上海軟土地區(qū)鉆孔灌注樁抗拔穩(wěn)定性分析

上海軟土地區(qū)鉆孔灌注樁抗拔穩(wěn)定性分析

1靜載體樁樁穩(wěn)定性分析隨著城市地下空間的開發(fā)和使用，承受著越來越多的抗應力樁基本功能的樁基本工程的應用變得越來越重要。樁很容易安裝，也很接近地面的邊界。這種類型的投訴可以更好地把上部負載發(fā)送到地板上。對于抗拔樁承載力的確定,單樁豎向抗拔試驗是最直觀、可靠的方法;在上海軟土地區(qū),抗拔試驗采用國內(nèi)外慣用的維持荷載法,并規(guī)定采用慢速維持荷載法。雖然單樁豎向抗拔試驗中能得到與承載能力相對應的上拔量,但是必須指出,“慢速法”的加荷速率比建筑物建造過程中的施工加載速率要快很多,慢速法試樁得到的使用荷載對應的樁頂拔量δ與建筑物樁基在長期荷載作用下的實際上拔量δ′是不一樣的。國外有的靜載試驗采用24h或72h終極維持荷載法,目的試圖根據(jù)單樁豎向抗拔靜載試驗中的樁頂上拔量來分析計算建(構)筑物的后期上拔量。樁在長期抗拔荷載作用下的承載力與短期荷載作用下的承載力到底有多大區(qū)別,此類實體試驗很少。本文根據(jù)上海某工程擴底鉆孔灌注樁的單樁、2根群樁和3根群樁和2根等截面鉆孔灌注樁靜載抗拔試驗結果,分析了上海軟土地區(qū)擴底、等截面鉆孔灌注樁在恒載作用下的抗拔穩(wěn)定性。為上海軟土地區(qū)的樁基工程設計和施工提供了具有參考意義的參數(shù)。2試驗總結2.1試驗樁基礎設施及加載該工程進行恒載試驗的試樁共有兩種型式:一為擴底鉆孔灌注樁,樁長37m、樁徑600mm、擴底直徑1150mm、擴底部分高1m;二為等截面鉆孔灌注樁,樁長57m、樁徑700mm;砼強度等級均為C30。A41,A21、A22和A31、A32、A33分別為單樁、2根群樁和3根群樁的靜載抗拔試驗樁,其平面布置見圖1;H1和H2為等截面試驗樁,表1列出了試驗樁樁型及施工參數(shù)。群樁的中心間距3.89m,為樁身直徑的6.5倍,為擴底直徑的3.38倍。該工程抗拔靜載荷試驗采用慢速維持荷載法。擴底試驗樁荷載分級:在加載量小于3000kN時每級加載量為250kN,第一級荷載為500kN,3000kN至3500kN每級加載量為125kN;等截面試驗樁荷載分級:各級加載量按控制荷載的1/10(370kN)分級進行,第一級荷載為加載量的2倍,第七～十級荷載為加載量的0.5倍;當加至最大荷載后進行分級卸載,每級卸載量為加載量的2倍。試驗終止加載的條件為:(1)在某級荷載作用下,樁頂上拔量大于前一級荷載作用下上拔量的5倍,即終止加載;(2)在某級荷載作用下,試樁的鋼筋拉應力已超過規(guī)定數(shù)值,考慮試驗安全,也停止加載;(3)達到設計要求的最大荷載值且上拔位移量達到穩(wěn)定;(4)混凝土預制樁或灌注樁累計樁頂上拔量超過30mm。2.2主要物理力學指標上海地處長江三角洲入海口東南前緣,屬三角洲沖擊平原,上海地區(qū)淺層土為第四紀沉積層,地質(zhì)年代較近,土質(zhì)相對較弱。該工程位于上海浦東新區(qū),按沉積年代、成因類型及物理力學性質(zhì)的差異,可劃分為8個主要土層,其中第(5)層根據(jù)土性及成因不同,可劃分為第(5)1、(5)2、(5)3、(5)4層,根據(jù)土性不同第(5)2層,又可分為第(5)2-1、(5)2-2、(5)2-3層三個次壓層,第(5)4層可分為第(5)4-1、(5)4-2兩個次壓層;第(7)層可分為(7)2、(7)3二個壓層。各土層的主要物理力學指標見表2。試驗樁區(qū)域的典型地質(zhì)剖面圖見圖2。3試驗結果及分析3.1單樁抗拔試驗A41為單樁豎向靜載抗拔試驗,加載至1.5倍工作荷載1500kN時維持荷載48h,最大加載量為3500kN;A21、A22為兩樁同時抗拔試驗,試驗過程中同步加載、兩根樁的荷載始終保持相同,加載至加載至1.5倍工作荷載1500kN時維持荷載72h,最大加載量為3500kN;A31、A32、A33為三樁同時抗拔試驗,試驗過程中同步加載、三根樁的荷載始終保持相同,加載至加載至1.5倍工作荷載1500kN時維持荷載72h,最大加載量為3500kN。圖3、圖4及圖5分別給出了A41單樁抗拔試驗,A21、A22兩樁群樁抗拔試驗和A31、A32、A33三樁群樁抗拔試驗的U-δ曲線;圖6、圖7及圖8分別給出了各自在維持荷載時樁頂位移隨時間變化曲線圖。3.2單樁抗拔試驗H1、H2在進行單樁豎向靜載抗拔試驗時,加載至1850kN時維持荷載24h、加載至荷載2775kN時維持荷載72h,在維持荷載過程中每間隔30min測讀一次樁頂上拔位移。圖9給出了H1和H2單樁抗拔試驗的U-δ曲線;圖10、圖11、圖12及圖13分別給出了各自在維持荷載時樁頂位移隨時間變化曲線圖。3.3試驗結果的分析3.3.1擴底鉆孔樁頂部拔位移量在加載過程中,擴底鉆孔灌注樁的單樁、2根群樁和3根群樁和2根等截面鉆孔灌注樁抗拔試驗的U-δ曲線未見明顯陡升,同時各樁的δ～lgt曲線在最大荷載下未明顯向上彎曲,各試驗樁均尚未加載至破壞。由圖6可知,擴底鉆孔灌注樁的單樁在加載至1.5倍工作荷載下48h維持荷載過程中的樁頂上拔位移變化均很小,位移曲線平緩,樁頂總上拔位移量僅為0.91mm。A41試樁在0h～21h的樁頂上拔位移量為0.56mm,位移速率(上拔位移量除以荷載維持時間,下同)為0.027mm/h,21h～48h的樁頂上拔位移量為0.35mm,位移速率為0.013mm/h,明顯減小。由圖7可知擴底鉆孔灌注樁的2根群樁在加載至1.5倍工作荷載下72h維持荷載過程中的樁頂上拔位移變化均很小,位移曲線平緩;A21和A22試樁的樁頂總上拔位移量分別僅為0.34mm和0.74mm。A21和A22試樁在0h～27h的樁頂上拔位移量分別為0.27mm和0.61mm,分別占各自總上拔位移量的79%和82%,位移速率分別為0.01mm/h和0.023mm/h;27h～72h的樁頂上拔位移量分別為0.07mm和0.13mm,位移速率分別為0.0016mm/h和0.0029mm/h,明顯減小。由圖8可知擴底鉆孔灌注樁的3根群樁在1.5倍工作荷載下72h維持荷載過程中的樁頂上拔位移變化均很小,位移曲線平緩;A31、A32和A33試樁的樁頂總上拔位移量分別僅為1.49mm、1.70mm和1.25mm。A31、A32和A33試樁在0h～28h中的上拔位移量分別為0.1mm、1.01mm和0.92mm,分別占各自總上拔位移量的23%、59%和79%,位移速率分別為0.0036mm/h、0.036mm/h和0.033mm/h;28h～72h的樁頂上拔位移量分別為0.34mm、0.69mm和0.25mm,位移速率分別為0.0077mm/h、0.016mm/h和0.0057mm/h。由圖10～圖13可知,H1試樁在1.0倍工作荷載下24h維持荷載過程中的樁頂上拔位移總量為1.21mm;在0h～4.5h的樁頂上拔位移量為0.68mm,占總上拔位移量的56%,位移速率為0.151mm/h,4.5～25h的樁頂上拔位移量為0.53mm,位移速率為0.0263mm/h,明顯減小。H1試樁在1.5倍工作荷載下72h維持荷載過程中的樁頂上拔位移總量為1.2mm,在0h～11.5h的樁頂上拔位移量為0.60mm,占總上拔位移量的50%,位移速率為0.052mm/h,11.5h～66.5h的樁頂上拔位移量為0.60mm,位移速率為0.011mm/h,明顯減小。H2試樁在1850kN時24h維持荷載過程中的樁頂上拔位移總量為0.49mm;在0h～16.5h的樁頂上拔位移基本呈線性增大,達0.45mm,占總位移量的92%,位移速率為0.027mm/h;在16.5h～24h樁頂上拔位移相對平穩(wěn),位移速率為0.0053mm/h。H2試樁在2775kN時72h維持荷載過程中的樁頂上拔位移總量為1.5mm,在0h～28.5h的樁頂上拔位移量為1.36mm,占總上拔位移量的91%,位移速率為0.048mm/h,28.5h～72h的樁頂上拔位移量為0.14mm,位移速率為0.0032mm/h,明顯減小。綜合上述,對于擴底鉆孔灌注樁和等截面樁采用終極維持荷載法時,在加載后的恒載過程中,樁頂位移變化隨時間的推移越來越小,1.5倍工作荷載下在維持30h～50h后,樁頂位移變化已基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。3.3.2試驗樁的抗荷載擴底鉆孔灌注樁的單樁、2根群樁和3根群樁的抗拔試驗U-δ曲線未見明顯陡升,δ～lgt曲線在最大荷載下未明顯向上彎曲,表明各試驗樁均尚未加載至破壞。可見在該工程的群樁抗拔條件下,當群樁的中心間距為338倍的擴底直徑時,單樁與群樁的抗拔試驗結果無明顯差異,群樁效應不明顯。4樁頂位移變化隨時間的變化(