大直径人工挖孔扩底桩的设计

大直径人工挖孔扩底桩的设计

De sign of Manually Excavated Large Diameter Pile s With Enlarged Ba sement

郭英民

(石家庄电业设计研究院, 河北　石家庄　050051)

摘要:文章介绍人工挖孔扩底桩的计算方法, 并提出桩身设计与构造要求, 在地基稳定且承载力较高的情况下, 采用人工挖孔扩底桩修建荷载较大、多层框架结构的变电站建筑, 可与高层建筑一样取得质量好、工期短、沉降小、造价低的效果。

关键词:变电站; 建筑; 桩基; 设计

Abstract :This paper introduces the calculation of manually ex 2cavated large diameter piles with enlarged basement , the re 2quirements of their design and structure. In cases of stable and higher bearing capacity of the foundation , with this kind of piles , any multi -floor skeleton structure building for substation with heavier loading can be built in good quality , short time , low settlement , and low cost , as well as for high buildings. K eywords :substation;building ;piled foundation ;design

中图分类号:TU271. 1文献标识码:B

文章编号:1001-9898(2001) 05-0046-04

1　概述

人工挖孔扩底桩, 又称大直径扩底墩(以下简称扩底桩) , 是我国近十几年在高层建筑中应用较多的灌注桩桩型, 它的受力性能介于桩基与天然地基之间, 其通过埋在土中的一根承受垂直荷载的圆形大柱, 把荷载传递到深层坚实的土层, 是以端承力为主、摩擦为辅的桩基, 见图1。

近年来, 市区变电站建设项目较多。受城市规划和地价因素的影响, 市区变电站大多采用全封闭组合电器(GIS ) 设备, 并采用楼式布置。这类变电站GIS 设备的楼面活荷载标准值达15kN/m 2, 并要求建筑物层高大、跨度大。该建筑物一般采用3层或4层现浇框架结构, 并具有柱子数量少, 而单柱荷重大的特点, 类似于高层建筑, 适用一柱一桩的扩底桩基础形式。石家庄电业设计研究院设计的多层框架结构GIS 变电站中多采用该种基础。本文结合实际设计, 介绍扩底桩的设计过程

。

收稿日期:2001-06-11

图1　人工挖孔扩底桩立面图

2　扩底桩的设计过程2. 1　扩底桩的勘察要求

扩底桩对勘察的要求包括:对于一般的地质条

件, 可按勘察规范中对端承桩的要求进行; 当地质条件复杂时, 宜在每个桩位布置一个勘探点; 勘察深度应达到桩端以下3倍扩大头直径; 场地地震烈度大于7度的地震区, 应查明持力层以及持力层下一定深度范围内的下卧层对地震的敏感性; 桩身穿过不良土层时, 必须对挖孔成桩的可能性做出评价; 查明地下水埋置深度、水位变化幅度, 以及水对混凝土侵蚀的可能性等。2. 2　桩的长度和承载力

扩底桩的长度取决于地层构造和上部结构重量。支撑在硬塑—可塑土层上, 扩底后可达到2000

作者简介:郭英民(1965-) , 男, 高级工程师, 主要从事变电站的土建设计工作。

・46・

kN 左右。2. 3　桩身截面设计

应选择以下岩土层作为扩底桩的持力层:微风化至中等风化岩石类土; 透水性较小的中密以上的碎石粘土或砾石粘土层; 地基承载力大于200kPa 的硬粘土层; 持力层厚度大于1～1. 5倍扩大头直径且无软弱下卧层。

a. 桩底支撑在微风化至中等风化岩层上, 只考

根据上部荷重确定扩底桩桩身截面。设计中假定作用于桩顶的弯矩(柱传来) 在桩与连梁间按抗弯线刚度进行分配, 当柱下有基础梁且基础梁的线抗弯刚度大于扩底桩的线抗弯刚度5倍以上时, 桩顶可只考虑轴向力和水平力的作用[1]。此时桩身按轴向受压进行计算, 即每根桩仅承受垂直荷载, 不承受弯矩, 由风荷载和垂直荷载引起的弯矩均由框架柱与基础梁共同承受。

由于砼的抗压强度大于地基强度, 因而采用变截面桩(扩大头) 在经济上是合理的。变截面桩的桩身截面积和桩底截面积可分别用式(1) 、式(2) 求得。

γ(1) A 1≥0N /f c

A 2≥(N +G ) /f

(2)

虑桩底支撑力, 不计算桩周的摩阻力。主要由于扩底桩支撑在岩层上, 孔底清渣有保证, 受荷后桩的沉降量很小, 覆盖土层的压缩模量与基岩的压缩模量两者相差很大, 穿过土层的桩壁摩阻力不可能充分发挥, 故不考虑桩身与土层的摩阻力。桩底埋入支

撑岩的深度为(0. 5～1. 0) d (d 为非扩大头处桩径) , 应根据具体的地质情况来确定。

b. 桩底支撑在强风化岩层上, 计算桩基的垂直

承载力时, 考虑桩周摩阻力和桩底承载力。计算摩阻力时, 考虑护壁厚度取桩的外径, 但从有关资料及试验结果得知, 桩底处土层受压后收缩, 桩底以上1. 0d 范围内土体形成受拉区, 以及扩大头处土体

式中　A 1———由砼强度决定的桩截面积

A 2———由地基强度决定的桩底截面积

γ——建筑桩基重要性系数, 一级建筑1. 2, 0—

二级建筑1. 1, 三级建筑1. 0N ———柱顶轴向压力设计值G ———扩底桩的自重f c ———砼的轴心抗压强度设计值

f ———桩端持力层的端阻力标准值

松动, 为此, 扩大头部分及以上1. 0m 范围内不计桩周摩阻力。桩底埋入持力层的深度不小于0. 5m 。

c. 柱底支撑在硬土层(如粘性土或砂类土) 上时, 计算桩垂直承载力, 考虑桩身的摩阻力和桩底的支撑力。桩底埋入持力层的深度不小于1. 5m 。2. 4. 2　挖孔扩底桩的竖向承载力的计算

由于桩身和桩底截面积不等, 需用扩大头来过

渡。考虑到由于基底反力较普通刚性基础大, 且由施工实践表明, 采用这种突变扩大头形式, 很难对扩大端侧面土层进行支护。当土质较软或地下水量充裕时, 往往易在扩大处塌方, 所以改用逐渐变径的扩大头形式, 见图2

。

大直径扩底桩的竖向承载力计算与大直径灌注桩的计算方法基本相同, 需注意的是:当桩长小于6m 或在有效桩长范围内人工回填土厚度超过桩长的60%时, 承载力计算可不考虑桩身侧面与土体的摩

阻力; 当墩身长度小于6m 时, 承载力中不考虑墩身周边的摩阻力; 当考虑墩身周边的摩阻力时, 不考虑护壁的作用。

扩底桩的竖向承载力标准值的计算公式为:

ψsi q sik l si +ψQ U K =Q SK +Q P K =U ∑p q pk A P (3) 其竖向承载力设计值计算公式为:

R =ηSP Q U K /γSP

式中　Q U K ———单桩竖向极限承载力标准值

Q SK ———单桩总极限侧阻力标准值Q P K ———单桩总极限端阻力标准值U ———桩身周长

(4)

L /H =1∶2　H 1=150～300mm 　L /H =1∶4　H 1=150～300mm

(a ) 桩底土质较好时　　　　　(b ) 桩底土质较差时

ψsi ———大直径灌注桩侧阻力尺寸效应系数,

见文献[2]表5. 2. 9-2

ψ——大直径灌注桩端阻力尺寸效应系数, p —

见文献[2]表5. 2. 9-2

・47・

图2　逐渐变径的扩大头形式

2. 4　单桩垂直承载力计算2. 4. 1　扩底桩持力层的选择

q sik ———桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值,

一般由勘察报告提供

q pk ———桩径为800mm 的极限端阻力标准

值, 一般由勘察报告提供

l si ———穿越第i 层土的桩长A P ———桩端面积

R ———单桩竖向极限承载力设计值

η——桩的侧阻端阻综合群桩效应系数, 见SP —

文献[2]表5. 2. 3-1γSP ———桩的竖向承载力抗力分项系数, 对于大直径扩底桩取1. 65

2. 5　桩水平承载力的计算

桩的水平承载力影响因素很多, 如桩的截面刚度、材料强度、桩侧土质条件、桩的入土深度、桩顶约束情况等。作用于桩顶的水平荷载, 可按由连梁连接的各柱水平荷载的平均值计算。当水平荷载较大, 可设整体基础底板, 将水平荷载传到左右各一跨范围内的桩共同承担。当桩身配筋率μ

根据我国的国情和挖孔扩底桩的特点, 目前国内的扩底桩多为人工开挖方式。为了确保扩底桩施工过程中的安全, 设计中应根据地质情况确定进行护壁的设计, 以防止土体的坍滑。一般情况桩径在1200mm 以内其护壁厚度上部≥150mm , 下部≥75mm , 护壁内等距放置

图3　

护壁模板图

图4　护壁配筋图

根据工程需要采用, 但不小于0. 8m 。

b. 扩底桩基础应尽可能一柱一桩。在伸缩缝或抗震缝处, 不宜作沉降缝, 采用双柱合用一桩, 上部柱垂直力由承台传递。当需采用一柱两桩时, 两桩中距应不小于3倍桩身直径, 且两桩扩大头间净距不小于1. 0m 。

c. 由于桩底扩大端直径加大, 致使桩底接近或相碰时, 可将2个桩底的标高互相错开, 即一根桩进入持力层深点, 另一根进入持力层浅点, 高差值在一倍扩大头直径以上。根据试验结果来看, 对桩的承

载力的影响很小, 根据理论分析2根桩之间的净距

的情况下, 也不会造成护壁因自重而沉裂。护壁砼

大于0. 5m , 二者之间互相影响可以忽略不计。

标号不得低于C20, 每节护壁高度及其构造见图3、

d. 桩的扩底直径D 与桩身直径d 之比不应大

4。当土质较好时护壁内可不配筋。护壁做成上小

于3。为了提高桩的承载力, 不论桩底有无扩大头,

下大形成锯齿形台阶即可防止孔壁塌陷, 起防护作

桩底应挖成锅底形, 锅底中央比四周低0. 2m , 由试

用又可供操作人员上、下蹬踏, 护壁砼达到1MPa ,

验可知锅底形的桩底可以提高承载力20%以上。

常温下约24h 方可拆模。

e. 扩底桩应在纵、横方向用连梁拉接, 连梁截面

从化纤、滨河等几个变电站看, 在桩长10m 左

宽度不小于200mm , 高度一般为(1/10～1/15) L , L

右, 桩长范围无不利土层, 周围环境较好时, 可根据

为桩基础间中距。配筋按拉力为被连接桩上柱最大

现场情况和当地施工经验确定护壁的设置。在完成

轴向力的0. 1倍计算。

的几个工程中, 仅在新华变电站由于局部有砂层而

f. 扩底桩顶部应设桩帽, 桩帽和连梁应在同一

进行了护壁支护。

标高并能锚固和连接桩、柱和连梁。桩帽的平面每

2. 7　桩身的构造

边应大于桩边不小于200mm 。桩帽厚度不小于

a. 桩芯砼标号不低于C15, 一般为C20,

桩径可

1000mm , 上下及侧边配以

钢筋。当有基础梁时可不另设桩帽。

g. 桩身的最小配筋量对于不需抗弯筋即可承受桩顶水平力的桩, 桩的配筋率可取0. 65%～0. 2%。对有抗震设防的房屋, 角柱或剪力墙下的桩其配筋率宜适当增多。对于人工挖孔扩底桩, 其主要表现为端承桩, 作用于桩身的竖向力沿深度递减很小, 桩长一般不大, 一般为通长配筋。

h. 箍筋采用螺旋箍或封闭单箍, 一般为

桩基施工完毕, 应根据国家规范进行测桩。扩底桩

对施工质量要求较高, 因为一旦桩基出现缺陷, 将很难修复, 这就要求勘察、设计、监理、施工等各方通力配合, 严把质量关, 及时解决各个环节出现的问题。

石家庄地区地下水埋藏较深, 且上部土层多带有湿陷性和高压缩性, 设计楼面荷载较大的变电站时, 采用扩底桩可达到扬长避短的效果。据测算, 扩底桩基础造价比其他基础形式节约20%以上。近几年, 石家庄电业设计研究院相继在化纤、滨河、新华、大马变电站等工程中采用了扩底桩基础, 这些工程都以施工完毕或已投运, 并已取得良好的社会和经济效益。

扩底桩具有承载力高、结构传力明确、桩孔质量易检查、施工速度快、机械设备简单、造价低廉并适用于场地狭窄情况等优点, 相信会越来越受到人们的青睐。

参考文献:

[1]　DB13(J ) 05-94, 河北省建筑结构设计统一技术措施[S].[2]　J G J94-94, 建筑桩基技术规范[S].

扩底桩设计阶段和施工阶段对地质勘察要求较

为严格, 所以勘察单位应提供准确翔实的地质资料。(上接第27页) ((X B2+X F2) //(X NL2+X NS2) )

X 0∑=X MS0+X ML0+X NL0+X NS0

对于非故障相的电流计算如下:

2

I B =αI A1+αI A2+I A0αI 2

=αI A1--X 2Σ+X 0ΣX 2Σ+X 0Σ

X 2α) I =(α-X 2Σ+X 0ΣA12

I C =αI A1+αI A2+I A0

2

α=αI A1--X 2Σ+X 0ΣX 2Σ+X 0Σ2α) I A1=(α-X 2Σ+X 0Σ

将系统参数代入上述有关公式, 可以得出:

=×0. 168∠

X 2Σ+X 0Σ0. 34+0. 82

-27. 6°=-0. 049∠-27. 6°

I A0=

有名值为:-0. 049×502∠-27. 6°=-24. 6∠-27. 6°A

所以,110kV 线路中流过的零序电流有名值

) =-73. 8∠-27. 6°为:3×(-24. 6∠-27. 6°A

220kV 站主变压器感受110kV 侧零序电压

为:

U M0=3×0. 06×0. 049=0. 009kV

有名值为:=1. 02kV

一般情况下,220kV 站主变压器零压闭锁零序过流保护定值一次值为:零压闭锁值在3kV 左右, 零序过流不低于400A ,110kV 线路零序保护定值不低于200A 。3　结论

I A1=

E E E ==

X 1Σ+(X 2Σ//X 0Σ) j (0. 35+0. 24)

=0. 168∠-27. 6°

j0. 59

有名值为:0. 168×502∠-27. 6°=84. 3∠-27. 6°A

-X I I A2==×0. 168∠

X 2Σ+X 0Σ0. 34+0. 82

-27. 6°=-0. 119∠-27. 6°

通过以上分析, 认为:

a. 缺相期间, 如果非故障相线路的电流不越

限, 而且在变压器的可用容量之内, 是可以在较短时间内缺相运行的。

b. 为保证重要用户供电, 在一相断线故障时,

有名值为:-0. 119×502∠-27. 6°=-59. 7∠-27. 6°A

如果保护定值取得合适, 是可以合环倒另1条110kV 线路供电的。

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大直径人工挖孔扩底桩的设计

De sign of Manually Excavated Large Diameter Pile s With Enlarged Ba sement

郭英民

(石家庄电业设计研究院, 河北　石家庄　050051)

摘要:文章介绍人工挖孔扩底桩的计算方法, 并提出桩身设计与构造要求, 在地基稳定且承载力较高的情况下, 采用人工挖孔扩底桩修建荷载较大、多层框架结构的变电站建筑, 可与高层建筑一样取得质量好、工期短、沉降小、造价低的效果。

关键词:变电站; 建筑; 桩基; 设计

Abstract :This paper introduces the calculation of manually ex 2cavated large diameter piles with enlarged basement , the re 2quirements of their design and structure. In cases of stable and higher bearing capacity of the foundation , with this kind of piles , any multi -floor skeleton structure building for substation with heavier loading can be built in good quality , short time , low settlement , and low cost , as well as for high buildings. K eywords :substation;building ;piled foundation ;design

中图分类号:TU271. 1文献标识码:B

文章编号:1001-9898(2001) 05-0046-04

1　概述

人工挖孔扩底桩, 又称大直径扩底墩(以下简称扩底桩) , 是我国近十几年在高层建筑中应用较多的灌注桩桩型, 它的受力性能介于桩基与天然地基之间, 其通过埋在土中的一根承受垂直荷载的圆形大柱, 把荷载传递到深层坚实的土层, 是以端承力为主、摩擦为辅的桩基, 见图1。

近年来, 市区变电站建设项目较多。受城市规划和地价因素的影响, 市区变电站大多采用全封闭组合电器(GIS ) 设备, 并采用楼式布置。这类变电站GIS 设备的楼面活荷载标准值达15kN/m 2, 并要求建筑物层高大、跨度大。该建筑物一般采用3层或4层现浇框架结构, 并具有柱子数量少, 而单柱荷重大的特点, 类似于高层建筑, 适用一柱一桩的扩底桩基础形式。石家庄电业设计研究院设计的多层框架结构GIS 变电站中多采用该种基础。本文结合实际设计, 介绍扩底桩的设计过程

。

收稿日期:2001-06-11

图1　人工挖孔扩底桩立面图

2　扩底桩的设计过程2. 1　扩底桩的勘察要求

扩底桩对勘察的要求包括:对于一般的地质条

件, 可按勘察规范中对端承桩的要求进行; 当地质条件复杂时, 宜在每个桩位布置一个勘探点; 勘察深度应达到桩端以下3倍扩大头直径; 场地地震烈度大于7度的地震区, 应查明持力层以及持力层下一定深度范围内的下卧层对地震的敏感性; 桩身穿过不良土层时, 必须对挖孔成桩的可能性做出评价; 查明地下水埋置深度、水位变化幅度, 以及水对混凝土侵蚀的可能性等。2. 2　桩的长度和承载力

扩底桩的长度取决于地层构造和上部结构重量。支撑在硬塑—可塑土层上, 扩底后可达到2000

作者简介:郭英民(1965-) , 男, 高级工程师, 主要从事变电站的土建设计工作。

・46・

kN 左右。2. 3　桩身截面设计

应选择以下岩土层作为扩底桩的持力层:微风化至中等风化岩石类土; 透水性较小的中密以上的碎石粘土或砾石粘土层; 地基承载力大于200kPa 的硬粘土层; 持力层厚度大于1～1. 5倍扩大头直径且无软弱下卧层。

a. 桩底支撑在微风化至中等风化岩层上, 只考

根据上部荷重确定扩底桩桩身截面。设计中假定作用于桩顶的弯矩(柱传来) 在桩与连梁间按抗弯线刚度进行分配, 当柱下有基础梁且基础梁的线抗弯刚度大于扩底桩的线抗弯刚度5倍以上时, 桩顶可只考虑轴向力和水平力的作用[1]。此时桩身按轴向受压进行计算, 即每根桩仅承受垂直荷载, 不承受弯矩, 由风荷载和垂直荷载引起的弯矩均由框架柱与基础梁共同承受。

由于砼的抗压强度大于地基强度, 因而采用变截面桩(扩大头) 在经济上是合理的。变截面桩的桩身截面积和桩底截面积可分别用式(1) 、式(2) 求得。

γ(1) A 1≥0N /f c

A 2≥(N +G ) /f

(2)

虑桩底支撑力, 不计算桩周的摩阻力。主要由于扩底桩支撑在岩层上, 孔底清渣有保证, 受荷后桩的沉降量很小, 覆盖土层的压缩模量与基岩的压缩模量两者相差很大, 穿过土层的桩壁摩阻力不可能充分发挥, 故不考虑桩身与土层的摩阻力。桩底埋入支

撑岩的深度为(0. 5～1. 0) d (d 为非扩大头处桩径) , 应根据具体的地质情况来确定。

b. 桩底支撑在强风化岩层上, 计算桩基的垂直

承载力时, 考虑桩周摩阻力和桩底承载力。计算摩阻力时, 考虑护壁厚度取桩的外径, 但从有关资料及试验结果得知, 桩底处土层受压后收缩, 桩底以上1. 0d 范围内土体形成受拉区, 以及扩大头处土体

式中　A 1———由砼强度决定的桩截面积

A 2———由地基强度决定的桩底截面积

γ——建筑桩基重要性系数, 一级建筑1. 2, 0—

二级建筑1. 1, 三级建筑1. 0N ———柱顶轴向压力设计值G ———扩底桩的自重f c ———砼的轴心抗压强度设计值

f ———桩端持力层的端阻力标准值

松动, 为此, 扩大头部分及以上1. 0m 范围内不计桩周摩阻力。桩底埋入持力层的深度不小于0. 5m 。

c. 柱底支撑在硬土层(如粘性土或砂类土) 上时, 计算桩垂直承载力, 考虑桩身的摩阻力和桩底的支撑力。桩底埋入持力层的深度不小于1. 5m 。2. 4. 2　挖孔扩底桩的竖向承载力的计算

由于桩身和桩底截面积不等, 需用扩大头来过

渡。考虑到由于基底反力较普通刚性基础大, 且由施工实践表明, 采用这种突变扩大头形式, 很难对扩大端侧面土层进行支护。当土质较软或地下水量充裕时, 往往易在扩大处塌方, 所以改用逐渐变径的扩大头形式, 见图2

。

大直径扩底桩的竖向承载力计算与大直径灌注桩的计算方法基本相同, 需注意的是:当桩长小于6m 或在有效桩长范围内人工回填土厚度超过桩长的60%时, 承载力计算可不考虑桩身侧面与土体的摩

阻力; 当墩身长度小于6m 时, 承载力中不考虑墩身周边的摩阻力; 当考虑墩身周边的摩阻力时, 不考虑护壁的作用。

扩底桩的竖向承载力标准值的计算公式为:

ψsi q sik l si +ψQ U K =Q SK +Q P K =U ∑p q pk A P (3) 其竖向承载力设计值计算公式为:

R =ηSP Q U K /γSP

式中　Q U K ———单桩竖向极限承载力标准值

Q SK ———单桩总极限侧阻力标准值Q P K ———单桩总极限端阻力标准值U ———桩身周长

(4)

L /H =1∶2　H 1=150～300mm 　L /H =1∶4　H 1=150～300mm

(a ) 桩底土质较好时　　　　　(b ) 桩底土质较差时

ψsi ———大直径灌注桩侧阻力尺寸效应系数,

见文献[2]表5. 2. 9-2

ψ——大直径灌注桩端阻力尺寸效应系数, p —

见文献[2]表5. 2. 9-2

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图2　逐渐变径的扩大头形式

2. 4　单桩垂直承载力计算2. 4. 1　扩底桩持力层的选择

q sik ———桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值,

一般由勘察报告提供

q pk ———桩径为800mm 的极限端阻力标准

值, 一般由勘察报告提供

l si ———穿越第i 层土的桩长A P ———桩端面积

R ———单桩竖向极限承载力设计值

η——桩的侧阻端阻综合群桩效应系数, 见SP —

文献[2]表5. 2. 3-1γSP ———桩的竖向承载力抗力分项系数, 对于大直径扩底桩取1. 65

2. 5　桩水平承载力的计算

桩的水平承载力影响因素很多, 如桩的截面刚度、材料强度、桩侧土质条件、桩的入土深度、桩顶约束情况等。作用于桩顶的水平荷载, 可按由连梁连接的各柱水平荷载的平均值计算。当水平荷载较大, 可设整体基础底板, 将水平荷载传到左右各一跨范围内的桩共同承担。当桩身配筋率μ

根据我国的国情和挖孔扩底桩的特点, 目前国内的扩底桩多为人工开挖方式。为了确保扩底桩施工过程中的安全, 设计中应根据地质情况确定进行护壁的设计, 以防止土体的坍滑。一般情况桩径在1200mm 以内其护壁厚度上部≥150mm , 下部≥75mm , 护壁内等距放置

图3　

护壁模板图

图4　护壁配筋图

根据工程需要采用, 但不小于0. 8m 。

b. 扩底桩基础应尽可能一柱一桩。在伸缩缝或抗震缝处, 不宜作沉降缝, 采用双柱合用一桩, 上部柱垂直力由承台传递。当需采用一柱两桩时, 两桩中距应不小于3倍桩身直径, 且两桩扩大头间净距不小于1. 0m 。

c. 由于桩底扩大端直径加大, 致使桩底接近或相碰时, 可将2个桩底的标高互相错开, 即一根桩进入持力层深点, 另一根进入持力层浅点, 高差值在一倍扩大头直径以上。根据试验结果来看, 对桩的承

载力的影响很小, 根据理论分析2根桩之间的净距

的情况下, 也不会造成护壁因自重而沉裂。护壁砼

大于0. 5m , 二者之间互相影响可以忽略不计。

标号不得低于C20, 每节护壁高度及其构造见图3、

d. 桩的扩底直径D 与桩身直径d 之比不应大

4。当土质较好时护壁内可不配筋。护壁做成上小

于3。为了提高桩的承载力, 不论桩底有无扩大头,

下大形成锯齿形台阶即可防止孔壁塌陷, 起防护作

桩底应挖成锅底形, 锅底中央比四周低0. 2m , 由试

用又可供操作人员上、下蹬踏, 护壁砼达到1MPa ,

验可知锅底形的桩底可以提高承载力20%以上。

常温下约24h 方可拆模。

e. 扩底桩应在纵、横方向用连梁拉接, 连梁截面

从化纤、滨河等几个变电站看, 在桩长10m 左

宽度不小于200mm , 高度一般为(1/10～1/15) L , L

右, 桩长范围无不利土层, 周围环境较好时, 可根据

为桩基础间中距。配筋按拉力为被连接桩上柱最大

现场情况和当地施工经验确定护壁的设置。在完成

轴向力的0. 1倍计算。

的几个工程中, 仅在新华变电站由于局部有砂层而

f. 扩底桩顶部应设桩帽, 桩帽和连梁应在同一

进行了护壁支护。

标高并能锚固和连接桩、柱和连梁。桩帽的平面每

2. 7　桩身的构造

边应大于桩边不小于200mm 。桩帽厚度不小于

a. 桩芯砼标号不低于C15, 一般为C20,

桩径可

1000mm , 上下及侧边配以

钢筋。当有基础梁时可不另设桩帽。

g. 桩身的最小配筋量对于不需抗弯筋即可承受桩顶水平力的桩, 桩的配筋率可取0. 65%～0. 2%。对有抗震设防的房屋, 角柱或剪力墙下的桩其配筋率宜适当增多。对于人工挖孔扩底桩, 其主要表现为端承桩, 作用于桩身的竖向力沿深度递减很小, 桩长一般不大, 一般为通长配筋。

h. 箍筋采用螺旋箍或封闭单箍, 一般为

桩基施工完毕, 应根据国家规范进行测桩。扩底桩

对施工质量要求较高, 因为一旦桩基出现缺陷, 将很难修复, 这就要求勘察、设计、监理、施工等各方通力配合, 严把质量关, 及时解决各个环节出现的问题。

石家庄地区地下水埋藏较深, 且上部土层多带有湿陷性和高压缩性, 设计楼面荷载较大的变电站时, 采用扩底桩可达到扬长避短的效果。据测算, 扩底桩基础造价比其他基础形式节约20%以上。近几年, 石家庄电业设计研究院相继在化纤、滨河、新华、大马变电站等工程中采用了扩底桩基础, 这些工程都以施工完毕或已投运, 并已取得良好的社会和经济效益。

扩底桩具有承载力高、结构传力明确、桩孔质量易检查、施工速度快、机械设备简单、造价低廉并适用于场地狭窄情况等优点, 相信会越来越受到人们的青睐。

参考文献:

[1]　DB13(J ) 05-94, 河北省建筑结构设计统一技术措施[S].[2]　J G J94-94, 建筑桩基技术规范[S].

扩底桩设计阶段和施工阶段对地质勘察要求较

为严格, 所以勘察单位应提供准确翔实的地质资料。(上接第27页) ((X B2+X F2) //(X NL2+X NS2) )

X 0∑=X MS0+X ML0+X NL0+X NS0

对于非故障相的电流计算如下:

2

I B =αI A1+αI A2+I A0αI 2

=αI A1--X 2Σ+X 0ΣX 2Σ+X 0Σ

X 2α) I =(α-X 2Σ+X 0ΣA12

I C =αI A1+αI A2+I A0

2

α=αI A1--X 2Σ+X 0ΣX 2Σ+X 0Σ2α) I A1=(α-X 2Σ+X 0Σ

将系统参数代入上述有关公式, 可以得出:

=×0. 168∠

X 2Σ+X 0Σ0. 34+0. 82

-27. 6°=-0. 049∠-27. 6°

I A0=

有名值为:-0. 049×502∠-27. 6°=-24. 6∠-27. 6°A

所以,110kV 线路中流过的零序电流有名值

) =-73. 8∠-27. 6°为:3×(-24. 6∠-27. 6°A

220kV 站主变压器感受110kV 侧零序电压

为:

U M0=3×0. 06×0. 049=0. 009kV

有名值为:=1. 02kV

一般情况下,220kV 站主变压器零压闭锁零序过流保护定值一次值为:零压闭锁值在3kV 左右, 零序过流不低于400A ,110kV 线路零序保护定值不低于200A 。3　结论

I A1=

E E E ==

X 1Σ+(X 2Σ//X 0Σ) j (0. 35+0. 24)

=0. 168∠-27. 6°

j0. 59

有名值为:0. 168×502∠-27. 6°=84. 3∠-27. 6°A

-X I I A2==×0. 168∠

X 2Σ+X 0Σ0. 34+0. 82

-27. 6°=-0. 119∠-27. 6°

通过以上分析, 认为:

a. 缺相期间, 如果非故障相线路的电流不越

限, 而且在变压器的可用容量之内, 是可以在较短时间内缺相运行的。

b. 为保证重要用户供电, 在一相断线故障时,

有名值为:-0. 119×502∠-27. 6°=-59. 7∠-27. 6°A

如果保护定值取得合适, 是可以合环倒另1条110kV 线路供电的。

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