中铁十四局集团第三工程有限公司 山东济南 250300
摘要:本文利用天津响螺湾泵站预应力管桩复合地基静载试验,研究预应力管桩复合地基的受力模式及破坏模式。并利用土压力盒测试桩土承受荷载分担比。以期为以后的类似工程提供现场实践经验,减少研究及理论计算工作量。
关键词:预应力管桩、复合地基、土压力盒
引言
工程中,复合地基作为一种地基处理方式,已经过多年发展,目前已发展成为较为普遍的地基处理方式。现在工程中依据地基处理目的不同常见的复合地基多为碎石、砂石桩、灰土桩及CFG桩。但受施工因素及其他因素影响导致复合地基对地基承载力的提高贡献有限。预应力管桩复合地基目前还处于研究阶段,应用较少。本文对泵站预应力管桩试桩施工的数据进行分析,复合地基试验直观反映该方法的适用性及经济性。
1概况
响螺湾泵站工程位于天津响螺湾片区,为新建泵站,厂区地形平坦。
根据试桩区的勘测,试桩区地层概况如下:
0-3.2m为(1)层黄土状粉质黏土,地基土性质较差,承载力低。3.2m-6.5m为(2)层黄土状粉质黏土,黄褐色~棕红色,可塑。6.5-12.9m为(3)层黄土状粉质黏土,褐黄、黄褐色,局部呈姜黄色,湿~饱和,可塑~硬塑,地下水位附近呈软塑,土质不均匀,部分具粒状结构。12.9m-19.5m为(4)层黄土(粉土),以黄褐、棕黄、棕褐、紫红色为主,饱和,中密,土质不均匀,见铁锈色条带,夹薄层或透镜体粉质粘土、粉砂。19.5m-27.2m为(5)层黄土(粉粘),颜色杂乱,以黄褐、褐黄、姜黄、棕黄、棕褐、灰绿、紫红色为主,饱和,可塑~硬塑,局部呈坚硬。27.2-37为(6)层黄土(粉粘),颜色杂乱,以黄褐、褐黄、姜黄、棕黄、棕褐、灰绿、紫红色为主,饱和,硬塑~坚硬。各层土的地基土参数见表1.
表1 各层土地基土参数
2试验方案
管桩型号及布置
管桩型号采用PC-AB500(100)-15a,桩长15m,试桩区共布置25根桩。管桩复合地基设计参数见表2
3现场载荷试验
3.1试验桩平面布置
试桩位置及试桩项目详见图1。
表2 管桩复合地基设计参数
图1 试验区布桩示意图
3.2试验方法
本次试验按规范规定,采用慢速维持荷载法,加载反力系统由4根锚桩提供。本工程按照设计复合地基极限承载力4000kN分10级加载,每级加载400kN。单桩按照设计极限承载力2600kN分10级加载,每级加载260kN。本工程利用土压力盒实时测试桩与土的应力。试验参数见表3
表3 载荷试验压板尺寸及试验数量一览表
4试验结论
4.1复合地基试验结论
复合地基试验F1加载过程为缓变型,F1点加载到720kPa,累计沉降为48.05mm。终止加载。F2点加载过程为缓变型,F2点加载到800kPa,累计沉降为63.55mm。满足设计要求终止加载。F3点加载过程为缓变型,F3点加载到800kPa,累计沉降为69.8mm。满足设计要求终止加载。由于本工程的载荷板直径为2.5m大于2.0m,根据规范规定载荷板直径大于2.0m时按2.0m计。所以承载力特征值取沉降为0.01×2000mm=20mm对应的荷载值。根据试验曲线,F1沉降20mm对应的荷载值为365kPa,F2沉降20mm对应的荷载值为357kPa,F3沉降20mm对应的荷载值为344kPa。取平均值为355kP。
4.2单桩试验结论
S1试桩的单桩竖向抗压静载试验在加载到2400kN时,沉降大于前一级荷载的五倍,曲线出现陡降,且累计沉降量大于40mm,故终止加载,累计沉降量为79.3mm。S2试桩的单桩竖向抗压静载试验在加载到2800kN时,沉降大于前一级荷载的五倍,曲线出现陡降,且累计沉降量大于40mm,故终止加载,累计沉降量为41.91mm。S3试桩的单桩竖向抗压静载试验在加载到2600kN时,沉降大于前一级荷载的五倍,曲线出现陡降,且累计沉降量大于40mm,故终止加载,累计沉降量为42.31mm。根据试验结果,S1、S2、S3单桩极限承载力的极差不超过规范规定,取三根桩的平均值作为单桩竖向极限承载力即为2400kN。单桩竖向承载力特征值取1200kN。
4.3桩间土试验结论
ZJ1在加载到320kPa时,24小时未达到稳定标准,故终止加载,累计沉降量为18.08。ZJ2在加载到320kPa时,24小时未达到稳定标准,故终止加载,累计沉降量为48.12。
现场共完成2个桩间土的静载荷试验,分别为ZJ1、ZJ2,载荷板面积为0.25㎡。其中ZJ1在加载到320kPa时,24小时未达到稳定标准,据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011规定,故极限承载力取前一级即为280kPa。根据p-s曲线比例界限对应的荷载为240kPa。极限荷载小于比例界限对应荷载的两倍,承载力特征值取极限荷载的一半即140kPa。ZJ2在加载到320kPa时,24小时未达到稳定标准,据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011规定,故极限承载力取前一级即为280kPa。根据p-s曲线比例界限对应的荷载为200kPa。极限荷载小于比例界限对应荷载的两倍,承载力特征值取极限荷载的一半即140kPa。
4.4土压力盒测试结果
本次试验在三个单桩复合地基静载试验中均埋设了土压力盒,F1点埋设3个,F2、F3均埋设5个。目的是测试桩土压力比。
通过测试,随着加载荷载增加,桩与土分担荷载都在逐步增加,桩承担的荷载增加幅度大与土承担的荷载增加幅度。可知复合地基中在承载力特征值附近桩土压力比约为15-20,单桩承受的荷载约占总荷载的40-45%。在加载超过承载力特征值后,桩承担荷载比逐步增大,土体承担荷载增加缓慢,这与实际理论结果相符。
本次试验还对理论计算与试验结果进行了对比,对比表见表4。
表4 单桩复合地基承载力特征值计算结果表
5 结论
1)通过管桩复合地基试验表明,利用管桩复合地基处理地基能够使承载力大幅提高。
2)通过土压力盒测试,了解了管桩复合地基桩土荷载分担比,为以后的工程提供相应的设计参数。
3)本文针对预制管桩复合地基静载试验,对其他桩型的适用性还需进一步探讨。
参考文献:
[1]肖成安,韩小雷.管桩复合地基桩土承载力发挥度研究.施工技术14(19)
论文作者:王阳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/19
标签:荷载论文; 地基论文; 加载论文; 承载力论文; 特征值论文; 管桩论文; 载荷论文; 《基层建设》2018年第12期论文;