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        港珠澳大橋詳勘鋼管樁試樁與勘察成果對(duì)比

        2014-06-07 13:08:10王愛國(guó)
        山西建筑 2014年18期
        關(guān)鍵詞:承載力報(bào)告

        王愛國(guó) 黃 揚(yáng)

        (江蘇省水文地質(zhì)海洋地質(zhì)勘查院,江蘇淮安 223005)

        1 工程概況

        港珠澳大橋跨越珠江口伶仃洋海域,是連接香港、珠海、澳門的超級(jí)跨海通道,大橋詳勘階段在青州航道橋附近離橋梁設(shè)計(jì)軸線北側(cè)約150 m處進(jìn)行了一組鋼管樁試樁,共2根,編號(hào)分別為SZ1,SZ2,樁頂標(biāo)高均為 +5.0 m,樁底標(biāo)高均為 -80.0 m,樁長(zhǎng)85 m,樁(內(nèi))徑為170 cm,壁厚為25 mm/22 mm。為配合橋梁試樁施工及試驗(yàn)研究,在試樁區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)勘察工作,以便查明工程地質(zhì)條件,為地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工提供工程地質(zhì)資料和巖土設(shè)計(jì)參數(shù),在試樁位置布設(shè)2個(gè)鉆孔,終孔條件為進(jìn)入中風(fēng)化巖10 m~15 m或微風(fēng)化巖5 m~10 m。

        2 試樁區(qū)地層巖性

        試樁樁位地層巖性見表1,表2,由于橋梁試樁補(bǔ)勘與橋梁詳勘分別為不同勘察單位施工,雖然大的地層層序一致,但各家在具體分層上存在差別,為增加可比性,選擇本次詳勘距離試樁位置最近的61號(hào)等墩臺(tái)鉆孔揭露地層與試樁位置地層進(jìn)行對(duì)比,通過(guò)巖土現(xiàn)場(chǎng)描述、巖土物理力學(xué)指標(biāo)找出兩者地層對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1,表2,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)試樁區(qū)第④大層中的混卵石地層分布明顯少于青州航道橋段的部分墩段(如56號(hào)、57號(hào)、58號(hào)、59號(hào)墩,青州航道橋段不同墩位間也存在差異)。

        3 鋼管樁試樁研究報(bào)告分析[1]

        具體分析錨樁反力架法試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),SZ1與SZ2試樁的極限承載力分別為20 500 kN,18 760 kN,相差1 740 kN。SZ1試樁起始加載為5 360 kN,荷載級(jí)別共11級(jí),其中1級(jí)~6級(jí)級(jí)差為2 680 kN,7級(jí)級(jí)差為740 kN,8級(jí)~11級(jí)級(jí)差為1 000 kN,共加荷載23 500 kN。SZ2試樁起始加載也為5 360 kN,荷載級(jí)別共7級(jí),級(jí)差均為2 680 kN,共加荷載21 440 kN,由于在第7級(jí)加載時(shí)未能及時(shí)根據(jù)Q—s曲線調(diào)整試驗(yàn)荷載的級(jí)差,導(dǎo)致SZ2試樁確定的極限承載力偏低。

        根據(jù)SZ1,SZ2兩個(gè)樁位地質(zhì)鉆孔資料,采用JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范第5.3.7條規(guī)定的公式計(jì)算鋼管樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk,SZ1單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為22 072 kN,試樁的試驗(yàn)結(jié)果為20 500 kN,小于此值要求。SZ2單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為21 404 kN,SZ2試樁的試驗(yàn)結(jié)果為18 760 kN,小于此值要求。

        SZ1樁端進(jìn)入⑧2層強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖0.90 m,地質(zhì)資料提供的鋼管樁單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為5 500 kPa,樁端阻力容許值理論計(jì)算值為2 478 kN,其極限值的計(jì)算值為4 956 kN,而SZ1在施加20 500 kN的極限荷載時(shí),對(duì)應(yīng)的樁端軸力測(cè)試值為1 811 kN,進(jìn)一步可反向計(jì)算出實(shí)際⑧2層強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖提供的鋼管樁單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為2 010 kPa。

        表1 SZ1樁位地層巖性表

        SZ2樁端進(jìn)入⑧2層強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖1.08 m,地質(zhì)資料提供的鋼管樁單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為5 500 kPa,樁端阻力容許值理論計(jì)算值為2 164 kN,其極限值的計(jì)算值為4 328 kN,而SZ2在施加18 760 kN的極限荷載時(shí),對(duì)應(yīng)的樁端軸力測(cè)試值為990 kN,進(jìn)一步可反向計(jì)算出實(shí)際⑧2層強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖提供的鋼管樁單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為1 258 kPa。

        表2 SZ2樁位地層巖性表

        試樁承載力從錨樁反力架法試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算對(duì)比分析,二者產(chǎn)生差異的原因試樁報(bào)告認(rèn)為是樁端閉塞效應(yīng)與理論計(jì)算不符所致;從地質(zhì)角度分析,SZ1,SZ2試樁均以⑧2層強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖作為樁端持力層,樁(內(nèi))徑為170 cm,而兩根試樁進(jìn)入持力層均約1 m,進(jìn)入持力層的深度不夠,難以有效發(fā)揮出⑧2層強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖對(duì)樁的承載力(包括側(cè)阻力和端阻力),因此導(dǎo)致錨樁反力架法試驗(yàn)結(jié)果得出的單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值、樁端阻力極限值比理論計(jì)算值低。

        4 試樁研究報(bào)告與勘察報(bào)告成果對(duì)比分析

        SZ1,SZ2試樁結(jié)果得到的與詳勘報(bào)告提供的樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值的對(duì)比見表1,表2,下面將SZ1,SZ2試樁根據(jù)荷載試驗(yàn)得到的與詳勘報(bào)告提供的樁側(cè)摩阻力值進(jìn)行具體對(duì)比分析。

        ①1層淤泥試樁得到的數(shù)值為10 kPa~15 kPa,詳勘報(bào)告提供的數(shù)值為10 kPa,兩者差值在正常范圍,產(chǎn)生差異的原因在于淤泥的含水量變化較大,從而導(dǎo)致其能提供給鋼管樁的側(cè)阻力大小有別。

        ①2層淤泥試樁得到的數(shù)值為15 kPa,詳勘報(bào)告提供的數(shù)值為12 kPa,兩者數(shù)據(jù)基本吻合。

        ①3層淤泥質(zhì)土試樁得到的數(shù)值為17 kPa~18 kPa,詳勘報(bào)告提供的數(shù)值為18 kPa,兩者幾乎一致,吻合的很好,說(shuō)明詳勘報(bào)告通過(guò)對(duì)該層土的室內(nèi)土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試成果分析評(píng)估并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)提供的樁基參數(shù)比較可靠、比較符合實(shí)際情況。

        ③31層粉質(zhì)粘土混砂試樁得到的數(shù)值為35 kPa~39 kPa,粘土混砂試樁得到的數(shù)值為45 kPa;詳勘報(bào)告提供的數(shù)值為35 kPa;除粘土混砂層樁側(cè)摩阻力外兩者數(shù)據(jù)基本吻合;試樁區(qū)③31層粘土混砂狀態(tài)為軟塑且混較多粉細(xì)砂,而詳勘報(bào)告中③31層粘土混砂狀態(tài)為流塑且局部混粉細(xì)砂;根據(jù)地質(zhì)經(jīng)驗(yàn),粘土狀態(tài)由軟變硬則所能提供的樁側(cè)阻力也隨之提高,粘土混砂量增加也會(huì)提高樁側(cè)阻力,因此試樁區(qū)③31層粘土混砂由于狀態(tài)稍好、含砂量較高從而導(dǎo)致其能提供給鋼管樁的側(cè)阻力比詳勘報(bào)告中③31層粘土混砂提供的要高。

        ④1層粉細(xì)砂試樁得到的數(shù)值為35 kPa~39 kPa,詳勘報(bào)告提供的數(shù)值為40 kPa~50 kPa,兩者存在一定的差異。試樁區(qū)④1層粉細(xì)砂密實(shí)度以稍密~中密為主且夾薄層粘性土,而詳勘報(bào)告中④1層粉砂密實(shí)度為中密,不夾薄層粘性土;根據(jù)經(jīng)驗(yàn)砂土狀態(tài)由松散至密實(shí)則所能提供的樁側(cè)阻力也隨之提高,同樣密實(shí)度的砂土由于夾薄層粘性土可能導(dǎo)致其提供的側(cè)阻力偏低,因此試樁區(qū)④1層粉細(xì)砂由于狀態(tài)稍差、夾薄層粘性土從而導(dǎo)致其能提供給鋼管樁的側(cè)阻力比詳勘報(bào)告中④1層粉砂提供的要低。

        ④31層中砂試樁得到的數(shù)值為70 kPa,詳勘報(bào)告提供的數(shù)值為65 kPa~75 kPa,兩者數(shù)據(jù)基本吻合。

        ④52層圓礫試樁得到的數(shù)值為125 kPa~130 kPa,詳勘報(bào)告提供的數(shù)值為120 kPa~140 kPa,兩者數(shù)據(jù)基本吻合。

        由于SZ2試樁在第7級(jí)加載時(shí)未能及時(shí)根據(jù)Q—s曲線調(diào)整試驗(yàn)荷載的級(jí)差,導(dǎo)致試樁確定的極限承載力偏低。從加強(qiáng)數(shù)據(jù)的可對(duì)比性分析,下面層位僅將SZ1試樁根據(jù)荷載試驗(yàn)得到的與詳勘報(bào)告提供的樁側(cè)摩阻力值進(jìn)行具體對(duì)比分析。

        ④5層粗砂試樁得到的數(shù)值為98 kPa~100 kPa,詳勘報(bào)告提供的數(shù)值為95 kPa~110 kPa,兩者數(shù)據(jù)基本吻合。

        ⑧21層強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖試樁得到的數(shù)值為63 kPa,詳勘報(bào)告提供的數(shù)值為150 kPa,兩者數(shù)值差異很大,分析原因,如前所述,SZ1試樁進(jìn)入⑧2層強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖只有0.90 m,進(jìn)入持力層的深度不夠,難以有效發(fā)揮出對(duì)樁的承載力(包括側(cè)阻力和端阻力),因此還是以詳勘報(bào)告提供的樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值作為設(shè)計(jì)依據(jù)為宜。

        [1]廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司,交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所.港珠澳大橋主體工程橋梁鋼管樁試樁報(bào)告[R].2011.

        [2]江蘇省水文地質(zhì)海洋地質(zhì)勘查院,中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司.港珠澳大橋主體工程橋梁DB01標(biāo)段施工圖設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察報(bào)告[R].2011.

        [3]JGJ 94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

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