某场地静压预制管桩休止期间抗压承载力检测.pdf

第7 期 Z 0 0 6 7 月 广东 土木与 建筑 GUANGD 0N G ARC HI r E C T URE C I VI L ENGI NE ERI N G No 7 J U L 2 0 0 6 某场地静压预制管桩休止期间抗压承载力检测 邝金 旋 深 圳 市 宝安 区工程质 量监 督检 验站 深圳 5 1 8 1 7 2 摘要 通过 对某场 地的 3根 静压预制管桩在成桩 1 3个月后进 行静载试验 发现桩 竖向抗 压承载 力在 休止期 间均 出现 一定幅度的下降 违 背了花岗岩持 力层的桩休 止后承我 力增大并最终稳定的规律 故提 出与同行探 讨 关键词 静压预应 力管桩 休 止 静栽试验 检 测值 1 前 言 静压预应力管桩 以下简称 静压管桩 以其施 工噪声低 对周围环境影响小等优点 在城市建设 中 的应用越来越广 但一直 以来我们都认为在以砾质 粘性土 花岗岩全风化层为持力层的土质中 以静压 法压入预制管桩的竖向抗压承载力会随着休止时问 的增加而不断增大直至达到稳定 这与在以泥岩为 持力层 的土质 中成桩 桩的竖向抗压承载力随休止 时间的增加而下降直至稳定的认识是一致的 我们 通过对某场地 的 3根静压管桩在不同的休止时间后 进行静载试验 但结果表明这一认识是值得商榷的 以砾质粘性土 花岗岩全风化层 为持力层的静压预 制管桩 其竖向抗压承载力反而随休止时间的增加 而下降直至稳定 现介绍本次试验的过程并进行初 步分析 望籍此抛砖 引玉 了解 同行对这方 面的观 点 以共同探讨这方面的的问题 2 静压管桩的地质状况 本场地位于深圳市宝安 中心区 3根试验桩所 在的地质土层 自上而下分别为 人T填土 层厚 3 8 3 9 m 松散 淤泥质土 层厚 2 6 3 5 m 软塑 流塑 中粗砂 层厚 1 1 1 8 m 松散 粘土 层厚 1 2 2 4 m 软塑 可塑 中砂 层厚 0 9 2 2 m 中密 砾砂 层厚 1 7 3 O m 中密 密实 砾质粘性土 层厚 1 9 1 1 O re 由粗砾花岗岩风化残积而成 可塑 硬塑 全风化粗砾花 岗岩 层厚 2 9 1 2 1 m 呈土柱 状 强风化粗砾花岗岩 半岩半土状 揭示厚度为 1 9 0 m 3 静压管桩的静载试验 3 1 3根静 压 管 桩 均 为 4 0 0 壁 厚 9 5 ra m 的 预 制 预应 力高强管桩 采 用 静压 法 将桩 压 入 土 层 桩 的施 T参数见表 1 表 1桩的施工参数 3 2 静载试验及其结果 1 静载试验 采用 8 m 8 m混凝土块压重平台反 力装置 加载系统由压阻式压力传感器和 Q F 5 0 0 2 0 型千斤顶组成 采用慢速维持荷载法 每级加载为预 定试验的l l o 第 1 级按 2 倍分级荷载加载 当每 级荷载作用下桩的沉降量 0 1 m m l h时可施加下一 级荷 载 2 沉降观测 在桩顶采用对称方式安装 4个量 程为 5 0 ra m的位移传感器 按规程规定的时间测读 沉降量 试验按规范的慢速维持荷 载法加载至破坏 3 钢筋计测读 每级荷载达到相对稳定标准时 进行测读 3根静压管在成桩后休止 1个月 2个 月和 3个 月分别做 了 3次静载试验 静载试验结果见表 2 3 3为了分析静压桩 的端 阻力和摩阻力特性 3根 试验桩预制时根据土层厚度在桩身内预埋应变式钢 筋计 其 中 2 桩应 力应变检测结果分析及应变式钢 筋计埋设位置如图 1所示 5 桩和 9 桩的应力应 变 检测结果也与 2 桩基本一致 3 4 第 1 次静载试验的 Q s曲线如图 2所示 5 桩 和 9 桩 的曲线均出现明显的拐点并呈陡降型 具有 明显的破坏特征 其极限承载力见表 2 而 2 桩当加 6 3 维普资讯 2 O 0 6 年7 月 第7 期 邝金旋 某 场地 静压预制 管桩休 止期间 抗压承 载力检 测 J U L 2 0 0 6 N o 7 表 2静载试验结果 休止 1 个月 休止 2个月 休止 3个月 善 试 试 验 荷 载沉 降 沉 降 试 验 荷 载 沉 降 沉 降 k N ra i n m m k N m m m m k N m m m m 2 2 6 0 o 2 7 6 3 2 6 o 0 2 7 6 3 2 3 4 0 4 4 8 6 2 0 8 0 l 3 4 6 2 0 8 0 4 0 0 3 l 8 2 0 8 7 5 5 3 0 4 0 8 9 5 9 2 6 6 0 2 4 7 8 l 9 0 0 4 3 0 3 l 5 2 0 7 5 3 2 2 8 0 5 2 5 0 1 9 0 0 l O 0 9 9 2 3 4 O 6 6 9 7 2 0 8 0 2 0 3 4 2 0 8 0 4 6 5 7 1 8 2 0 9 4 3 l 8 2 0 5 0 0 4 l 5 6 0 8 0 3 注 除 2 桩在成桩 1 个 月后 的静载试验 中未达到破坏 故未获得极限承载力外 其 它各次试验均达到桩身破坏 承载 力检测值即为极 限承载 力 每次试验的开始时间符合规范规定的休止时间 试 桩2 桩 侧 阻力 k 桩 侧 阻力 k 嘶 桩 侧 阻 力 k m 善 重 麟 l 量 人 填 土 萤 I 2 l2 3 8 8 8 i 暑 l l I 淤 泥 质 土 荤 4 3 j 1 2 3 2 I 9 4 4 1 I I 一 I 3 8 6 1 l 广 妻 中 粗 砂 l 9 9 7 I 一 d一 L 委 17 4 I 16 o 0 I 16 1 9 l 一 蕈 I 一 L I 垂 j 砂 17 4 4 1 l6 o 0 f 1 6 1 9 l 5 一 荤 乐 砂 琵 2 4 2 I 14 8 7 1 n J 一 J 一 6 量 2 4 o 7 l 2 4 9 0 I 13 7 o I r 蔓 I 砾质 粘性土 L 一 蝤应力 计3 0 9 2 3 8 8 7 6 3 5 2 5 1 桩端阻力 k N 桩端阻力 k N 桩端阻力 k N n 1 nnl h T L 1 l 一 T 1 图 1 2 桩应力应变检测结果及分析图 N 图 2 静载试验 Q 曲线 载至 2 6 0 0 k N时 桩顶总沉降量小于 4 0 ram 且 Q 曲 线未见异常 故竖向承载力检测值为 2 6 0 0 k N 4 原 因分析 4 1 试验结果 1 表 2的检测数据表 明 可见持力层为砾质粘 性土的 2 桩和 9 桩在 3个月的休止期内每个月的 承载力都在下 降 期间检测值的降幅分别为 3 0 和 2 5 持力层为全风化层的 5 桩在休止 2个月后的检 测值比前一个月下降 4 2 休止 3个月后增大 2 5 就此试验场地 支承在砾质粘性土层的桩 其竖向抗 压承载力随休止时间的增加而降低 降幅超过 3 0 支承在全风化层的桩 其竖向抗压承载力随休止时 间的增加而降低 降幅超过 3 0 至于后来竖向抗 压承载力的增大 笔者认为其原因应是第 2次试验 沉降可能将桩端全风化层压密而导致承载力增大 2 根据 图 1的 2 桩应力应变检 测结果分析 6 4 图 可见该桩总侧摩阻 力 由 9 3 1 7 k N 降 至 6 8 8 1 k N 3个月的降幅 占总侧摩阻力的 2 6 和 总承载力的 9 4 端 承 力 由 1 7 2 8 3 k N 降 至 1 2 8 7 8 k N和 1 1 31 9 k N 3 个月的下降幅度超过 3 4 5 占总承载力的 2 2 9 4 2 初步分析 以上试 验桩 休 止 期 竖 向抗压 承载 力 出 现较大幅度下降 笔者 认为 其原 因 如下 1 侧摩阻力下降是孑 L 隙水压 力变化所引起 成桩时 桩土中的孑 L 隙水压力增大 由于不能快速扩 散 使有效应力增大 时间长后孑 L 隙水压力恢复平 衡 水压力下降 造成有效应力和桩侧摩 阻力下降 从图 l 的 2 桩应力应变检测结果可以看出 砾砂的 侧摩阻力由成桩时的 2 4 2 4 k N最终减 至 1 0 9 k N 基 本接近不存在 粘性土的侧摩阻力也 由成桩时 的 2 4 0 7 k N减 至 1 3 7 0 k N 减 小 了 4 3 2 端承力下降主要是持力层软化所引起 本 场地 3根桩的持 力层分别为粘性土和全风化层 地 质勘探资料表明 粘性土稍湿一 湿 可塑一 硬塑 由粗 粒花岗岩风化残积而成 全风化呈砂土状 岩芯可见 碎状 遇水极易软化 刚成桩 时土体受到高压作用 而被挤压成坚硬状 故端承力极高 遇水后土体液化 和持力层软化 端承力就明显下降 从表 1 和图 1 的 2 桩应力应变检测结果可见 端承力从休止 1 个月 极限端承力超过 1 7 2 8 3 k N降至休止 2个 月后 的极 限端承力 1 2 8 7 8 k N 其主要原因为持力层的软化 下转 第 1 3页 维普资讯 2 O o 6 年7 月 第7 期 广东 土木与 建篇 J U L 2 0 0 6 N o 7 壁摩擦力降低 嵌入持力层 的深度 由于施工条件的 限制 达不到灌注桩的终孑 L 要求 且清孑 L 时沉渣处 理更为困难 故其垂直承载 力要低于灌注桩 但 由地下 连续墙 和灌注桩 的载荷 试验对 比结 果可以看 m 地下连续墙垂直承载力 的T作条件类 似灌注桩 可按灌注桩的试验数据参考取值并适当 折减 即采用的计算方法如下 Q A Q S a b 式中 为地下连续墙垂直承载力标准值 k N p 为地下连续墙端部承载力标准值 k N m p 为地 下连续墙侧面摩阻力标准值 k N m A为地下连续 墙短部每延米长度的底面积 m S为地下连续墙 每延米的两侧表面积 m 为墙端承载力折减系 数 为墙侧摩阻力折减系数 本工程地下连续墙每延米按 N 2 0 0 0 k N设计 连续墙总长 2 1 5 m 总垂直承载力标准值约 4 3 1 0 k N 节约了大量资金 同时还严格控制沉降 施工中采取 了下列措施 浇注水下混凝土前 采用墙底注浆技 术加固沉渣及持力层表层 在地下连续墙顶设置 大刚度冠梁 将整个连续墙连成整体 加强墙底清 槽 控制沉渣厚度 5 c m 使之 与灌注桩相 同 施工 时采用 X 一 2型沉渣厚度测定仪进行测定 采用超 声波扫描技术 控制墙体垂直度偏差在 3 0 以内 4 地下连续墙结构设计与施工要点 4 1 地下连续墙 采用 C 2 5水下混凝土 抗渗标号 为 S 8 墙身强 度按各种工况 的弯矩包络 图配置纵 向钢筋 同时控 制开挖后地下连续墙与土体接触面的裂缝宽度 端 部控制在 5 mm以下 4 2 钢筋笼构造 钢筋的设计除应满足墙体强度外 还应考虑施 T所需的构造要求和钢筋笼的吊装和刚度要求 本 工程钢筋笼的主筋保护层厚度取 6 c m 主筋用 2 5 2 0 0 钢筋笼长 1 4 1 5 5 m 4 3 衬墙 在地下连续墙与主体结构之间浇注 2 5 c m厚的 衬墙 在构造和受力上形成整体 并与各层楼板 梁 一 起浇注 增强地下连续墙 的强度 和刚度 并提高 防渗能力 本工程施工完成后 在地下连续墙的各 方向设 置观察断面 观测项 目包括 地下连续墙沿全墙 高度不同位置的位移和变形 基坑外土体 建筑 物 道路管线 的沉降和位移 地下连续墙 的内力 及支撑受力 珠江水位变化对地下连续墙接头孑 L 防渗漏的影响 墙体超声波测试 5 结语 通过对该 工程地下连 续墙设计和施工前后 阶 段若干问题的分析和探讨 我们认为选择并确定一 个合理的设计条件 并把施 工结合一并考虑 既可 充分发挥较深地下室地下连续墙 的挡土 防水的功 能优势 又能为建设单位节约工程造价和工期 上接第 6 4页 3 承载力下降 的原因也有 可能是成桩 时桩尖 钢板未严格焊紧密导致桩底部漏水 且成桩后渗入 桩孑 L 的水不停地对桩底土层进行渗泡 使底部 的砾 质粘土层和全风化层 全风化层在 以前的勘察规范 里也定性为残积土层 在水的渗 泡下随时间的增长 土中颗粒间的含水率增大 土的剪切强度下降 在荷 载的作用下桩就较易刺入土中 桩顶沉降量增大 5 结束 语 通过对某场地的 3根以砾质粘性土 花岗岩全 风化层为持力层 的静压预制管桩分别在成桩后 1 3 个月进行静载试验 分析试验结果发现静压管桩在 休止期 的竖 向抗压承载力 出现较大幅度的下 降 承 载力下降时间远大于现行检测规范可检测的休止时