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超深地基超大荷载自反力静载试验方法研究

作者:季永新,肖治宇,李新刚,雷勇  发布:2015/9/11  浏览:
单位:贵州省建筑科学研究检测中心,湖南科技大学

摘 要:依托贵阳花果园双子塔项目,在试验场地有限的情况下,优化试验顺序,研究出单孔内分别完成深层平板试验、侧摩阻力试验及原尺寸模型桩试验的超大荷载、超深地基自反力静载试验方法,详细介绍了此试验方法的原理、工艺流程,简要介绍了试验结果。此方法的试验结果既能为贵州类似地质条件积累数据资料,其中的原尺寸模型试验又能为本项目提供不同岩性、不同嵌岩深度下桩基的真实承载力值,为设计团队的桩基优化提供依据。

引言

贵州平均海拔1100m左右,境内92.5%的面积为山地和丘陵,可用建设用地面积狭小,因此房屋多为高层建筑,由于目前国内规范的岩土参数仅针对普通建筑,对于基桩受力参数的数理统计仅局限于发达城市,对于贵州的典型喀斯特地质条件下桩基础受力机理分析缺乏试验数据;对于超高层建筑,为了确定项目岩土体的真实承载力,在该区进行相应的岩土工程试验非常必要,规避了设计套用参数风险的同时,也为桩基础的优化提供依据,为业主节省费用,由于建筑上部荷载较大,桩基需选择较好的岩层作为持力层,对于贵州典型喀斯特地质条件,持力层均埋深较深,因此,对于超大荷载、超深地基的持力层静载试验方法值得研究。很多研究者对桩基静载试验进行了研究与讨论,贵阳花果园双子塔项目是贵阳市拟建的最高建筑,具有明显的地标意义,社会意义重大,工程重要性等级高。本文依托此项目,在试验场地有限的情况下,优化试验顺序,研究出了单孔内分别完成深层平板试验、侧摩阻力试验及原尺寸模型桩试验的超大荷载、超深地基自反力静载试验方法,此方法的试验结果既能为贵州类似地质条件积累数据资料,原尺寸模型试验又能为本项目提供不同岩性、不同嵌岩深度下桩基的真实承载力值,为设计团队的桩基优化提供依据。

工程概况

1.1建筑概况

贵阳花果园项目双子塔工程每个单塔呈正方形,平面尺寸为50m×50m,核心筒尺寸为23.1m×23.1m,总建筑高度为406m,地上65层,地下5层。

受贵阳宏益房地产开发有限公司委托,贵州省建筑科学研究检测中心承担了双子塔工程桩基础设计参数的综合试验研究工作。

1.2工程地质条件

双子塔项目地基为贵州省典型喀斯特地质,主要由泥岩、页岩、炭质泥岩、深灰色石灰岩、灰白色石灰岩等几种岩层构成,由于本文重点在于阐述试验方法,具体地层分布可参阅地勘资料,本文不再赘述。

自反力静载试验方法

本文结合双子塔项目试验阐述自反力试验方法(见图1),试验流程如图2所示。

 

试验方案示意

1)1

挖到目标基岩出露层位,然后进行深层平板试验(如图1a所示,承压板直径D=0.8m),获取相应岩层的桩端阻力值,此试验原理是在基坑上部的桩孔护壁底部设置反力钢梁,反力钢梁与桩孔护壁底部连接,然后在基坑底部放置承压板,在承压板与反力钢梁之间设置千斤顶,通过千斤顶对承压板进行施压,利用反力钢梁和桩孔护壁与桩孔的侧摩阻力提供反力,来获得桩端持力层承载力值。

2)2

在完成深层平板试验后,进行侧摩阻力试验(见图1b),即继续开挖800mm短桩,浇筑填芯前,采取人工埋设软弱夹层的方式,消除端阻力对承载力的影响,施加荷载后,获得目标岩层的极限侧摩阻力值,反力由桩孔护壁与桩孔的侧摩阻力提供。

3)3

在完成第1步和第2步后,进行原尺寸模型桩试验(见图1c),即将已经试验的岩体挖出,继续形成至桩的设计孔径(在此平面上安装试验设备),开挖至各桩孔方案的设计标高,然后按照设计要求回填混凝土。接下来埋设预埋式千斤顶及相关测量、测试元件,由于所需荷载极高,在扩大头部分浇筑3d以上的C50混凝土(此段桩需配筋、箍筋加密),扩大头以上部分C15混凝土填芯浇筑,以提供足够大的反力值,待混凝土28d(加外加剂可略提前)达到设计强度后,进行桩载试验。

试验结果

成功进行了14个孔点试验,桩孔最深达30.7m,试验荷载最高达36000kN。下面以5号孔钙质泥岩为例介绍试验结果。钙质泥岩的物理力学指标如表1所示。试验得到侧摩阻力-位移曲线如图3所示。

 

试验流程

钙质泥岩的物理力学指标

 

 

侧摩阻力-位移曲线

 

4   原尺寸模型试验Q-s 曲线

通过14个孔点试验结果,按照规范计算得出了各个岩层的基桩设计承载力指标推荐值如表2所示。

各岩层基桩设计承载力指标

 

通过合理优化试验方案,使得双子塔项目试验工期缩短了1/3,此试验结果为设计团队的桩基优化提供了依据,至少为贵阳花果园项目节省了5亿元人民币以上的基础投资。

 结语

1)双子塔项目是贵阳市拟建的最高建筑,在该区进行相应的岩土工程试验意义重大。

2)在试验场地有限的情况下,优化试验顺序,研究出了单孔内分别完成深层平板试验、侧摩阻力试验及原尺寸模型桩试验的超大荷载、超深地基自反力静载试验方法。

3)此方法的试验结果既能为贵州类似地质条件积累数据资料,其中的原尺寸模型试验又能为本项目提供不同岩性、不同嵌岩深度下桩基的真实承载力值,为设计团队的桩基优化提供依据。

4)此试验方法使双子塔项目试验工期缩短了1/3,并取得良好的经济和社会效益。致谢:此试验方案通过了贵州省相关知名专家的评审,得到了专家组的宝贵建议,特此感谢!

 转自:《施工技术》

 

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