王選卓，董 梅，王卿權(quán)

（徐州徐工基礎(chǔ)工程機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221000）

2015年3月日本建筑中心對(duì)KCTB鋼管混凝土灌注樁體（以下簡(jiǎn)稱KCTB）進(jìn)行了審查并認(rèn)定多家樁工企業(yè)具有相應(yīng)的施工資格，隨后這種樁體及其施工方法受到了行業(yè)的大幅推廣。KCTB就是根據(jù)這種螺旋壓接結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的新型樁體設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)又延伸出了4種相應(yīng)的施工工法。經(jīng)計(jì)算，采用KCTB設(shè)計(jì)方法的混凝土灌注樁體具有較高的韌性和耐震性，與一般的鋼筋混凝土樁體相比這種樁體的端部更細(xì)，通過(guò)擴(kuò)底工法或各種組合工法，可以達(dá)到工期更短，混凝土及殘土量大幅度減少的效果［1］。

KCTB適用于擴(kuò)底工法，施工過(guò)程基本同New Ace工法相同，其特點(diǎn)可以概括為：

（1）相比傳統(tǒng)的即成混凝土樁其軸向直徑大幅度減少也伴隨著混凝土使用量的減少，經(jīng)驗(yàn)證最大可節(jié)省40%的混凝土用量。

（2）樁體的鋼管與混凝土重疊使用，韌性和耐震性增強(qiáng)。

（3）鋼板螺旋壓接結(jié)構(gòu)，剪切應(yīng)力更大。

（4）設(shè)計(jì)自由度高?？筛鶕?jù)不同的工程來(lái)對(duì)鋼管的直徑、板厚、長(zhǎng)度以及材料進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)濟(jì)、適用性高。

（5）混凝土設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度大。混凝土基準(zhǔn)強(qiáng)度（FC）的上限值可達(dá)到45N/mm2，安全性大幅提高。

1 施工方法

適用KCTB的4種工法基本與New ACE工法相同［2］，分別為：同時(shí)壓入法、同口徑鉆進(jìn)法、套管并用法、以及鋼管最后壓入工法（簡(jiǎn)稱樁后壓入法）。目前，大都采用凸紋鋼管與鋼筋籠連接后的同時(shí)壓入法，其施工順序如圖1所示。

圖1 同時(shí)壓入法

2 KCTB的研究

2.1 混凝土的允許應(yīng)力

KCTB樁體的混凝土允許應(yīng)力要滿足以下應(yīng)力條件。允許應(yīng)力如表1、表2和表3所示。

表1 允許壓縮應(yīng)力（N/mm2）

表2 允許剪切應(yīng)力（N/mm2）

表3 允許附著應(yīng)力（N/mm2）

FC為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度，其數(shù)值為18～45N/mm2。

2.2 鋼管混凝土的允許剪切耐力

鋼管內(nèi)混凝土的設(shè)計(jì)可根據(jù)成樁要求、鋼管內(nèi)面等因素來(lái)計(jì)算鋼管混凝土允許支撐剪切耐力，計(jì)算方法如表4所示。

2.3 樁本體的設(shè)計(jì)方法

鋼管混凝土部分的樁本體設(shè)計(jì)要根據(jù)軸向力和彎曲力矩以及剪切應(yīng)力來(lái)計(jì)算，計(jì)算方法如下：

軸向力和彎曲力矩的計(jì)算可參考公式（1）～（13）的來(lái)計(jì)算［3］。

rNI≤N≤rNC同時(shí)M≥sMO

N＜rNt同時(shí)軸向彎曲力矩M＜sMO

sMO、sN、sM可如下計(jì)算

sN為張引力時(shí)：

rN、rM可以查閱鋼筋混凝土計(jì)算規(guī)則表。

剪切應(yīng)力的計(jì)算：

樁的剪切應(yīng)力可參考如下計(jì)算

其中 mA/mm2——全部主筋的橫斷面積；

sA/mm2——鋼管部分的橫斷面積；

AC/mm2——混凝土的等值橫斷面積；

fC/N/mm2——混凝土的允許壓縮應(yīng)力；

mfC/N/mm2——主筋的允許壓縮應(yīng)力；

mft/N/mm2——主筋的允許拉伸應(yīng)力；

sfs/N/mm2——鋼管的允許剪切應(yīng)力；

sft/N/mm2——鋼管的允許拉伸應(yīng)力；

M/N·mm——設(shè)計(jì)用彎曲力矩；

rM/N·mm—— 鋼筋混凝土部分的允許彎曲力矩；

sM/N·mm—— 鋼筋部分的允許彎曲力矩；

sMO/N·mm—— 只承受鋼管部分的彎曲力矩的允許彎曲力矩；

N——設(shè)計(jì)用壓縮力；

rN/N—— 鋼筋混凝土部分的允許壓縮力；

rNC/N—— 鋼筋混凝土部分只承受壓縮力時(shí)的允許壓縮力

rNC1/N—— 鋼筋混凝土部分只承受壓縮力時(shí)的允許壓縮力下由混凝土的允許壓力度決定值；

rNC2/N—— 鋼筋混凝土部分只承受壓縮力時(shí)的允許壓縮力下由主筋的允許壓力度決定值；

rNt—— 鋼筋混凝土部分只承受張引力時(shí)的允許張引力。

sN——鋼管部分的允許壓縮力；

n——系數(shù)

Q/N——設(shè)計(jì)剪切力；

sQ/N——鋼管部分的允許剪切力；

sQd/N——鋼管部分的設(shè)計(jì)剪切力；

sZ/mm3——鋼管的斷面系數(shù)；

2.4 連接部分的設(shè)計(jì)方法

鋼管混凝土的連接部分的連接方法如圖2所示。其設(shè)計(jì)方法如下：

鋼管和鋼筋之間要預(yù)留25mm以上，也就是鋼筋直徑的1.5倍以上。

?d/mm——重疊連接部分的長(zhǎng)度；

d/mm——鋼筋的公稱直徑；

rA/mm2——鋼筋的全斷面積；

ra/mm2——每根鋼筋的公稱斷面積；

sDi/mm2——鋼管內(nèi)徑；

φ/mm——每根鋼筋的公稱周長(zhǎng)；

rf /N/mm2—— 鋼筋的允許壓縮應(yīng)力以及允許拉伸應(yīng)力；

rfa/N/mm2——鋼筋的允許附著力；

sfa/N/mm2—— 鋼管內(nèi)面的允許支撐剪切耐力；

L/mm—— 鋼管連接部分支撐剪切應(yīng)力的無(wú)效長(zhǎng)度；

β/°——突起方向角度。

圖2 連接部分

2.5 鋼管的形狀、尺寸及板厚

關(guān)于鋼板的壓接如圖3所示，突起與鋼板壓接方向平行且突起面高度要求在2.5mm以上，突起間距在30mm以上40mm以下，突起寬度在4mm以上20mm以下。根據(jù)圖4所示，在螺旋壓接時(shí)，突起面向內(nèi)，突起方向角度β要求在40°以下。

圖3 突起面壓接方向

圖4 鋼管的制造

以上關(guān)系建立在無(wú)腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)情況下，采用同時(shí)壓入法時(shí)鋼管直徑與鉆進(jìn)直徑的范圍如表6所示。

鋼管外徑與厚度的關(guān)系如表5所示。

表5 鋼管外徑與厚度的關(guān)系

采用同時(shí)壓入法的鋼管板厚要求及鋼管長(zhǎng)度要求如表7及表8所示。

表7 鋼管板厚下限

表8 鋼管長(zhǎng)度的上限：

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)樁工行業(yè)發(fā)展緩慢，對(duì)樁的韌性和耐震性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，又缺少精密的計(jì)算體系。本文通過(guò)對(duì)KCTB應(yīng)力計(jì)算及樁體設(shè)計(jì)的詳細(xì)分析為混凝土灌注樁的發(fā)展提供了一個(gè)研究方向，也為實(shí)際施工中無(wú)法保障樁體強(qiáng)度的情況提供一定的參考。