上海软土地区扩底桩的群桩效应和稳定性分析

上海软土地区扩底桩的群桩效应和稳定性分析

在工程实践中，对桩支撑负荷的研究相对较少，阻力测试也很少，不到1%的压力桩。即使在一些项目中进行了桩式抗压试验，桩的抗压能力是否满足设计要求，但试验桩的抗压能力是否得到了设计要求。很少有抗压能力差的图纸。目前在国内外尚未见到有关软土地区扩底桩群桩抗拔试验的文献。本文结合上海某工程所进行的单桩、2根群桩和3根群桩的扩底桩群桩抗拔试验的试桩情况,对上海软土地区扩底群桩抗拔进行了分析。1试验总结1.1桩身直径及参数该工程试桩为钻孔机械扩底的现场扩底灌注桩,桩长37m、桩径600mm、扩底直径1150mm、扩底部分高1m;混凝土强度等级C30。试桩分A、B地块共2组,每组7根,2组试桩平面布置相同,如图1所示,试桩参数如表1所示。为求测各扩底抗拔桩的桩侧摩擦阻力,在每根抗拔桩桩身不同深度处对称埋设了钢筋计;为测扩底桩桩底上拔量,在每根桩埋设了沉降杆。试桩抗拔静载试验采用慢速维持荷载法。荷载分级:在加载量<3000kN时各级加载量按250kN进行加载,第1级荷载为500kN;3000~3500kN按125kN加载;当加至最大荷载后进行分级卸载,每级卸载量为加载量的2倍。试验终止加载的条件参见文献。1.2现场地质条件该工程位于上海浦东新区,按沉积年代、成因类型及物理力学性质的差异,可划分为8个主要土层,各土层的主要物理力学指标如表2所示。2试验结果及分析2.1桩顶拔量调查A41、A42和B41、B42的P-δ曲线如图2a、b所示。A33和B32桩P-δ曲线如图2c所示。图2d给出了A41桩在荷载1500kN时恒荷载48h的桩顶位移随时间变化曲线。A41、A42在加载过程中,桩顶上拔量和桩底上拔量增加缓慢,在3500kN荷载下,A41桩顶最大上拔量27.96mm,桩底最大上拔量11.35mm;A42桩顶最大上拔量29.99mm,桩底最大上拔量8.35mm。B41、B42桩在加载过程中,桩顶上拔量和桩底上拔量增加都比较缓慢,B41在3500kN荷载下,桩顶最大上拔量26.93mm,桩底最大上拔量11.35mm;B42桩由于现场条件的限制最大加载量只加到3375kN,在3125kN荷载下,B42桩顶最大上拔量22.19mm,桩底最大上拔量7.62mm。A41、A42、B41、B42均未达到破坏。经综合判断,确定A41、A42、B41桩的抗拔极限承载力都≥3500kN,B42桩的抗拔极限承载力≥3125kN。A33(单桩)、B32(单桩)在加载过程中,桩顶上拔量和桩底上拔量增加缓慢,在3500kN荷载下,A33(单桩)桩顶最大上拔量18.27mm,桩底最大上拔量8.82mm;B32(单桩)桩顶最大上拔量22.23mm,桩底最大上拔量8.82mm。A33(单桩)、B32(单桩)均未达到破坏。经综合判断,确定A33(单桩)、B32(单桩)的抗拔极限承载力≥3500kN。2.2抗拔极限承载力试验A21、A22和B21、B22为2桩同时抗拔试验桩,在进行抗拔静载试验时同步加载,试验过程中2根桩的荷载始终保持相同,最大加载量3500kN。图3a,3b分别给出了两组A21、A22和B21、B22的P-δ曲线,图3c给出了A21、A22桩在荷载1500kN时恒荷载72h的桩顶位移随时间变化曲线。A21、A22和B21、B22在加载过程中,桩顶上拔量和桩底上拔量增加缓慢,在3500kN荷载下,第1组试桩A21桩顶最大上拔量22.94mm,桩底最大上拔量8.82mm,A22桩顶最大上拔量27.02mm,桩底最大上拔量10.40mm;第2组试桩B21桩顶最大上拔量22.00mm,桩底最大上拔量8.82mm,B22桩顶最大上拔量20.13mm,桩底最大上拔量10.40mm。同时所有试桩均未达到破坏。经综合判断,确定两组试桩A21、A22和B21、B22的抗拔极限承载力都≥3500kN。从上述两组2桩的群桩试验可知,两桩同时上拔时,各自的单桩抗拔极限承载力值均≥3500kN。由第1组试桩1500kN时的恒载试验可知,两桩在72h恒荷载过程中的桩顶上拔位移变化量均很小,且在后期趋于稳定。2.3单桩抗拔极限承载力A31、A32、A33和B31、B32、B33为三桩同时抗拔试验桩,在进行抗拔静载试验时同步加载,试验过程中三桩的荷载始终保持相同,最大加载量为3500kN。图4c给出了第1组试桩A31、A32、A33桩在荷载1500kN时恒荷载72h的桩顶位移随时间变化曲线,图4a、4b分别给出了第1、2组试桩A31、A32、A33和B31、B32、B33的P-δ曲线。3根同拔试桩A31、A32、A33和B31、B32、B33在加载过程中,桩顶上拔量和桩底上拔量增加缓慢,第1组试桩在3500kN荷载下,A31桩顶最大上拔量19.32mm,桩底最大上拔量8.45mm;A32桩顶最大上拔量19.64mm,桩底最大上拔量9.83mm;A33桩顶最大上拔量16.92mm,桩底最大上拔量7.45mm。第2组试桩由于现场条件的限制最大加载量只加到3375kN,在3375kN荷载下,B31桩顶最大上拔量25.22mm,桩底最大上拔量12.78mm;B32桩顶最大上拔量23.86mm,桩底最大上拔量14.9mm;B33桩顶最大上拔量29.60mm,桩底最大上拔量16.64mm。从上述2组三桩的群桩试验可知,三桩同时上拔时,各自的单桩抗拔极限承载力值均≥3500kN。由第1组试桩1500kN时的恒荷载试验可知,三桩在72h恒荷载过程中的桩顶上拔位移变化量均很小,且在后期趋于稳定。2.4试验结果及堆栈效应分析1单桩抗拔试验根据前文所述,排除施工现场条件的限制对B31、B32、B333根群桩同时抗拔最大加载至3375kN无法继续加载的情况外,2根群桩同时上拔时,A21、A22和B21、B22的单桩极限承载力值均≥3500kN,3根群桩同时上拔时,A31、A32、A33的单桩极限承载力值均≥3500kN;单桩除B42由于施工现场条件的限制只加载至3125kN外,其余单桩A41、A42和B41单桩抗拔极限承载力值均≥3500kN;在A31、A32、A33和B31、B32、B333根群桩抗拔试验结束后3d,进行抗拔试验的A33和B32试桩的单桩抗拔极限承载力值均≥3500kN,和3桩同拔时的初次试验的P-δ曲线相比,A33和B32单桩抗拔试验P-δ曲线除了卸载曲线和加载曲线在数值向的差值减小外,再无其他明显区别。由此可见在该工程的群桩抗拔条件下,单桩、2根群桩、3根群桩的抗拔试验结果无明显差异,群桩效应不明显。王笑难等通过工程实践证明钻孔灌注桩施工工艺因不改变原状土性,不会产生“群桩效应”。2恒荷载桩顶位移随时间的变化根据前文所述A区的单桩A41,2根群桩A21和A22,3根群桩A31、A32和A33在进行抗拔试验时在荷载1500kN时恒荷载48h和72h的桩顶位移随时间变化的情况,在该工程的群桩抗拔条件下单桩、2根群桩、3根群桩恒荷载过