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解析粉土地基微型桩基础抗压承载力试验

2015-07-15 184 0

在我国的西北地区，存在大量的粉土地基，在这些地基中采用板式基础，不但消耗大量的混凝土材料，还需要进行大面积的土方开挖，对环境保护有很大的影响，采用微型桩基础不但能减少施工材料的使用，还能解决地基中存在的安全隐患。文章结合现场试验，对粉土地基微型桩基础的抗压承载能力进行了分析。
　　1工程概况
　　在某地区进行粉土地基微型桩基础抗压承载力试验，该地区含有丰富的粉土层，在试验前，对该地区的地质进行勘测，其结果为①粉土层的厚度为3m、极限侧阻力为20kPa、粘聚力为13kPa、摩擦角为20°、计算重度为16kN/m3，②粉土层的厚度为7m、极限侧阻力为28kpa、粘聚力为13kPa、摩擦角为20°、计算重度为16KN/m3，③粉土层的厚度为5m、极限侧阻力为114kPa、极限端阻力为1700kPa、粘聚力为113kPa、摩擦角为20°、计算重度为16kN/m3。
　　2验方法
　　本次试验的基础设计尺寸为微型桩桩径为380mm、桩长为12.5m、立柱和承台均为正方形截面，承台基础的埋设深度为1.7m、立柱露头高度为200mm。进行微型桩施工时，采用机械洛阳铲成孔，人工吊放并固定直径为280mm的钢筋笼，然后进行孔内灌注混凝土成桩。成桩后，对微型桩混凝土进行地表撒水养护7d，然后开挖基坑、支护模板、浇筑混凝土四根微型桩承台、拆模回填等施工。微型桩混凝土顶面进入承台的距离为15cm，微型桩主筋进入承台的距离要大于40倍的主筋直径。在进行竖向荷载试验时，利用土压力盒监测承台下部土体承担的荷载，土压力盒要埋设在基础中心和两桩中心。
　　3试验结果分析
　　3.1试验结果
　　基础施工结束28d后，对三个基础分别进行竖向荷载试验，将试验点分为1号试验点、2号试验点以及3昊试验点。试验得出1号试验点的极限承载力为2700kN，在极限荷载下，竖向位移量为4.87mm；2号试验点的极限承载力为2700kN，在极限荷载下，竖向位移量为5.17mm；3号试验点的极限承载力为2700kN，在极限荷载下，竖向位移量为4.08mm。
　　3.2承台下部土体承担荷载分析
　　利用埋设在承台下部的土压力盒记录的数据，可以计算出承台下部土体承担荷载量。通过数据分析，得出随着竖向荷载量的增加，承台下部土体承担的荷载也逐渐变大，土体承担荷载占全部荷载比例的变换趋势为先小幅度变小，然后逐渐增大。1号基础在增加竖向荷载的过程中，土体承担荷载占全部荷载的比例最小值为4.25%，在极限荷载作用下，土体承担荷载占全部荷载的9.30%；2号基础在增加竖向荷载的过程中，土体承担荷载占全部荷载的比例最小值为3.09%，在极限荷载作用下，土体承担荷载占全部荷载的7.00%；3号基础在增加竖向荷载的过程中，土体承担荷载占全部荷载的比例最小值为7.09%，在极限荷载作用下，土体承担荷载占全部荷载的12.80%。
　　虽然3个试验基础的试验场地一样，但在竖向极限荷载下，三个基础的土体荷载分配相差比较大，其主要原因有：在开挖、浇筑上部承台立柱混凝土的过程中，承台底部土体受到的扰动程度相差比较大；不同的试验基础，在竖向荷载作用力下，竖向位移量不相同，从而导致土体的抗力发挥不相同。对于这种情况，在实际施工中，可以先对承台基坑坑底进行压实处理，在设计微型桩基础时，首先要进行基础试验，然后根据试验数据及当地的实际情况，选取合适的土体承载。在本次试验中土体承载比例确定为5.00%。
　　4竖向荷载稳定计算方法
　　微型桩竖向荷载稳定计算公式为：
　　式中Gn为承台立柱及上部土体的重力，单位为kN； γa表示承台以上土体的加权平均重量，单位为kN/m3；Vn为在埋深深度范围内承台土体和基础的体积总和，单位为m3；Vo为埋深深度范围内基础的体积，单位为m3；Ni为第i根单桩桩顶承受的最大竖向荷载值，单位为kN； γf为基础附加分项系数，可以查相关规定取值；Xi、Yi分别表示第i根单桩通过群桩中心的X轴、Y轴距离，单位为m。整个微型桩基础的极限抗压承载力标准值计算公式为P=Pau-Ga+f。根据本试验的条件，选择群桩抗压效应系数为0.8，计算结果和实际测量值分别为：1号试验基础的抗压极限承载力计算结果为2433kN，实际测量值为2700kN，实际测量值：计算结果=1.11；2号试验基础的抗压极限承载力计算结果为2433kN，实际测量值为2700kN，实际测量值：计算结果=1.11；3号试验基础的抗压极限承载力计算结果为2433kN，实际测量值为2700kN，实际测量值：计算结果=1.11。通过分析可以看出，利用公式计算的结果和实际测量值相近，并且存有一定的安全余度，因此，在计算微型桩基础竖向荷载稳定值时，可以采用以上公式进行计算。
　　在本次试验中，微型桩的桩径为380mm，需要使用机械洛阳铲进行成孔，虽然机械洛阳铲已经有了广泛的应用，但在输电线路工程中仍存在许多不便之处，因此，在实际施工过程中，可以根据施工需求，由人工对洛阳铲铲头先进行成孔调试，从而适应粉土地基地形多变的特点，确保微型桩基础的顺利施工。
　　5总结
　　通过本次试验分析发现，微型桩基础具有很好的抗压承载力，在输电线路工程施工过程中，尤其是在粉土地基中，可以采用微型桩基础代替板式基础。本次试验可以为今后相关工程试验提供参考。
　　参考文献
　　[1] 苏荣臻，李晋珍，田宇.粉土地基微型桩基础抗压承载力试验研究[J].建筑科学，2012，28（01）：54-58.
　　[2] 苏荣臻，邱书清，鲁先龙.灌注细石混凝土微型桩基础下压试验研究[J].建筑科学，2012，（07）：136-138.
　　[3] 屈勇，张继强.佛山地区微型桩基础下压试验[J].山西建筑，2011，（36）：205-208.
　　[4] 苏荣臻，童瑞铭，杨文智.灌注细石混凝土微型桩基础上拔试验研究[J].工程勘察，2012，（01）：124-126.

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