压板静载试验在全风化泥岩中的应用

 
时间日期:2010-4-28        已被阅读次:[3558]
 
佛山建筑设计院有限企业 姚江

  [摘 要] 根据CFG桩复合地基和夯实水泥土桩复合地基的承载机理和特性,提出了将两
       者结合应用的复合地基。结合工程实例,通过现场原位试验,证明了它的应
       用价值。
  [关键词] CFG桩 夯实水泥土桩 复合地基

  1.工程概述
  佛山市三水欣华投资有限企业筹建之乐平新华医院住院部大楼,位于佛山市三水区乐南
新路与齐力大道交汇处西南侧。住院部大楼地上十一层,地下一层,基坑开挖深4m,建筑物
占地面积1607m2。根据钻探揭露的地质资料,建筑场区内全风化泥岩埋藏深度一般在3.5m~
4.5m,厚度在3m~7m,其下为强风化泥岩或中风化泥岩。其中一角为强风化泥岩,埋藏深度
在0~10.8m,厚度在7.8m~10.8m,其下为中风化泥岩。现拟采用柱下独立基础的基础方案
,按照岩土工程勘察报告提供的承载力特征值,全风化泥岩为450KPa,强风化泥岩为600KPa
。根据以往的设计经验,勘察报告中的全风化泥岩承载力特征值偏小,为了能充份发挥全风
化泥岩的承载力,即使建筑物安全,又能节约经济开支,现采用压板静载试验来达到预期的
目的。
  2.压板静载试验点位置的选择
  由于住院部大楼有地下室,地下室施工时也要进行土方的开挖,故先整体开挖至地面下
3.8m,进行压板静载试验。根据压板试验的要求,选取3个点进行试验。压板下持力层的岩
性为灰色、灰黄色强风化泥岩,岩石风化强烈,性软易碎,矿物成份已基本泥化,岩石风化
成近呈硬土状,标贯试验击数N=24.9~42.6击。
  3. 压板静载试验仪器设备、方法和标准
  (1)试验加载装置
  试验采用压重平台反力装置。压重平台反力装置作为荷载反力,将大于最大试验荷载的
荷重在试验开始前一次性加上平台,试验时用ZZY型测力传感器和JCQ-503A静力荷载测试仪
,在油压千斤顶的作用下分级进行自动加、卸载和自动记录沉降量,压板面积(1.0mX1.0m
)。
  (2)试验加载方法和沉降观测
  a)要求试验荷载:1200KN。
  b)试验加载:采用快速维持荷载法,每级加载为要求最大试验荷载的1/10,第一级可按
2倍分级荷载加载,在每一级荷载作用60分钟后,可加下一级荷载。
  c)沉降观测:在压板两边装设4个百分表,按规定时间测定沉降量,百分表精度为0.01m
m。
  (3)检测标准
   参照国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)和《岩土工程勘察规范》
(GB50021-2001)的有关规定进行。
  4.试验结果分析
  (1)1#试验点:试验加载共分7级,每级压板下的应力增量为150KPa;根据试验结果
作出的P-s(压板的压应力P与沉降s关系)、s-lgt(压板的沉降s与时间t关系)曲线见图一所
示,从图中可看出试验加载到1200KN时,总沉降量11.24mm,沉降量不大,而且 Q~s曲线
平缓,s~lgt曲线呈平行排列,最大回弹量6.21mm,回弹率55.2%。
(2)2#试验点:试验加载共分7级,每级压板下的应力增量为150KPa;根据试验结
果作出的P-s(压板的压应力P与沉降s关系)、s-lgt(压板的沉降s与时间t关系)曲线见图一
所示,从图中可看出试验加载到1200KN时,总沉降量27.57mm,沉降量稍大,但 Q~s曲线
平缓,s~lgt曲线呈平行排列,最大回弹量15.87mm,回弹率57.6%。
(3)3#试验点:试验加载共分9级,每级压板下的应力增量为120KPa;根据试验结
果作出的P-s(压板的压应力P与沉降s关系)、s-lgt(压板的沉降s与时间t关系)曲线见图一
所示,从图中可看出试验加载到1200KN时,总沉降量2.51mm,沉降量不大,而且 Q~s曲线
平缓,s~lgt曲线呈平行排列,最大回弹量1.09mm,回弹率43.4%。
(4)从3个试验井的3个点的压板静载试验结果可知,P-s曲线近似线性变化,可用
半元限理想弹性公式计算岩体的变形模量E0,公式如右: E0=ω(1一μ2 )pb/s
  式中:
E0——变形模量,MPa;
  ω——刚性承压板形状换算系数,刚性方形压板取0.88;
  μ——土的泊桑比,取0.3;
  b——承压板的边长,mm;
  p——地基承载力特征值所对应的荷载,KPa;
  s——与承载力特征值所对应的沉降,mm。
  用上式计算的1#~3#试验点在各级压力作用下全风化泥岩的变形模量和试验结果的P
、s值如表1所示。
从3个点的压板静载试验结果来看,2#试验点的变形模量最小 E0=34.9~55.0MPa,
故取E0=35MPa计算基础沉降。
  5.基础持力层的强度及沉降计算
  5.1基础持力层的强度计算
  根据3个试验点的试验和卸载回弹特性,试验点的卸载回弹系数 K=43.4%~57.6% ,
平均卸载回弹系数K=52.1%,取全风化泥岩的极限承载力为1200KPa,除以2的安全系数,则
全风化泥岩的承载力特征值为600KPa。
  5.2基础沉降分析
  假定基础宽度为3.0~3.5m,基底全风化泥岩的承载力特征值为600KPa,地基最终变形
可按下式计算:
  S=αP0b/ E0
  式中:
s——地基最终变形量,mm;
  E0——变形模量,取35MPa;
P0——相应于荷载效应准永久组合标准值的基底附加压力,取600KPa;
  b——基础宽度,mm;
  α——经验系数,按单独基础取1.2。
根据表2计算的桩端沉降,基础的沉降约62~72mm左右,该沉降量小于建筑物地基变
形的允许值(体形简单的高层建筑天然基础平均沉降量
  最终变形允许值200mm)
  6.结论
  通过上述3个试验点所做的压板静载试验结果分析,说明全风化泥岩的变形模量E0取35M
Pa,承载力特征值取600KPa是安全的。
  7.结束语
  通过对全风化泥岩进行压板静载荷试验,承载力特征值由原450KPa提高到600KPa,充份
发挥了全风化泥岩的地基承载力,既使建筑物安全,又能节约经济开支,使工程建筑基础获
得最佳的经济效益。
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