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静载试验荷载箱厂家–不同持力层的钻孔灌注桩自平衡法原位试验
2020.10.15

大直徑冲孔灌注桩是大中型公路桥梁基本的关键桩型,杭州湾大桥主塔基本为 26 根直徑 2。8m,约长 125m 的大直徑较长冲孔灌注桩[1],南海长江大桥主桥墩选用直徑 2。5m 的钻孔灌注桩,桩长也做到了 110m[2]。冲孔灌注桩的承载力与持力层有密切相关:若桩端持力层为较密实度的砂砾石土壤层、岩层层等工程项目特性不错的土壤层,桩端通常能出示很大的承载力,桩基础承重特点主要表现为端承桩或端承摩擦桩;若桩端坐落于软黏土中,桩端阻力远低于侧摩阻力,为摩擦桩。除此之外,若打孔成桩时泥浆护壁不完全,孔底会沉积较多沙浆残渣,使桩端持力层工程项目特性越差,会严重危害端阻的充分发挥。本实验中的三根试桩桩径均为 1。5m,二根 40m 长的试桩持力层为卵砂砾层,一根 64m 长的试桩持力层为中风化层泥岩石层。拟根据自均衡载荷试验,认证桩基础承载力可否做到设计方案规定,并由此探索不一样持力层钻孔灌注桩的承重特点,及其工程施工对同一持力层桩基础承载力的危害。

  一、工程项目及试桩概述

1.项目概况及地质学标准

南京长江五桥坐落于南京长江三桥中下游约 5km 处,约长10。3km。在其中,跨江大桥约长 4。4km,夹江隧道施工约长1。8km,其他道路约长 4。1km。检测地区地质构造上端均为第四系疏松冲积物,下伏灰岩系岩层,地质构造共区划为 6 大层,层号为

  ①~

  ⑥,试桩地区地质学状况见表 1。

2.试桩概述

试桩为工程项目原点桩,选用打孔注浆成桩加工工艺工程施工,桩身混凝土的强度(strength)级别为 C35,试桩主要参数见表 2。试桩载荷试验选用自均衡测试方法[3],检测载荷由焊合在桩身灌注桩上的汽压荷载箱出示,检测基本原理详细《基桩载荷试验-自均衡法》(JT/T 738-2009)[4]。表 1 试桩地区地质学状况表面号 岩土名字 情况 路基承载力允许值 fa0 侧摩阻力指标值 qik

  ① 杂填土 疏松-稍密 -- --

  ②1 质地粘土 软质 100kPa 30kPa

  ②2 污泥质粉质粘土 流塑 65kPa 20kPa

  ③1 粉砂 稍密-中密 100kPa 30kPa

  ③2 粉细砂 中密-密实度 160kPa 50kPa

  ③3 粉细砂 密实度 220kPa 60kPa

  ③4 质地粘土 渗透性 100kPa 30kPa

  ④1 中粗沙 密实度 350kPa 70kPa

  ④2 砾砂 中密-密实度 450kPa 90kPa

  ④3 圆砾土 密实度 550kPa 130kPa

  ④4 河卵石土 密实度 700kPa 150kPa

  ⑤1 强风化泥岩 极软岩 400kPa 90kPa

  ⑤11 强风化泥岩 极软岩 350kPa 75kPa

  ⑤2 中风化层泥岩 极软岩 500kPa 120kPa

  ⑥21 中风化层泥岩 极软岩 450kPa 100kPa

表 2 试桩主要参数

桩号 桩径/m 合理桩长/m 终孔地质构造 荷载箱部位

1# 1。5 40。0

  ④3 圆砾土 距桩端 6。0m

2# 1。5 41。0

  ④4 河卵石土 距桩端 12。0m

3# 1。5 64。0

  ⑤2 中风化层泥岩 距桩端 12。0m

在桩身每一土壤层分页面处匀称布局 4 个建筑钢筋测力计(光纤线应变力控制器),载入时桩身轴力由桩身预埋件的振弦式建筑钢筋测力计测出(试桩 2 选用光纤线应变力控制器)。选用 4 只电子器件位移计测量试桩位移量的转变,电子器件位移计根据磁性表座固定不动在标准主梁,2 只用于测量荷载箱现浇板的位移,2 只用于测量荷载箱底版的位移。

  二、检测全过程

试桩成桩 15 天之后开展自均衡静载试验检测(TestMeasure),依据《基桩载荷试验-自均衡法》(JT/T 738-2009)[4],选用慢速度保持载荷法载入。载入前根据工作经验(experience)计算公式试桩的承载力,并依据测算值不一样持力层的冲孔灌注桩自均衡法原点实验 247 明确每个级别载荷的尺寸,每个级别载入量为估计承载力的 1/15,级按二倍等级分类载荷载入。以试桩 1#为例,评测载荷-位移曲线图如图所示 1 图示。

  三、数据处理方法与結果剖析

1.试桩的極限承载力

应用载荷传送分析方式,能够 将桩侧摩阻力与变位量的关联、荷载箱载荷与往下变位量的关联,计算成桩顶载荷相匹配的载荷—地基沉降关联[5]。等效电路变换后的桩顶载荷-地基沉降曲线图如

图 2 图示。

试桩 1#的检验于 2018 年 2 月 28 日进行,桩基础的承载力安全性能为 2。依据检测結果试桩 1#的评测極限承载力基础考虑设计方案规定,经权威专家评审会审查,觉得试桩 1#的承载力充裕偏少,極限承载力相匹配的桩顶地基沉降值稍大,试桩 2#为试桩 1#的认证桩。依据图 2,试桩 2#和试桩 3#的極限承载力各自约为28,000kN 和 32500kN,均考虑设计方案规定且有很大充裕。

三根试桩的 Q-s 曲线图在载入早期较为贴近,当载荷提升至17,000kN 上下时,试桩 1#的 Q-s 曲线图出現了比较显著的转折点,试桩 2#和试桩 3#则持续保持缓变,试桩 1#的極限承载力显著低于其他二根试桩。融合表 2 所知试桩 1#的荷载箱坐落于距桩端 6m 处,试桩2#和试桩 3#的荷载箱均坐落于距桩端 12m 处。荷载箱部位偏下造成在载入全过程中荷载箱上端桩段的侧摩阻力不可以充分运用,端阻却会比较早充分发挥,而桩端能出示的承载力比较有限,因此出現承载力较小、地基沉降量很大的結果。除此之外,假如试桩 1#在工程施工时泥浆护壁不完全,孔底沉积的沙浆残渣也是将会危害下面桩端阻和侧摩阻力的充分发挥,可能会导致所述状况的产生。

2.试桩的侧摩阻力

桩身应自变量可由桩身预埋件的钢筋应力计或光纤线应变力控制器测到,带到桩身横截面的混泥土(Concrete)和建筑钢筋弹性模具就可以算出相对部位的轴力 PZ 。桩身量测横截面中间的径向力之误差 ?PZ 与桩身量测横截面中间桩段的侧面积 ?F 比例即是桩侧各土壤层的摩阻力 sq ,即 / q P F s Z。各试桩的侧摩阻力遍布如图所示 3~图 5 图示。

依据图 3,试桩 1#荷载箱下边桩段的侧摩阻力随载荷的提高迅速:当载入值做到 13,344kN 时,侧摩阻力已达200kPa,载荷升至 20,016kN 时,侧摩阻力升至 300kPa248左 右 , 已 经 远 大 于 地 勘 资 料 给 出 的 侧 摩 阻 力 标 准 值(150kPa),可是荷载箱上端桩段的侧摩阻力沒有被不断加强。在此相对性应的,试桩 2#在相匹配载荷下,荷载箱下边桩段的侧摩阻力低于试桩 1#,可是荷载箱上端桩段的侧摩阻力获得了比较充足的充分发挥。所述状况也间接性证实试桩 1#荷载箱部位偏下,造成上端桩段的侧摩阻力不可以充分运用。试桩 3#持力层为中风化层泥岩,参考图 3 和图 5,所知中风化层泥岩石层与卵砂砾层中的桩侧摩阻力充分发挥特点比较类似。在考虑桩身地基沉降规定的前提条件下,中风化层泥岩石层和卵砂砾层能出示的较大 侧摩阻力都约为 200kPa。

3.桩端阻力

将布局在桩身下边的应变计测出应变力值变换为轴力作为桩端阻力,三根试桩的桩端阻力-位移曲线图(Curve)如图所示 6 图示。

试桩 1#和试桩 2#持力层均为卵砂砾层,二根试桩的桩端位移都超过 20mm,试桩 1#的桩端位移乃至做到了45mm。能够 觉得二者的端阻都获得比较充足的充分发挥,规定值也比较贴近,约为 3,500kN。可是,端阻同样的状况下,试桩 1#的桩端位移更大:相匹配端阻为 3,000kN 时,试桩 1#相匹配的桩端位移约为 35mm,而试桩 2#相匹配的桩端位移仅为 15mm 上下。荷载箱的部位不容易使试桩 1#的端阻充分发挥落后于试桩2#,这表明试桩1#桩端土的工程项目特性比试桩2#差,由于试桩 1#和试桩 2#有同样的持力层,清除土壤层的可变性,能够 推知试桩 1#在工程施工全过程中桩底沉积了较多的残渣,对端阻的充分发挥造成了比较不好的危害。试桩 3#的持力层为中风化层泥岩,桩端位移不大,载入至终一级载荷时桩端位移不够 10mm。该试桩的端阻一直在持续增长,载入完毕时,端阻达 6,000kN,而且端阻-位移曲线图显示信息试桩 3#的端阻仍有挺大的充分发挥室内空间。可是该试桩桩长较长,载入全过程中桩身缩小形变很大,因为桩顶位移=桩端位移 桩身缩小量,因而在限定桩顶地基沉降量的标准下,其端阻无法得到充分运用。

  四、依据

根据对三根工程项目(Engineering)原点桩开展承载力自均衡检测(TestMeasure),获得以下依据:

1、试桩在卵砂砾层与立风化层泥岩石层中的極限侧摩阻力比较贴近,约为 200kPa;可是中风化层泥岩石层能出示超出6,000kN 的桩端阻力,卵砂砾层能出示的桩端阻力仅为3,500kN 上下;

2、64m 长桩的中风化层泥岩持力层能出示 6,000kN 左右的端阻力,可是在载入全过程(guò chéng)中桩身缩小量很大,当桩顶地基沉降做到设计方案控制值的情况下桩端位移较小,端阻无法得到充分运用;

3、若工程施工全过程中桩底有较多的残渣,会毁坏桩端土壤层的工程项目特性,严重危害桩端阻力的充分发挥(主要表现出本质的工作能力);

4、开展单荷载箱自均衡静载试验检测时,要留意有效挑选荷载箱部位,荷载箱部位偏下会造成荷载箱上端桩段侧摩阻力无法得到充分运用,测到的试桩承载力偏小、桩端位移稍大。