预应力高强度混凝土管桩承载力分析——佛山市禅城区沙口水泵站工程

 
时间日期:2008-7-4        已被阅读次:[2756]
 
佛山市禅城区建设工程有限企业 李涛

  [摘 要] 通过对佛山禅城区沙口引水泵站工程Φ500预应力高强度混凝土管桩承载力试
       桩成果的分析,结合理论计算和试验结果进行对比,验证了本工程高强度混
       凝土管桩的可行性,对本地区其它工程管桩竖向承载力的确定具有一定的参
       考价值和引导作用。
  [关键词] 预应力混凝土管桩 收锤标准 锤击数 单桩竖向承载力特征值 高应变法

  1 工程概述
  佛山市禅城区沙口引水泵站工程是在汾江河上游引水补水的项目建筑物工程,其主要功
能是引水,以改善水质,提高汾江河水环境质量。本工程 共三台1600ZXB10-2型斜式轴流
泵,引水设计流量27.96m3/s,总装机容量1065kw;工程等别为三等,主要建筑物等级为3级
,次要建筑物等级为4级,地震设防烈度Ⅶ度。工程基础处理主要采用Φ500预制混凝土管桩
和Φ400预制混凝土管桩。本文根据地质情况对Φ500预制管桩(壁厚125mm,强度C80)的施
工过程进行分析,通过计算和试验分别来验算单桩竖向承载力特征值,从而证明了本工程混
凝土管桩的可行性,对本地区其它工程混凝土管桩的设计与施工具有一定的参考价值和引导
作用。
  2 工程地质情况
  佛山市禅城区沙口引水泵站工程位于沙口引水闸左岸下游约200m,地貌上属珠江三角洲
冲积平原腹地,地形总体较开阔平坦。站址处为鱼塘及汾江河床,局部为河堤。
  根据钻探资料,场地地基主要由人工填土(Qs)、第四系三角洲海陆交互相冲、淤泥层
(Qmc)组成,基地岩石下为第三系(E)砂岩、泥岩、粉砂质泥岩、火山岩等组成。
  根据钻探资料和静力触探资料,得出各岩土力学推荐值见表1。
  3 试桩
  根据设计要求桩基施工前应先试桩,试桩应先确定试桩条件,如设计桩端持力层、桩长
和收锤标准等。本工程Φ500预制管桩设计单桩竖向承载力特征值为1950KN,试桩条件对试
桩结果有较大的影响,进而影响单桩承载力,所以应严格控制。现对其分述如下:
  3.1 设计桩端持力层
  本工程桩基础均以强风化泥岩或中风化泥质岩作为桩端持力层,桩尖进入强风化泥岩不
少于1m。由于本工程地质复杂,强风化泥岩层顶高程起伏较大,不能只仅用此项来确定桩基
承载力,应考虑桩长等因素。
  3.2 桩长
  设计桩长是根据地质资料估计的长度,计算承载力时可以作为依据。但在施工中实际桩
长并不完全与设计桩长相符,实际桩长受地质情况的影响收锤条件控制。本工程2根试桩的
设计桩长均为14m左右。
  3.3 收锤标准
  本项指标是确定实际桩长和桩基承载力的可靠指标,内容包括最后三阵(每阵10击)贯
入度、最后3m锤击数、最后1m锤击数、总锤击数等。
  通过基桩高应变法的试验,本工程设计2根试桩的收锤标准均为:以D50柴油锤最后三阵
平均每阵10锤,桩身贯入度小于40mm控制。实际施工情况如表2所示。
  4 单桩竖向承载力特征值的计算
  根据广东省标准《建筑地基基础设计规范》(DBJ15-31-2003),根据地基土的物理
学指标与承载力参数等估算单桩竖向承载力特征值公式为:
Ra = Ua qsia Li + qpa Ap (1.1)
公式中,Ra-单桩竖向承载力特征值; qsia-第I土层桩侧摩阻力特征值;qpa-桩端持力
层端阻力特征值;U-桩身截面周长;Li-第I土层的厚度;Ap-桩身截面面积。
  根据地质报告中各岩土的力学参数,利用公式(1.1)计算得单桩竖向承载力特征值Ra
如表3所示。
  5 试验方法及试验结果
  5.1 基桩高应变法试验
  基桩基桩高应变法试验为桩检验的动测法,是检测桩基承载力及桩身质量的一项新技术
,作为静载试验的补充。具有使用仪器轻便灵活、检验快速不破坏桩基,检验结果较准确、
费用低等优点。
  基桩高应变试验由广东省工程勘察院新方法技术应用研究所完成,即用重锤冲击桩顶,
使桩与土产生足够的相对位移,以充分激发桩周土阻力和桩端支撑力,通过安装在桩顶以下
桩身两侧的力和加速度传感器接受桩的应力波信号,应用应力波理论分析处理力和速度时程
曲线,从而判定桩的承载力和评价桩身质量完整性。
  5.2 基桩高应变法试验结果
  结果分析:桩身完整,根据《建筑地基基础设规范》(GB50007-2002),将单桩竖向
极限承载力除以安全系数2,即为单桩竖向承载力特征值Ra,经计算试验测得的21#和37#
桩的单桩竖向承载力特征值Ra分别为2082kN和2352.5kN,均大于1950kN,故本工程管桩的单
桩竖向承载力特征值能够满足设计要求。
  6 结语
  由于本工程设计要求桩尖进入强风化或者中风化泥质岩层,地质条件复杂引起桩长相差
较大,故在施工过程中应严格控制桩的收锤标准。同时,一般情况下,桩较短时,由于桩侧
阻力较小,主要靠桩端承受力,故应严格控制贯入度;反之,桩较长时,桩侧阻力较大,桩
不易打入,且桩侧阻力较大的情况下,才可适当放松贯入度的控制,但应满足总锤击数,尤
其是最后1m锤击数的要求。
  根据高应变试验结果及理论公式计算结果分析发现,在类似工程地质条件,以及同样的
打桩方法和收锤标准条件下,Φ500预制管桩(壁厚125mm,强度C80)单桩竖向极限承载力
可达到4160kN,考虑2倍的安全系数,单桩竖向承载力特征值取2080kN,考虑到工程中的实
际情况及本地区的普遍应用情况,在本设计中取单桩竖向承载力特征值为1950kN,其实根据
以往静载试验资料,Φ500管桩单桩竖向承载力特征值可以达到2700kN,但实际工程中,由
于施工情况复杂等多种因素的影响,一般在设计中仅取2000kN,本工程取1950kN,小于试验
测得的结果,符合设计要求。本工程结合实验结果和理论计算结果对比分析,对本地区其它
工程确定单桩竖向承载力特征值具有一定的参考价值和引导作用。
本工程根据高应变法测得的单桩竖向极限承载力如表4所示。参考文献
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