基于桩身应力测试的嵌岩灌注桩承载性状现场试验研究

发布时间：2020-04-03 09:56

【摘要】：随着城市规模的不断扩大以及各项基础设施的建设,嵌岩桩凭借施工简单、沉降小、承载力高、群桩效应弱、抗震性能好等优点在对沉降要求比较严格、上部荷载比较大的工程中广泛应用。但是对嵌岩桩承载力的研究还存在着诸多不足,90年代前人们把嵌岩桩与端承桩混为一谈,认为端承桩就是嵌岩桩,将嵌岩桩当成端承桩进行设计,然而进入90年代,人们在工程中不断分析总结,发现嵌岩桩的桩侧摩阻力不容忽视,当荷载较小时,侧摩阻力主要起平衡外荷载的作用;当荷载较大时,侧摩阻力与端阻力共同发挥作用。本文以印尼某工程为依托,通过单桩竖向抗压静载试验、水平静载试验及高应变等手段对嵌岩灌注桩的承载性能与变形特性进行现场试验研究,将6根试桩按直径将试桩分为800 mm和600 mm两组,每组3根试桩,6根试桩桩长各不相同。本文的主要工作及研究成果如下:1、通过高低应变和竖向抗压静载试验对嵌岩灌注桩的竖向承载力特性进行详细研究,量测并分析了试验过程中的桩身完整性、Q-s曲线、桩身轴力、桩端阻力、以及桩侧摩阻力等分布规律,同时通过高应变试验检测了试桩的极限承载力。(1)各试桩的Q-s曲线均为缓变型,随着荷载的增加沉降逐渐增大,沉降量均小于40 mm,回弹率较大,残余沉降较小,最大加载值为设计极限承载力;s-lgt曲线近似呈直线,没有明显的弯折,表明试桩的承载力还有较大潜力;试桩S-01~S-03的极限承载力大于7200 kN,试桩S-04~S-06的极限承载力大于4800 kN。(2)同一级荷载作用下,桩身轴力随埋深的增加逐渐减小,且减小的速率逐渐增大;同一深度处,随桩顶荷载的增大桩身轴力逐渐增加,在基岩处荷载减小速率最大,说明侧摩阻力发挥充分。(3)桩侧摩阻力的发挥具有异步性,随着荷载的增大,桩侧摩阻力逐渐发挥,6根试桩的最大侧摩阻力介于136.2~166.4 kPa之间。各土层桩侧摩阻力随着桩顶荷载增大逐渐增大,且变化较平缓,最后趋于稳定。(4)桩端阻力随桩顶荷载增加逐渐增大,当荷载较小时,桩端阻力趋于0,侧摩阻力发挥主要作用;当S-01~S-03加载到3600 kN以及试桩S-04~S-06加载到2400kN时,其桩端阻力与桩顶荷载基本呈线性关系;当施加到最大荷载时,桩端阻力达到最大值,试桩S-01~S-03的最大端阻力占比超过50%,表现出较好的摩擦端承桩的特性;试桩S-04~S-06最大端阻力占比不足35%,表现出端承摩擦桩的性状。2、通过单桩水平静载试验对嵌岩灌注桩的水平承载特性进行研究,试验选用单向多循环加载法,得出嵌岩桩的水平极限承载力,进而确定水平承载力极限值和地基土水平抗力系数的比例系数m值,包括水平力-时间-位移曲线分析、水平力-位移梯度曲线分析、水平力-m值曲线分析以及水平位移-m值曲线分析。(1)通过水平力-时间-位移曲线和水平力-位移梯度曲线得出直径为800 mm的试桩的水平极限承载力为210 kN、270 kN,直径为600 mm的桩的水平极限承载力为140 kN、180 kN。(2)水平力-m值曲线、水平位移-m值曲线线性关系不明显,随着水平力和位移的增大,m值逐渐减小;当水平力小于临界荷载时,随水平力增大,m值减小较快;当加载到临界荷载时,S-01~S-06桩的m值介于4.22~15.63 MN/m~4之间;当大于临界荷载时,m值随水平力的增大基本保持不变。综上所述,嵌岩桩的竖向承载力明显大于水平承载力,竖向承载力是水平承载力的26.7~34.3倍,这也反映出桩基具有较强的抗压性能而抗弯和抗剪强度较弱的特性。建议在工程中充分发挥嵌岩灌注桩的竖向承载潜力,对于嵌岩桩优化设计、节约成本具有较强的现实意义。
【图文】：

人工填土

青岛理工大学工程硕士学位论文本工程地貌属海滩和谷地区域，上部覆盖层以海积地层为主，下部以残积地层为主，丘陵区域覆盖层以残积为主，下伏基岩为花岗岩。场地内总地层勘探结果自上而下描述为：①层：表土层，分为以下三个亚层：①1人工填土层：灰色、灰黄色，成分为粘性土、粉土，含植物根系，结构疏松，均匀性差。层厚 0.4~1.5 m，层面高程 3.60~47.84 m。见图 2.2。①2层砂层：以粗砂为主，局部为中砂，灰黄色、灰色，饱和，以稍密为主，，局部为松散或中密状，混有贝壳碎片，局部邻近丘包地段该层中混有花岗岩碎石、块石等，主要分布于海滩区域地表。层厚 2.1~4.5 m，层面高程 1.01~3.29 m。见图 2.3。

粗砂,可塑,厂址,软塑

青岛理工大学工程硕士学位论文本工程地貌属海滩和谷地区域，上部覆盖层以海积地层为主，下部以残积地层为主，丘陵区域覆盖层以残积为主，下伏基岩为花岗岩。场地内总地层勘探结果自上而下描述为：①层：表土层，分为以下三个亚层：①1人工填土层：灰色、灰黄色，成分为粘性土、粉土，含植物根系，结构疏松，均匀性差。层厚 0.4~1.5 m，层面高程 3.60~47.84 m。见图 2.2。①2层砂层：以粗砂为主，局部为中砂，灰黄色、灰色，饱和，以稍密为主，局部为松散或中密状，混有贝壳碎片，局部邻近丘包地段该层中混有花岗岩碎石、块石等，主要分布于海滩区域地表。层厚 2.1~4.5 m，层面高程 1.01~3.29 m。见图 2.3。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU473.1

【参考文献】