聶振剛 趙 良 郭亞鑫

(1.中冶沈勘工程技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110015； 2.遼寧省阜新市細(xì)河區(qū)政府，遼寧 阜新 123000； 3.遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧 阜新 123000)

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·巖土工程·地基基礎(chǔ)·

錐形群樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)研究★

聶振剛1趙 良2郭亞鑫3

(1.中冶沈勘工程技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110015； 2.遼寧省阜新市細(xì)河區(qū)政府，遼寧 阜新 123000； 3.遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧 阜新 123000)

采用相同樁體參數(shù)、兩種不同樁距比的錐形樁，開(kāi)展了錐形群樁復(fù)合地基的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：隨著樁距比增大，極限荷載時(shí)基樁的樁頂位移快速增大、向上刺入褥墊層，樁距比為4.5時(shí)，樁間土的工作效率較高，樁土協(xié)同工作較好。

樁基礎(chǔ)，復(fù)合地基，錐形樁，載荷試驗(yàn)

1 概述

錐形樁研究主要集中在單樁基礎(chǔ)的承載特性研究[1-3]，其群樁基礎(chǔ)的承載試驗(yàn)研究較少，群樁基礎(chǔ)和群樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)沿襲傳統(tǒng)等截面樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)理論。因此作者開(kāi)展了錐形群樁復(fù)合地基的載荷試驗(yàn)，揭示錐形群樁的工作機(jī)理。

2 錐形群樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 布樁形式和試驗(yàn)場(chǎng)地相關(guān)參數(shù)

本次試驗(yàn)的錐形群樁地基加固試驗(yàn)場(chǎng)地的地表下20 cm為建筑垃圾和黏土混合物，以下為3 m深的黑褐色粉質(zhì)黏土。地基材料采用該處試驗(yàn)基坑的取出土后，填筑于基坑內(nèi)，輕便觸探N10=12擊，含水率為19%。試驗(yàn)地基采用長(zhǎng)1 500 mm、寬1 250 mm、深800 mm的試驗(yàn)基坑，其c=20.91 kPa，φ=21.12°，樁距為兩種，重點(diǎn)研究1號(hào)～3號(hào)，2號(hào)～3號(hào)樁間的樁土相互作用，見(jiàn)圖1。

錐形樁埋設(shè)過(guò)程中，原狀土樣試驗(yàn)得到黏聚力和內(nèi)摩擦角分別為12.3 kPa和13.05°。在靜載荷試驗(yàn)完成后，褥墊層下部地基(黏土)材料的黏聚力和內(nèi)摩擦角分別為32 kPa和22.7°；樁頂下部200 mm處地基(黏土)材料的黏聚力和內(nèi)摩擦角分別為51.66 kPa和19.5°。

2.2 模型錐形樁制作與傳感器布設(shè)

錐形樁采用壁厚0.3 mm薄壁鋼管內(nèi)焊接，長(zhǎng)度為800 mm，樁頂直徑80 mm，樁端直徑60 mm，錐角1.43°，樁體剛度和強(qiáng)度較好。將環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑調(diào)制后均勻涂刷到清除氧化層的鋼管上，均勻地將細(xì)砂撒在膠體表面，制成模型樁。群樁加固體原布置的樁體20個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)、2個(gè)土滲流計(jì)測(cè)點(diǎn)和18個(gè)土應(yīng)力計(jì)(見(jiàn)圖2a)，圖2b))，加載前有效傳感器見(jiàn)圖2c)。

2.3 錐形樁復(fù)合地基加載試驗(yàn)

采用堆載試驗(yàn)，在樁土加固體上部設(shè)計(jì)了100 mm的砂層，然后鋪設(shè)900 mm×1 200 mm加載板，分3級(jí)加載，加載總量730 kg，每一級(jí)載荷施加的穩(wěn)定時(shí)間10 min，而后在第20分鐘和第40分鐘分兩次測(cè)量位移、樁體應(yīng)力和土應(yīng)力。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)終止加載：1)堆載物出現(xiàn)失穩(wěn)；2)樁荷載—位移曲線出現(xiàn)陡降段；3)傳感器的微應(yīng)變超過(guò)1.5倍量程。

3 試驗(yàn)分析

1號(hào)和3號(hào)樁間距為650 mm，樁間距與樁直徑比B1(樁距徑比)=8.125；2號(hào)樁與3號(hào)樁的間距為360 mm，樁間距與樁直徑比B2=4.5，試驗(yàn)過(guò)程中樁頂位移和樁間土應(yīng)力見(jiàn)表1。

表1 樁頂位移和樁間土應(yīng)力數(shù)據(jù)表

121號(hào)位置土應(yīng)力在第一級(jí)荷載隨穩(wěn)載時(shí)間的增加而逐漸增加，第二級(jí)荷載先增加后衰減，表面地基出現(xiàn)了局部塑性變形，消減了局部應(yīng)力，第三級(jí)荷載表現(xiàn)同第一級(jí)荷載。122號(hào)位置土應(yīng)力隨載荷穩(wěn)定時(shí)間的延續(xù)而應(yīng)力降低。2號(hào)樁端的224號(hào)土應(yīng)力計(jì)第一級(jí)荷載后快速衰減，在第二、第三級(jí)荷載變化趨于平緩；121號(hào)位于1號(hào)和3號(hào)樁之間的褥墊層和軟基結(jié)合面，122號(hào)位于1號(hào)和3號(hào)樁之間樁頂下400 mm，兩點(diǎn)位置的土應(yīng)力變化趨勢(shì)基本一致，但122號(hào)位置的土應(yīng)力遠(yuǎn)大于121號(hào)和224號(hào)位置土應(yīng)力，表明錐形樁出現(xiàn)明顯的樁側(cè)應(yīng)力傳遞現(xiàn)象，樁距徑比B=4.5時(shí)樁間土的工作效率較高。

4 結(jié)語(yǔ)

1)極限荷載時(shí)，隨著樁距徑比增大，錐形群樁復(fù)合地基中基樁的樁頂位移快速增大。

2)基樁向上刺入褥墊層，在復(fù)合地基上部形成較好的樁土協(xié)同工作。不同樁距條件下，錐形群樁基礎(chǔ)荷載側(cè)向傳遞效率不同，當(dāng)樁距比為4.5時(shí)，樁間土的工作效率較高。

[1] 徐學(xué)燕，張培柱.錐形樁改良土體凍脹性和融沉性研究[J].冰川凍土，1997(4)：354-358.

[2] Mahmoud Ghazavi. Analysis of kinematic seismic response of tapered piles[J].Geotechnical & Geological Engineering,2007,25(1)：37-44.

[3] M Hesham El Naggar,Jin Qi Wei.Uplift behaviour of tapered piles established from model tests[J].Canadian Geotechnical Journal,2000,37(1)：56-74.

Static loading test for the composite foundation of tapered pile★

Nie Zhengang1Zhao Liang2Guo Yaxin3

(1.ShenkanEngineering&TechnologyCorporation,Shenyang110015,China; 2.FuxinCity,LiaoningProvinceFineRiverfrontGovernment,Fuxin123000,China； 3.LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000，China)

The testing research on the tapered pile group foundation and composite foundation be made by same parameter of pile body and two kinds of pile spacing ratios. Conclusions from the experiment including: on ultimately load, pile-top displacements increases and thrust into cushion, when the pile spacing is 4.5, the working efficiency of soil between piles is higher than others.

pile foundation, composite foundation, tapered pile, static loading test

1009-6825(2016)10-0063-02

2016-01-25★:中冶沈勘科技項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：KJYF2014-001)

聶振剛(1961- )，男，高級(jí)工程師； 趙 良(1991- )，男，工程師； 郭亞鑫(1995- )，男，在讀本科生

TU473.1

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