El valor estándar de la capacidad de carga del extremo del pilote qp y el valor estándar de la fuerza de fricción del suelo alrededor del pilote Los qs se calculan según los valores indicados en el informe de la encuesta.
(4) Adoptar la solución de cimentación de pilotes prefabricados.
1) Utilice pilotes de tubos de hormigón centrífugo pretensado de φ400 ~ 900 mm. La punta del pilote debe entrar en la capa de soporte de arena fina ⑧ de no menos de 0,50 m, y la capa subyacente es de guijarros y guijarros ⑧. Se recomienda que el valor estándar de la capacidad portante vertical de un solo pilote se considere de 1400 kN/raíz.
2) Para llevar a cabo la construcción de la base del pilote sin problemas, se recomienda perforar primero y luego perforar. La prueba del orificio piloto previamente perforado y el diámetro se determinan mediante el pilote de prueba. Al mismo tiempo, el agua subterránea debe descender por debajo de los 28,50 metros de elevación antes de la construcción para evitar el aumento de arena y el colapso del pozo durante la perforación previa y el apilamiento.
13 veces, entre las cuales los datos de observación 12 y 13 se muestran en la Tabla 3.
Tabla 3
Comparación técnica y económica y conclusión de 1.6
Basado en la comparación de precios de mercado en Beijing:
Opción (1) , todo el costo de reemplazo (espesor 3 metros) es 6.5438+0.4 millones de yuanes, y el asentamiento es mayor a 7 cm Opción 2, el espesor de reemplazo es de aproximadamente 2 m, más una expansión externa de 2 m, el costo es 6.5438+0.3 millones; yuanes, y el asentamiento es de más de 8 cm;;
Opción 3: Los pilotes moldeados en el lugar y el hormigón armado cuestan 850 yuanes por unidad, el costo total es de más de 2 millones de yuanes
Plan ⑤, base compuesta de pilotes largos CFG, costo unitario es 700 yuanes, costo total 6.5438+0,7 millones de yuanes;
Plan ⑥, base compuesta de pilotes cortos CFG, costo unitario de 550 yuanes, el costo total de construcción es de 654,38+0 millones de yuanes y el asentamiento es de menos de 8 cm.
Conclusión: A través de la comparación anterior, la cimentación compuesta de pilotes cortos CFG no solo puede ahorrar inversión sino que también cumple con los requisitos de diseño y es la solución óptima entre las opciones de comparación anteriores.
2. Desarrollar los correspondientes estándares de aceptación de calidad.
La calidad de construcción de la tecnología de cimientos compuestos de pilotes cortos CFG sigue estrictamente el "Código de aceptación de calidad de la construcción para ingeniería de cimientos de edificios" (GB50202-2002). Al mismo tiempo, basándonos en las características de construcción de los pilotes cortos CFG, hemos estipulado uniformemente las desviaciones permitidas para la aceptación de calidad de los pilotes cortos. Como se muestra en la tabla: desviaciones permitidas, cantidades de inspección y métodos de inspección de pilotes cortos de CFG (u hormigón simple).
Tabla 4
3 Investigación sobre el coeficiente de reducción de la capacidad portante del suelo entre pilotes de cimentación compuesta de pilotes cortos CFG
Generalmente, no hay perturbación ni compactación, y α es 1,0.
β suele ser 0,75~1,0, lo que tiene un amplio rango y un mayor impacto en los resultados del diseño. Si el valor es demasiado conservador, provocará mucho desperdicio.
Según el cálculo, el rango del valor β es 0,907≤β≤1,0 y el valor medio de β es 0,967.
Por lo tanto, se recomienda que el valor β del coeficiente de reducción de la capacidad portante del suelo entre pilotes sea 0,90≤β≤1,0. Cuando β=1,0, el rango de error entre la capacidad de carga calculada de la cimentación compuesta y el valor de la prueba de carga es 0 ≤ δ ≤ 4,13%.
Se recomienda que el valor de β en la fórmula (1) sea 0,90≤β≤1,0. Cuando no hay datos de prueba para el diseño de pilotes, el valor promedio también puede ser 0,967, o se puede utilizar un 0,95 ligeramente conservador.
4 Características y ventajas de los "pilotes cortos" frente a los "pilotes largos"
Llamamos a los pilotes CFG ordinarios "pilotes largos" y a los pilotes CFG cortos "pilotes cortos".
Después de casi dos años de análisis, demostración e investigación, inventamos la tecnología de cimentación compuesta de pilotes cortos CFG. La característica técnica de la tecnología de cimentación compuesta de pilotes cortos CFG es que la capa de soporte del extremo del pilote CFG se selecciona sobre la primera capa de arena u otra capa de suelo duro en el ritmo estratigráfico de Beijing, y su mecanismo de acción puede considerarse como un pilote de apoyo extremo. Para un pozo de cimentación de 7 a 8 m en un sótano de dos pisos, la longitud del pilote es generalmente de 2,50 a 5,0 m. El proceso de formación del agujero es un método seco en espiral largo o con pala Luoyang. Se utiliza un martillo pesado. Se utiliza una mezcla de CFG o concreto simple. El vibrador se usa para vibrar y compactar la pila en pilas. De manera similar, tomando como ejemplo los pisos 22 al 25 con un área de tratamiento de 1.000 m2, el costo del tratamiento de los cimientos es de sólo 350.000 a 500.000 yuanes, lo que puede ahorrar entre un 20% y un 60% en comparación con la "solución de pelo largo". Sus características más destacadas son: ahorro de dinero, buena calidad de construcción y poder cumplir con los requisitos de capacidad portante de diseño y asentamiento final.
En comparación con la tecnología de cimentación compuesta de "pilote largo", la tecnología de "pilote corto" tiene las siguientes diferencias:
(1) Ideología rectora del diseño: "pilote largo" significa "escaso teoría de los pilotes", es decir, escasa y larga, aprovechando al máximo el suelo entre los pilotes para soportar la carga vertical superior. Los "pilotes cortos" son "densos y cortos", y utilizan una tasa de reemplazo de área grande para que los pilotes soporten; más cargas verticales superiores, y los pilotes y el suelo trabajan juntos para cumplir con los requisitos de carga superiores. La tecnología de "pila corta" aprovecha las leyes del asentamiento de cimientos.
(2) Longitud de la pila: la longitud de las "pilas largas" es de más de 6 metros, y algunas incluso alcanzan entre 16 y 23 metros, mientras que la longitud de las "pilas cortas" es inferior a 6 metros.
(3) Tasa de reemplazo: la tasa de reemplazo del área de los "pilotes largos" generalmente no es superior al 10%, y la tasa de reemplazo del área de los "pilotes cortos" generalmente es superior al 10%, y algunos son tan alto como el 20%.
(4) Espaciado de pilotes: Generalmente, la distancia entre pilotes es de 3 a 6 veces el diámetro del pilote cuando se dispone "pilotes largos" y de 1 a 3 veces el diámetro del pilote cuando se dispone "pilotes cortos".
(5) Material CFG: el grado de resistencia del material CFG para "pilotes largos" es generalmente superior al C20, y se agrega más agente de bombeo el grado de resistencia de los materiales CFG para "pilotes cortos" generalmente es mayor; C10 y C15, sin mezclar, también pueden fabricarse con materiales de hormigón simple preparados con árido grueso.
(6) Longitud de los pilotes protectores: la longitud de los pilotes protectores para "pilotes largos" es generalmente de 0,5 a 0,7 m, y la longitud de los pilotes protectores para "pilotes cortos" es generalmente de 0,1 a 0,3 m. .
(7) Tecnología de construcción: las "pilas largas" adoptan tecnología superfluida, es decir, utilizan perforación rotativa de orificios largos para formar orificios, bombas de concreto inyectan materiales CFG en los pilotes o usan perforación con barrena larga para forme agujeros y haga vibrar el tubo sumergido para inyectar materiales CFG dentro de la pila; para "pilas cortas", utilice una barrena larga o una pala Luoyang manual para perforar agujeros, apisonar el fondo del agujero y luego verter CFG (u hormigón simple). y utilice un vibrador para apisonar la pila.
(8) Calidad de la construcción: La calidad de la construcción de los "pilotes largos" es difícil de garantizar, pero la calidad de la construcción de los "pilotes cortos" es fácil de garantizar debido a los pilotes cortos.
(9) Mecanismo mecánico: los "pilotes largos" son en su mayoría pilotes de fricción o pilotes de fricción en los extremos, y los extremos del pilote no necesariamente tienen una capa dura; los "pilotes cortos" son principalmente de apoyo en los extremos; Los extremos del pelo deben tener una capa dura, no una capa débil.
(10) Economía: El costo por unidad de área de tratamiento de las “pilas largas” es mayor, mientras que el costo de las “pilas cortas” es menor. Tomando como ejemplo la zona residencial de 12 pisos de gran altura para cuadros retirados del Estado Mayor en Beijing, la cotización mínima para el tratamiento de cimientos compuestos de pilotes cfg para cada edificio en el "plan de pilotes largos" es de 750.000 yuanes, y el "plan de pilotes cortos" "Plan de pilotes" es de 450.000 yuanes. Solo el costo del tratamiento de los cimientos es Un ahorro de 3,6 millones de yuanes equivale a una reducción de 10 yuanes por metro cuadrado del costo del área de construcción. Tomemos como ejemplo la comunidad de Beiyuan. El plano de pilote corto para un edificio solo cuesta 300.000 RMB, y el plano de pilote largo cuesta 800.000 RMB. Sólo el coste del tratamiento de los cimientos puede ahorrar 500.000 RMB por edificio. Hay 100 edificios de gran altura en el distrito. Sólo esto puede ahorrar 50 millones de yuanes.
5 ejemplos de ingeniería de aplicaciones
(1) Comunidad Beiyuan de Beijing 4-01#, 4-02#, 3-05#, 3-06#, 3-12#, 5 -13# (todos los dos pisos subterráneos,
(2) Edificios residenciales No. 1, 2, 4 y 5 en el lado sur del complejo residencial para cuadros jubilados en el área de Beijing del General Personal (2 pisos subterráneos, 1 y 2 pisos sobre el nivel del suelo) 24 pisos, 28 pisos sobre el nivel del suelo en el cuarto y quinto piso, estructura de muro de corte);
(3) Edificio 5, dormitorio del personal Datun de Beijing Compañía de Administración de Vivienda No. 1 (2 pisos subterráneos, 16 pisos sobre el suelo) estructura de pared);
(4) Edificio de apartamentos A y B de Beijing Jianguo (2 pisos subterráneos, 22-24 pisos sobre el suelo, corte estructura de la pared);
(5) Edificio del distrito de Chaoyang No. 302, comunidad Taiyangong Shaoyaoju, 24 pisos sobre el nivel del suelo y 3 pisos subterráneos;
(6) Edificio residencial 9#10# en la primera fase de Guangsha Times Home, Shifoying, distrito de Chaoyang, de los cuales el edificio 9 tiene 28 pisos sobre el suelo, 2 pisos bajo tierra, el edificio 10 tiene 2 pisos bajo tierra y 22 pisos sobre el suelo;
(7) La primera fase de la Comunidad Residencial Xinfadi es el sótano del Edificio 3, con 10~13 pisos sobre el nivel del suelo;
(7) p>
(8) Proyecto de tratamiento de cimientos para una producción anual de 25 millones Proyecto de metros cuadrados de paneles fonoabsorbentes de lana mineral en el lado este de Xia'an Road, Parque Industrial del Condado Autónomo Hui de Langfang Dachang;
(9) Beijing Haoting Garden 1 #Edificio residencial (2 pisos subterráneos, 16 pisos sobre rasante)
6 Análisis de Beneficios
6.1 Análisis de Beneficios Económicos
En comparación con los "pilotes largos", los "pilotes cortos" tienen un efecto notable en inversión en proyecto de ahorro.
La comunidad de Beijing Beiyuan tiene 7 edificios residenciales con 2 pisos subterráneos y 24-26 pisos sobre el suelo: 4 edificios residenciales de 28 pisos, Beijing Jianguo Apartment A y B, Beijing Haoting Garden 1#. Los edificios residenciales y otros edificios residenciales de gran altura con 2 pisos subterráneos y 22-24 pisos sobre el suelo, fueron diseñados originalmente con pilotes CFG, pero luego se cambiaron a pilotes cortos de concreto simple, la longitud del pilote es de 3.5-5.
Suponiendo que Beijing construye 500 edificios de gran altura con sótanos cada año, el uso de la tecnología de cimientos compuestos de "pila corta" puede ahorrar 300.000 yuanes por edificio, lo que puede ahorrar trabajos de ingeniería cada año. La inversión es de 65.438+5 mil millones de yuanes. Desde 1998 hasta el presente, la inversión del proyecto debería ahorrar no menos de 654,38+5 mil millones de yuanes, lo que puede explicarse como los logros técnicos de la cimentación compuesta de "pila corta".
6.2 Beneficios técnicos: De. A juzgar por los resultados prácticos del proyecto, las características y puntos de construcción antes mencionados, la calidad es fácil de controlar, la tasa de aprobación es del 100% y el período de construcción es corto, que es 1/4 ~ 1/2 más corto que otras construcciones. métodos.
6.3 Beneficios sociales: en comparación con los pilotes CFG, los pilotes largos se convierten en pilotes cortos, lo que ahorra el consumo de cemento, arena y grava, ahorra recursos naturales y ahorra mucha energía industrial; Las cenizas volantes residuales se utilizan como aditivo para el hormigón simple para resolver el problema de los desechos industriales.
6.4 Beneficios ambientales: durante la construcción de pilotes cortos de concreto simple, no hay polvo ni vibración, y es adecuado En particular, para la reconstrucción de la ciudad antigua, el hormigón simple se puede comprar a proveedores comerciales de hormigón, lo que no sólo ahorra costes, sino que también elimina la contaminación ambiental causada por la mezcla en el sitio de construcción, cumpliendo plenamente con los requisitos de la construcción ecológica.
7. Publicar o intercambiar artículos académicos
(1) Discusión sobre la aplicación de la tecnología de cimentación compuesta de pilotes cortos CFG en el tratamiento de cimientos de edificios de gran altura (Survey Engineering 1999 Número 4).
(Aplicación de la tecnología de cimentación compuesta de pilotes cortos CFG en el tratamiento de cimientos de una determinada comunidad ("Ingeniería de reconocimiento" Número 3, 2000)
(3) Cimentación compuesta de pilotes cortos CFG de diámetro desigual en una determinada comunidad Aplicación en edificios residenciales escalonados de gran altura (Suplemento de ingeniería de exploración de 2001)
(4) "Investigación sobre el coeficiente de reducción de la capacidad de carga del suelo entre pilotes de base compuesta de pilotes cortos CFG" (Exploración de 2003 Suplemento de ingeniería)
p>(5) "Aplicación de la tecnología de cimentación compuesta de pilotes cortos CFG en el tratamiento de cimientos de edificios de gran altura" (Quinta Conferencia Nacional de Intercambio de Registros de Ingeniería Geotécnica) Ordnance Industry Press, septiembre de 2000.
(6)6) Investigación sobre la ley de asentamiento de cimientos compuestos de pilotes cortos CFG (Revista del Instituto de Tecnología de Changchun (Edición de Ciencias Naturales) 2010003).
8. Conclusión y premios
En resumen, la tecnología de cimentación compuesta de pilotes cortos CFG está madura desde la teoría hasta la práctica de construcción en el sitio. Es la primera tecnología nacional y ha logrado importantes beneficios económicos. , beneficios sociales y ambientales.
Lo resumiremos y promoveremos cuidadosamente en todo el norte de China para que la tecnología de cimentación compuesta de pilotes cortos de CFG pueda lograr mejores perspectivas de aplicación.
El "Método de construcción de cimientos compuestos de pilotes cortos CFG (hormigón simple)" ganó el Método de Construcción Provincial de 2008, y el número del método de construcción es JSGF-119-2008. Y ganó el tercer premio del Premio al Progreso Científico y Tecnológico de la ciudad de Nantong y el primer premio del Premio al Progreso Científico y Tecnológico del Distrito de Tongzhou de la ciudad de Nantong. El "Proyecto de refuerzo de los cimientos de apartamentos Jianguo de Beijing" completado con esta tecnología ganó el primer premio del Premio de Estudio de Ingeniería Excelente de Construcción de Ingeniería de Materiales de Construcción de China (nivel ministerial) de 2002.
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