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        高能級(jí)強(qiáng)夯處理濕陷性黃土后的樁基實(shí)踐研究

        2021-06-15 07:27:24薛玉
        關(guān)鍵詞:試樁抗壓陷性

        【摘要】在深厚濕陷性黃土上進(jìn)行12000kN.m能級(jí)強(qiáng)夯處理,進(jìn)行樁基的浸水與不浸水靜載荷實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)測(cè)得的P-S, - 等曲線(xiàn)的分析,得出了處理后的黃土層上樁基的承載規(guī)律,為設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)提供參考數(shù)據(jù)。

        【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土;地基處理;強(qiáng)夯; 樁;承載力;荷載傳遞規(guī)律

        1、概述

        隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,大型的重工業(yè)項(xiàng)目比如煉油廠(chǎng),鋼鐵廠(chǎng)等在黃土地區(qū)的逐漸興起。其上部形成的大面積的集中荷載要求地基不僅僅要有足夠的承載力,而且還要有較小的沉降。高能級(jí)強(qiáng)夯能不僅能提高黃土地基承載力和消除黃土的濕陷性,使樁基滿(mǎn)足承載力高和沉降小的要求,同時(shí)能有效的減少工程用樁的長(zhǎng)度。筆者實(shí)測(cè)了在豎向荷載作用下的承載力和沉降曲線(xiàn),通過(guò)埋設(shè)在樁身的應(yīng)力測(cè)試元件,測(cè)試了樁基的荷載分布規(guī)律,探討了強(qiáng)夯后的黃土地基中樁的承載特性。分析結(jié)果表明,強(qiáng)夯后的黃土地基中的樁基有著獨(dú)特的性質(zhì),本次試樁試驗(yàn)所得樁的工作特性和規(guī)律將會(huì)對(duì)未來(lái)的強(qiáng)夯區(qū)樁基施工和設(shè)計(jì)提供一些的經(jīng)驗(yàn)和參考。[1] [2] [3] [4]

        2、夯實(shí)前后場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

        本次實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地所在屬半干旱內(nèi)陸性季風(fēng)氣候區(qū),地下水埋深一般為29.5m~33.5m左右。鉆孔最大揭示深度40m,揭示地層13層,第一層粉質(zhì)粘土(黑壚土)為Q4;第二、第三、第四層粉質(zhì)粘土(馬蘭黃土)為Q3;第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三層粉質(zhì)粘土(離石黃土上段)為Q2??碧綀?chǎng)區(qū),濕陷性黃土的濕陷程度由上向下逐漸減弱,一直漸變?yōu)榉菨裣菪渣S土。濕陷性黃土的底界埋深16m左右,包含的地層為②、③、④、⑤粉質(zhì)粘土,場(chǎng)地黃土的濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí),濕陷類(lèi)型為自重濕陷性黃土。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探及靜載結(jié)果來(lái)看,參考土工試驗(yàn)成果,強(qiáng)夯的有效加固深度為11m。

        3、設(shè)計(jì)要求

        3.1設(shè)計(jì)參數(shù)

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求,最大加載量根據(jù)錨樁所能提供反力確定。試樁以第八層粉質(zhì)粘土為持力層,樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。試樁類(lèi)型為混凝土灌注樁。

        3.2實(shí)驗(yàn)要求

        樁基靜載荷試驗(yàn)方法分為不浸水試驗(yàn)和浸水試驗(yàn),加載方式采用慢速維持荷載法。確定試樁的極限承載力可按下列方法之一進(jìn)行[5]:

        (1)對(duì)于陡降型 - 曲線(xiàn),取其發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值;

        (2)在 - 曲線(xiàn)中取曲線(xiàn)尾部明顯向下彎曲的前一級(jí)荷載;

        (3)對(duì)于緩變型 - 曲線(xiàn)可根據(jù)沉降量確定,宜取 =40mm對(duì)應(yīng)的荷載值;

        (4)加載終止條件為已達(dá)到樁身材料的極限強(qiáng)度以及試樁頂出現(xiàn)明顯破壞現(xiàn)象時(shí),可取終止荷載的前一級(jí)荷載。

        3.3試樁條件

        (1)試樁在樁頭澆筑完成28天后進(jìn)行。

        (2)試樁樁頂按方案要求進(jìn)行處理并保持完好。對(duì)樁頂標(biāo)高低于自然地面,開(kāi)挖樁頂以上部分土。

        (3)試驗(yàn)進(jìn)行期間,試樁區(qū)域無(wú)沖擊、振動(dòng)等影響。

        (4)本次豎向抗壓靜載試驗(yàn),由于受錨樁鋼筋限制,試樁均未加載至破壞,且終止試驗(yàn)時(shí),各試樁頂總沉降均小于40mm,其 - 曲線(xiàn)尾部也均未出現(xiàn)明顯向下彎曲,因此,各試樁單樁豎向抗壓極限承載力均按最大試驗(yàn)荷載值確定。

        3.4內(nèi)力測(cè)試埋點(diǎn)

        試驗(yàn)主要通過(guò)預(yù)先埋設(shè)樁身埋設(shè)傳感器,測(cè)試其在靜載荷試驗(yàn)過(guò)程中樁側(cè)摩阻力分布,端阻力的變化情況。埋設(shè)時(shí),在設(shè)計(jì)好的位置斷開(kāi)主筋,用鋼筋應(yīng)力計(jì)替換焊接。讀數(shù)導(dǎo)線(xiàn)隨鋼筋籠主筋引至地面。應(yīng)力計(jì)連接桿直徑與鋼筋主筋相同,在埋設(shè)位置截?cái)嘀鹘钣娩摻顟?yīng)力計(jì)置換。本次共埋設(shè)162個(gè)鋼筋計(jì),最終試驗(yàn)?zāi)軌虻玫綌?shù)據(jù)的成活鋼筋計(jì)157個(gè)。

        4、承載力和沉降實(shí)驗(yàn)成果

        表1抗壓試樁靜載試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

        從靜載試驗(yàn)加載量和變形對(duì)比曲線(xiàn)來(lái)看,得到本次強(qiáng)夯后黃土地區(qū)試樁的承載力和沉降的一些規(guī)律和結(jié)論:

        (1)本次試樁的沉降較小,S800試樁沉降平均在4.5mm,S600試樁沉降平均在5.5mm,比本地區(qū)同等條件下的樁沉降小的得多。浸水試樁變形量曲線(xiàn)稍微比非浸水試驗(yàn)陡,沉降量大1.0mm左右,但總體差別不是很大,說(shuō)明本場(chǎng)地經(jīng)高能級(jí)強(qiáng)夯處理后,黃土的沉降明顯減小。

        (2)樁基的承載力和變形特性方面均勻性較好。從靜載試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,抗壓靜載試驗(yàn)和抗拔靜載試驗(yàn)均未加載到破壞狀態(tài)(由于錨樁配筋限制,試驗(yàn)未做到試樁的極限值),S800試樁抗壓承載力特征值在2250~2475kN之間,S600試樁抗壓承載力特征值為2000kN。樁還有繼續(xù)承載的潛力,與天然黃土樁基的承載力相比,強(qiáng)夯后單樁的承載力明顯提高。

        5、內(nèi)力測(cè)試結(jié)果

        在得到內(nèi)力測(cè)試數(shù)據(jù)之后,我們就可以根據(jù)樁身內(nèi)力測(cè)試結(jié)果,計(jì)算抗壓試樁的樁側(cè)摩阻力與樁端阻力關(guān)系見(jiàn)圖

        結(jié)論:

        通過(guò)本次試樁,可以得到荷載傳遞的一些規(guī)律和結(jié)論

        (1)從上面的圖標(biāo)可以看出,兩組6根試樁端樁阻力分擔(dān)比最大在10.0%左右,側(cè)阻力未充分發(fā)揮,端阻力所占比例較小,可以看出樁基的承載力還有一定潛力。

        (2)從樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮曲線(xiàn)土可以看出,樁的側(cè)摩阻力發(fā)揮呈現(xiàn)出多峰值效應(yīng)。通過(guò)靜力觸探,發(fā)現(xiàn)本次12000kN.m強(qiáng)夯對(duì)樁側(cè)上部土層的摩阻力提高效果顯著,這個(gè)效果隨深度逐漸變小。內(nèi)力測(cè)試數(shù)據(jù)也表明在土中上部出現(xiàn)了峰值,從而驗(yàn)證強(qiáng)夯后樁的荷載分布特性 [6]。

        (3)強(qiáng)夯造成地表淺層結(jié)構(gòu)破壞,有效加固深度范圍內(nèi)濕陷性消除,中上部摩阻力極限值提高最大。在不浸水試驗(yàn)中樁的摩阻力發(fā)揮需要的位移比其他土層較大,因此在其他土層的摩阻力得到發(fā)揮的時(shí)候,其值還是很小,發(fā)揮較差。而浸水試驗(yàn)整個(gè)加載的過(guò)程中,樁的中上部土的摩阻力一直較大,負(fù)擔(dān)了樁的主要荷載,使得沉降較小,沒(méi)有像普通浸水試樁那樣因沉降多大而造成較大的負(fù)摩阻力[7]。

        (4)結(jié)合本場(chǎng)地室內(nèi)土工試驗(yàn)的物理力學(xué)參數(shù),綜合靜載試驗(yàn)、樁身內(nèi)力測(cè)試和靜力觸探結(jié)果[8],提出夯后樁側(cè)摩阻力和端阻力標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表2。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王鐵宏.全國(guó)重大工程項(xiàng)目地基處理實(shí)錄,中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005.

        [2]薛玉,韓曉雷,水偉厚,詹金林.8000kN·m能級(jí)強(qiáng)夯處理濕陷性黃土實(shí)踐研究.水利與建筑工程學(xué)報(bào),2008,6(2):8~10.

        [3]薛玉,強(qiáng)夯后黃土地基中樁的承載特性研究[D].西安建筑科技大學(xué),2009.

        [4]王鐵宏,水偉厚,王亞凌,等.10000 kN·m高能級(jí)強(qiáng)夯時(shí)的地面變形與孔壓試驗(yàn)研究.巖土工程學(xué)報(bào),2005,27(7):759~762.

        [5]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ94-2008).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版,2008.

        [6]張展弢.黃土地區(qū)單樁豎向承載力與沉降特性研究[D].西安理工大學(xué),2003.

        [7]刑心魁.黃土地基中旋挖成孔灌注樁荷載傳遞函數(shù)規(guī)律及沉降特性研究[D].西安建筑科技大學(xué),2000.

        [8]羅汀,姚仰平.黃土地基中工程樁摩阻力發(fā)揮值的變化特性[J].工業(yè)建筑,工業(yè)建筑,2002,32(12):20-23.

        作者簡(jiǎn)介:

        薛玉,男,1981年出生,山東青島人,工程師,主要從地基處理,邊坡和基坑支護(hù),地基檢測(cè)等方面的工作和研究。

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