提高软土地基承载力

2024-09-10

提高软土地基承载力（精选5篇）

提高软土地基承载力第1篇

软土的主要特性是:含水量高、孔隙比大;高压缩性、低强度;渗透性小、水稳定性差。如何采用合理方法进行软土地基处理, 以控制软土地基的变形及提高承载力, 这是地基基础工程中的一个关键技术问题。天然的软土地基远远不能满足这些建筑物和构造物对地基承载力的要求, 为满足地基的强度、变形及抗震等要求, 必须对软土天然土层进行人工处理。

2 提高软土地基的方法

2.1 换土垫层法

在我国在建筑、公路、铁路、水利及市政等工程中, 换土垫层法运用的非常广泛。在软弱土表层较薄的地段, 采取换填透水性良好的碎石土等方法进行浅层处理, 提高地基的承载力。该方法是挖去浅层软土, 换上水稳性好的填料, 如砂、砾、卵石、片石等渗水性材料或强度较高的粘性土。在利用该方法进行施工时, 要重视碎石土的碾压密实度、石料抛填和碾压顺序等关键工序。

2.2 预压法

预压法是地基处理技术中比较成熟的一种方法, 多用于土坝、高速公路路堤、机场跑道、堆料场、储油罐等。这些工程可利用本身的重量作为预压荷载, 而且上部结构适应地基大变形的能力强, 因此其经济效益明显。除了传统的堆载预压法外, 还有真空预压法及真空和堆载联合法。该工法关键是要解决抽真空设备的效率、密封技术、气水分离技术等, 该工法在大面积软土地基处理上占有优势, 这种方法适用于地基填土高度较低, 软土层分布较浅, 排水容易, 土层固结系数较大的软土。优点是造价低, 特别是对于预压土作为路面用土或地基持力层等用土时, 效果更为明显。缺点是, 往往受预压时间限制, 工期长, 沉降不易趋于稳定, 路面施工时经常出现二次沉降, 因而目前多与其他方法综合使用。

2.3 强夯法

强夯法可用来加固碎石土, 砂土, 粘性土, 杂填土, 湿陷性黄土等各类地基。强夯法加固软弱地基, 是利用强夯降低土的压缩性, 消除主固结沉降, 提高土的强度与承载力。强夯法加固地基固结速度快, 压缩性显著降低, 其影响深度比较深, 具有效果明显、经济易行、设备简单、节约材料等明显优点, 因而得到了较广泛的应用。强夯法对地基土质有一定的要求, 此法特别适合于粗颗粒非饱和土, 含水量不大的杂填土与湿陷性黄土, 低饱和粘性土与粉土也可采用。

2.4 灰土挤密桩法和土桩挤密法

土桩挤密法于50年代中期引入我国, 并在我国西北黄土地区开始试验和应用。土桩或灰土桩主要用于处理地下水位以上且深度在5 m~1 5 m的黄土或杂填土地基, 而地下水位以下或含水量超过2 5%以上的土这种方法不适用。利用石灰对地基进行处理, 与其它地基处理方法相比, 有着较长的历史。在上世纪5 0年代以前, 常用石灰桩处理地基, 绝大多数为浅层处理, 随着建设规模的扩大, 开始将其用于深层地基的处理。

2.5 振冲碎石桩法

碎石桩的主要作用是置换和促进地基土排水固结, 其次是挤密作用。桩间土的承载力提高较大。我国从1 9 7 7年开始应用振冲碎石桩法并对此进行更深入的研究, 至今取得了很大进展, 其中干振法加固地基的施工工艺等方面的研究也取得了明显的效果。该工法具有可靠性和适用性强、施工简便、速度快、投资小等优点, 是一种处理软土地基的有效的技术措施。常规振冲碎石桩法的碎石粒径一般为2 c m~7 c m, 碎石粒径超过8 c m以后, 为大粒径碎石桩, 目前国内已有这方面的工程试验及实例, 并取得了较好的加固效果。

2.6 高压喷射注浆法

高压喷射注浆法是用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出, 形成喷射流, 以此切割土体并与土拌合而成水泥土加固体的地基处理方法。该方法适用于处理淤泥、粘性土和粉土。当地基中含有大粒径块石及较多的有机质时, 不宜采用这种方法。利用旋喷桩处理地基, 在我国取得了较好的技术效果和经济效益, 目前已被列入国家行业标准。

2.7 水泥搅拌桩法

水泥搅拌桩法适用于加固各种成因的饱和软粘土, 包括淤泥、淤泥质土、粘土及粉质粘土。粉喷桩法加固软土地基是水泥搅拌桩复合地基的一种主要形式。1 9 6 7年瑞典采用生石灰粉与原位软土搅拌, 形成石灰桩的软土加固法, 这标志着粉喷桩技术的产生。日本在1 9 7 0年开发出一种D J M法, 它采用水泥、石灰和粉煤灰等粉状加固料作为固化剂。由于粉喷技术在软土地基加固中具有造价低、适用范围广及效果好等优点, 粉喷法施工技术得到迅速的推广。

2.8 水泥粉煤灰碎石桩

水泥粉煤灰碎石桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌合形成的高粘结强度桩, 并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基。桩径一般为350mm~400mm。由于桩体自身具有一定的粘结强度, 在荷载作用下, 桩身的压缩变形极小, 荷载通过桩周摩阻力和桩端阻力向深层传递, 因此承载力的提高幅度很大。它主要用来加固粉质粘土、非饱和粘土、饱和软粘土及淤泥质土, 这种形式的复合地基在工程中已有应用。

2.9 短钢筋混凝土疏桩

近年来, 大桩距的较短钢筋混凝土疏桩复合地基的开发与应用引起了人们的注意。它是一种介于传统概念上的桩基与复合地基之间的新型地基基础形式。采用桩基疏布, 使得桩间土的承载作用得到充分发挥, 使桩与土共同承受上部结构荷载, 从而有效地将建筑物沉降控制在允许范围内, 但疏桩地基基础设计理论尚有待完善。

2.1 0 托换法

托换法就是通过桩式托换或灌浆托换提高地基承载力, 通过基础加固对损伤、损坏或开裂基础进行加固。根据托换机理的不同可以分为桩式托换和灌浆托换。托换法适用于既有建筑的加固、增层或扩建, 以及对建筑地下工程、新建工程或深基坑开挖影响的既有建筑物的地基处理和基础加固。

2.1 1柱锤冲扩桩法

该方法是反复将柱状重锤提高到一定高度后使其自由落下冲击成孔, 然后分层填料夯实, 形成扩大桩体, 与桩间土组成复合地基的地基处理方法。该方法适用于处理杂填土、粉土、粘性土、素填土和黄土等地基, 对地下水位以下饱和松软土层, 应通过现场试验确定其适用性。地基处理深度不宜超过6 m, 复合地基承载力不宜超过1 6 0k P a。桩体材料可采用碎砖三合土、级配砂土、矿渣、灰土、水泥混合土等。桩位布置可采用正方形、矩形、三角形布置。常用桩距为1.5m~2.5m, 或取桩径的2~3倍。

3 结语

综上所述, 应针对不同类型的地质条件的软土地基, 从技术和经济的较好结合点出发, 在实际工程中, 宜采用不同施工工艺之间的合理嫁接、移植和渗透, 以有效提高软土地基承载力。

摘要：根据对软土地基处理的要求、时间、地基将来的使用情况, 以及所处理地基性质的不同, 可以对软土地基处理的方法进行分类, 本文笔者分类对软土地基处理的其中几种方法进行概述, 以供行业参考。

关键词：软土,地基,处理方法

参考文献

[1]龚晓南.地基处理理论与实践[M].北京:中国水利水电出版社.

[2]谢建清.袋装砂井排水固结在软土路基处理中的应用[J].建材技术与应用.

[3]郑颖人.强夯加固软粘土地基的理论与工艺研究[J].岩土工程学报.

营口软土地基承载力分析第2篇

1 地基承载力及其影响因素

地基承载力指地基土单位面积上所能承受荷载的能力。地基土的承载力受地基土本身的物理指标影响, 与地基的特性有关, 还与基础、上部结构和地基土之间的相互作用有关。孤立的考虑地基土的特性, 而忽视基础和上部结构的特点显然是片面的。此外, 地基土的特性也不是固定不变的, 它随施工程序、方法、加荷的方式而不断变化着。

一般地基土的承载力, 要考虑到强度和变形两方面, 也就是说既要保证地基不发生强度破坏丧失稳定性, 又要保证不产生影响建筑物安全与正常使用的过大沉降。对于软土地基来说, 强度和变形之间, 起控制作用的是变形。这已为大量的工程实践的调查研究所证实。绝大多数建筑物的开裂是由于地基变形所造成的, 其中以不均匀沉降的危害尤其突出。下面通过软土的变形特征来讨论软土地基的承载力。

(1) 实践表明, 在其它条件相同时, 上部结构连同基础的整体刚度愈大, 建筑物的差异沉降就愈小, 但上部结构与基础的刚度增大后, 所产生的附加应力也随之增大。

(2) 试验及现场观测均表明不同加载方式、不同加荷速率, 以及加荷的大小对软基变形均有影响。

从理论上分析, 软土地基在加荷过程中, 始终存在着剪应力与抗剪强度这一对矛盾。当地基土受荷载作用后, 如加荷速度控制适当, 使排水固结占主导地位, 地基土的强度逐渐增长, 并能适应外加荷载所产生的剪应力的增长, 地基的变形就小, 承载力也就提高。反之, 如加荷速度过快, 由于软粘土排水固结比较缓慢, 则地基土的强度增长不适应由于外加荷载所产生不断增长的剪应力时, 地基土会发生局部的塑性变形, 使变形大为增加, 甚至发生剪切破坏。

(3) 如施工不当, 土的结构遭到扰动或破坏后, 强度就会急剧降低。因此, 在软土中要避免深挖, 深挖不可避免时, 施工措施对软土有很大的影响。

(4) 我国软土分布的地区, 表层均有一“硬壳层”, 一般为可塑的中压缩性的粘性土, 其力学性质较之以下的软粘土为好。在软土分布地区, 应当对硬壳层的分布、厚度以及软土在深度上的稠度变化, 予以清查, 在评价地基承载力时应结合这些具体地基条件进行综合分析。对于缺失硬壳层的地方, 往往原为池塘, 地势较低, 常分布有人工填土, 沉降常比较大, 应给予充分的估计。

(5) 软土地基的微地貌对软土的受荷变形的影响也是不容忽视的。如原始地面是高低不平的, 近期人工整平后, 原来高的地方挖土后, 等于预压土, 而低的地方, 则为新填土, 在这种情况下, 地基承载力也不同。

综上所述, 影响软粘土地基的因素是复杂的、多方面的, 从工程地质勘察来看, 在评定软粘土地基承载力时要注意以下方面:

(1) 软粘土地基成层土特性、软硬土层的分布规律, 特别是地表的硬壳应当仔细查明, 尽管硬壳层一般厚度并不大, 也不容忽视, 要考虑充分发挥硬壳层的作用。

(2) 基础的类型、形状、大小、埋深和刚度, 上部建筑的结构类型、刚度, 对不均匀沉降的敏感性, 以及相邻建筑物的影响。

(3) 荷载性质、大小、加荷速率对地基土的变形特性有很大影响。在对软粘土的变形规律进行深入研究时, 对这些因素要充分考虑, 否则会导致不正确的结论。有时还要联系到地基土早先的受荷历史来研究。

(4) 深开挖基坑时的施工条件的影响。

2 地基承载力的确定

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTJ024-85) , 地基容许承载力, 可根据地质勘测、原位测试、野外载荷试验、临近旧桥涵调查对比, 以及既有的建筑经验和理论公式的计算综合分析确定。各个规范的规定略有差别, 本文使用数据是通过原位测试确定的。

原位测试对土层的扰动小, 能够比较真实的反映地层的工程地质特性, 所以也是地基确定承载力的重要方法, 用来确定地基承载力的原位测试方法主要有旁压试验、动力触探、静力触探等。但由于原位测试成果有很大的地区差别, 确定承载力时各地区有不同的方法和经验, 故在使用时一定要有当地的对比资料, 最好使用当地性质比较接近土层的经验公式, 并应结合载荷试验成果或室内试验成果进行综合分析。

3 营口地区地基承载力与静力触探指标之间的关系

结合现有的试验数据资料, 分析地基承载力指标与静力载荷试验指标间的关系, 从而确定营口地区地基承载力特征值。

3.1 承载力特征值与锥尖阻力指标的相关关系

本试验对26组有效试验点观测值, 即螺旋板载荷试验所取得的地基承载力特征值与其试验深度对应的静力触探锥阻力qc值, 进行统计回归分析, 得散点图 (图1) 。

回归方程式为:fak=225.35qc-24.71

提高软土地基承载力第3篇

浅层地基土一般位于埋深30.0 m以上的土层, 如何确定其承载力是工程建设勘察和设计中非常重要的环节, 利用现有手段准确和简便地确定浅层地基土承载力是土力学及基础工程学研究的重点问题之一。

本文以天津市军粮城示范小城镇一期农民还迁住宅建设项目为例, 研究不同原位测试方法在确定地基承载力方面的优势和不足。该项目建筑面积大, 原位测试手段丰富, 原位测试数据成果样本数多, 满足本次比较分析的需要。

1 工程概况

天津市东丽区军粮城示范小城镇二期总建筑面积约235.0万m2, 其中住宅建筑面积约161.4万m2, 公建建筑面积约23.6万m2, 地下总建筑面积约50.0万m2, 拟建工程共分10个地块, 主要包括223栋11层~26层农民还迁住宅楼及若干公建及商业项目。针对该项目规模大小不一、建筑子项多的特点, 在项目勘察过程中采取原状取样、标准贯入、静力触探等多种手段查明场地地层情况, 其中各项原位测试数据均达到1 000组以上, 测试成果丰富、种类多样, 为本文的讨论分析提供了丰富的基础资料。

2 确定地基承载力的原位测试方法

2.1 标准贯入试验法

标准贯入试验是采用自由落锤法来进行锤击, 将贯入器以30击/min的速率打入到地基土体中, 并且记录其贯入锤击数N, 进而判定地基土层物理状态、强度和地基土的承载力的原位测试方法。

对于标准贯入试验锤击数N与浅层地基土承载力的关系, 国内外很多专家学者根据实测数据结合工程经验总结出了具有较强实用性的经验公式或图表, 同时, 各地针对本地区多年工程经验将标准贯入试验确定地基承载力的相应经验写入地方标准或规范中, 并使其得到了广泛的应用和推广。其中天津地区地方标准《岩土工程技术规范》中针对砂土、粉土和粘性土土性的差异, 分别给出其承载力基本值与经过杆长修正后的标准贯入锤击数的关系表格。

2.2 静力触探试验方法

静力触探试验方法主要是利用液压装置匀速垂直的将触探头压入土中, 对于双桥探头静力触探试验主要测量数据为锥尖阻力 (qc) 、侧壁摩阻力 (fs) , 通过上述数据可以建立其与地基土体密实度、强度和地基土承载力的相关关系, 确定地基承载力的一种原位测试手段。

静力触探试验指标受地域限制、地基土层深度及含有物等影响具有一定离散性, 实际应用中需要对试验数据结合工程经验进行整理分析, 并建立符合本地区情况的地基承载力、变形参数的统计关系。

我国幅员辽阔, 地质条件复杂, 土类繁多, 各地区工程性质差异很大, 表1为部分地区利用静力触探数据通过回归分析方法建立的地基承载力关系公式。

表1中经验公式以静力触探试验为基础, 建立的适合当地不同土类的地基承载力确定方法, 这也说明静力触探方法具有广泛的适用性和可操作性, 为继续开展这方面的研究奠定了基础, 但应注意的是不同地区、不同土质条件下静力触探数据与地基承载力之间的相关关系也是存在明显差异的。

3 原位测试方法确定地基承载力的比较和分析

对上述两种原位测试方法的分析表明, 虽然其测试原理与地基受力机理不尽相同, 但是两种方法都能结合一定的工程经验来确定地基承载力, 并且在软土地区两种测试方法在确定地基承载力方面积累了丰富的经验。但是, 长期以来在确定地基土承载力的过程中原位测试方法仅仅作为一种辅助手段被技术人员参考使用, 其原因在于不同原位测试方法影响因素的不确定性, 测试数据样本数过少, 很难准确的反映出地基土体的真实状态;同时, 对原位测试手段确定地基承载力研究不够, 大多科研成果仅仅针对单一原位测试方法来进行研究, 研究结论缺少多种手段的对比分析。

根据上述分析, 本文结合实际工程中的大量原位测试数据比较分析各种测试手段在确定浅层地基土承载力方面的优势和不足, 并期许得出一些有益的结论。

3.1 原位测试数据分析和讨论

天津市军粮城示范小城镇二期农民还迁住宅建设项目建筑面积大, 原位测试手段丰富, 本文选取该项目工程勘察报告中地基土承载力特征值 (主要根据统计后地层物理力学指标查表所得) , 标准贯入试验数据、静力触探试验数据按地层进行统计, 统计成果如表2所示。

从表2中可以看出, 地基承载力与标准贯入试验锤击数 (N) 、静力触探试验锥尖阻力 (qc) 和侧壁摩阻力 (fs) 之间均存在一定的相关关系, 并且两种原位测试成果之间也存在相互对应的关系, 表明本次原位测试数据各项指标能够真实而准确的反映地基土的状态和强度特性。

3.2 几种方法确定地基承载力的比较分析

通过查表及计算得出利用上述几种原位测试方法确定的地基承载力值, 其统计成果如表3所示。

从表3和表4的结果中可以看出, 两种原位测试方法确定的地基承载力值均高于该项目勘察报告中提供的地基承载力特征值, 原位测试方法确定的地基承载力值在不同岩性的土层中差异较大。

根据上述差异, 将标贯法和触探法确定的地基承载力与勘察报告中地基承载力特征值的比值列于表4中, 定量的比较分析几种原位测试方法在不同地基土层中确定的地基承载力的准确性和适宜性。

分析表3和表4可知, 对于粘性土层, 两种原位测试方法确定的承载力值相当于勘察报告中地基承载力特征值的1.1倍~1.5倍左右;对于粉土层, 标准贯入试验方法确定的承载力值接近于勘察报告中地基承载力特征值2.0倍~3.0倍;而对于淤泥质土标准贯入试验方法确定的地基承载力略低于勘察报告中地基承载力特征值, 静力触探方法确定的地基承载力值略高于勘察报告中地基承载力特征值。另外, 由表4的比较数据可知, 随着地基土层深度的增加, 原位测试方法确定的地基承载力与勘察报告中地基承载力特征值的比值也逐渐增大。

上述分析表明, 利用触探法确定的地基承载力值与利用标贯法确定的地基承载力值 (粉土层除外) 有较好的吻合度, 特别是对于15.0 m以上浅层地基土两种方法确定的承载力值与勘察报告中提供的地基承载力特征值较为接近, 而15.0 m以下其承载力值则相差较大。

综合上述, 原位测试方法确定的地基承载力值均高于勘察报告中提供的地基承载力特征值, 而标准贯入试验方法和静力触探试验方法对于确定15.0 m以上浅层地基土地基承载力具有较好的适宜性。

4 结语

1) 原位测试数据在一定程度上与地基土承载力有一定的对应关系, 本文分析也表明运用多种测试手段能够真实而准确地反映地基土层物理力学性质和强度等特征。

2) 标准贯入试验方法和静力触探试验方法对于确定15.0 m以上浅层地基土地基承载力具有较好的适宜性。

3) 随着地基土层深度的增加, 原位测试方法确定的地基承载力与勘察报告中提供的地基承载力特征值差距越来越大, 表明地基土原位测试深度对于地基土承载力具有显著影响。

参考文献

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[2]DB/T 29—191—2009, 天津市地基土层序划分技术规程[S].

[3]DB 29—20—2000, 岩土工程技术规范[S].

[4]杨秀竹, 雷金山.软土地基承载力原位测试技术及其相关性研究[J].岩石力学, 2003 (24) :563-565.

[5]周瑞林, 贾向英.对标准贯入试验中杆长修正问题的探讨[J].西部探矿工程, 2006 (7) :12-14.

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[7]吴全山, 田桂英.用静力触探确定地基承载力的概率统计方法[J].河北农业大学学报, 1998, 21 (3) :89-93.

[8]潘永家.连云港市地基土指标与静力触探指标相关关系[J].水文地质与工程地质, 1998 (2) :25.

软土地基中桩的承载特性第4篇

上海地区处在长江三角洲东南前缘,按地貌可分为湖沼平原、滨海平原、砂嘴砂岛和潮坪等四种主要类型,地基土大部分为巨厚的第四纪沉积物,主要有粘性土、粉性土和砂土构成。含水率较高,第四、五层土为饱和、高压缩性土层。由于地基土上述特性,致使房屋沉降量较大,严重时致使建筑物倾斜、开裂。鉴于地基土的这些特性,对于多层建筑多采用沉降控制复合桩基控制房屋沉降量,小高层及高层采用桩基础结构形式。对此规范明确规定了各类建筑物地基容许变形值。

2 桩的竖向承载性状和单桩极限承载力

桩是垂直或微斜设置于土中的受力杆件,主要是用于传递垂直荷载及少量的水平荷载。桩虽然具有简单的结构特性——“杆件”,但由于包围它的介质—土的复杂性构成了单桩承载力这个简单的“谜”。众所周知,当竖向荷载逐步施加于桩顶时,桩顶上部受到压缩而产生相对于土的向下位移,与此同时桩侧表面受到土的向上摩阻力。桩身荷载通过所发挥出来的桩侧摩阻力传递到桩周土层中去,致使桩身荷载和桩身压缩变形随深度递减。在桩土相对位移为零处,其摩阻力尚未开始发挥作用而等于零。虽着荷载增加,桩身压缩量和位移量逐渐增大,桩身下部的摩阻力随之逐步调动起来,直至桩底土层也因受到压缩而产生桩端阻力。桩端土层的压缩加大了桩土的相对位移,从而促使桩身摩阻力的进一步发挥。当桩身摩阻力全部发挥出来达到极限,若继续增加荷载,其荷载增量将全部由桩端阻力承担。由于桩端持力层的大量压缩和塑性挤出,位移增加速度显著加大,直至桩端阻力达到极限,位移迅速增大而破坏。此时桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。桩的竖向静载荷试验的荷载—沉降(Q~s)曲线是桩土体系荷载传递、侧阻和端阻发挥性状的综合反应。(Q~s)曲线线形随桩侧土层的分布与性质、桩端持力层性质、桩径、桩长、长径比等诸多因素而变化。在软土地基中由于桩侧阻力先于桩端阻力发挥,因此(Q~s)曲线的前段主要受侧阻制约,而后段受端阻制约,而软土地基中,桩的承载力是以摩擦力为主的端承摩擦桩。

3 工程实例

3.1 工程概况

某一栋五层建筑物,采用独立柱基加桩基基础形式,桩长26.0m,桩截面为300mm×300mm,桩端持力层为(6)暗绿—草黄色粉质粘土,静载荷检测数量为4根,试桩的设计极限承载力为912k N。拟建场地地层特性见表1。

按照《地基基础设计规范》的要求,在沉桩的间歇时间满足规范要求的前提下进行静载荷测试,(试桩在静载荷测试前采用低应变动测进行桩身完整性检查,均为完整桩)S1试桩在一至六级均正常,而在第七级加载过程中,试桩沉降量急剧增加,达到终止加载条件;S2试桩一至七级正常,在第八级加载过程中,试桩沉降量急剧增加,S1、S2的破坏模式相同,均未达到设计要求。在此情况下考虑第四、五层土较厚,且第四层土为饱和状呈流塑态,桩土恢复期较长,为此S3、S4在间歇时间为8周的情况下,进行测试,但测试结果仍与S1、S2基本相同,实测单桩极限承载力均未达到设计要求。经数理统计计算单桩竖向抗压极限承载力标准值Rk为570k N,仅达到设计极限承载力的63%。

3.2 原因分析

3.2.1 按理论计算单桩极限承载力。

依据《地基基础设计规范》,单桩竖向抗压极限承载力根据工程地质勘察报告中所提供的fsi及fp经计算:Rk=Rsk+Rpk;Rsk=UpΣfsili=830.7k N;Rpk=Rfp=135.0k N;Rk=Rsk+Rpk=965.7k N>912k N(设计单桩极限承载力)。

式中:Rk—单桩竖向抗压极限承载力标准值;Rsk—桩侧摩阻力标准值;Rpk—桩端阻力标准值。

1#试桩

2#试桩

3#试桩

4#试桩

注:S1、S2、S3、S4的Q~s和s~lgt曲线

3.2.2 影响单桩极限承载力的因素:

(1)桩的长径比:桩的长径比(l/d)主要根据桩身不产生压屈失稳和施工条件确定。在均匀土层中的钢筋混凝土桩,其荷载传递性状受l/d影响较大,当l/d<80时,单桩承载力与l/d为线性关系,当l/d>80时,单桩承载力增加速率减慢,当l/d≥100时,桩端土的性质对荷载传递影响较小。本工程l/d=26/0.30=86.7,对桩端土承载力的发挥带来一些影响。(2)桩的侧摩阻力:在长径比一定的情况下,桩侧摩阻力为各分层土体摩阻力之和,Rsk=UpΣfsili摩阻力的发挥是随着桩顶荷载的增加而增加,直至达到极限状态。而摩阻力的大小与桩截面、桩长、桩侧土的极限摩阻力标准值成比例关系。但当桩身大部分处于饱和、高压缩性土中时其侧摩阻力未能充分发挥,所以桩侧土的极限摩阻力fs和fp桩端极限端阻力宜作适当折减。

4 结论

结合上述分析,桩基工程应注意以下几点:

(1)桩长的选择:桩的长度应考虑到桩侧摩阻力、端阻力的发挥。长径比(l/d)到一定程度,桩端阻力不能充分发挥。(2)单桩竖向承载力确定:由于第四、五层土为饱和、高压缩性土,单桩竖向承载力宜通过静载荷试验确定。特别是在新开建的区域内,更需先进行试桩,以提供设计承载力的参数。

摘要：结合工程实例,分析桩在软土地基中的承载特性以及桩的长径比对承载力的影响。

关键词：软土地基,单桩极限承载力,影响因素

参考文献

[1]孔宪立.工程地质学[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

提高软土地基承载力第5篇

我国沿海城市由于广布软土地基, 建筑基础费用居高不下, 各类基础型式使用效果不一。此类软土呈流塑～可塑状, 高压缩性, 含水量60～80, 透水性差。在设计中, 使用最多的是预应力管桩 (简称管桩) , 其质量稳定、施工速度快、经济性价比好, 但在深厚软土层中, 因单桩承载力偏低, 布桩过密, 经常造成桩身上浮、偏位和断裂等质量问题。

1 桩的结构

带肋填砂预应力管桩 (简称填砂管桩) 是针对软土地基而设计的, 具有桩端扩大、桩身带肋、桩侧填砂, 肋中设排水孔的特点, 能大幅提高承载力, 改良土壤, 快速释放孔隙水压力, 促进软土固化。

1.1 桩大头:

直径等同桩肋, 大于管桩桩径10cm, 分开口型和闭口型。

1.2 带肋管桩:

桩直径400～500mm, 桩肋间距2m, 外侧肋宽10cm, 肋中设排水孔。

1.3 桩周填砂:

桩周填砂以中粗砂为佳, 当桩大头或桩肋挤开土层, 在桩周形成10cm宽的空腔时, 砂靠自重连续充填, 充盈系数在0.9以上。

2 工程实例

2.1 概况

该桩首次在温州大学行政信息中心的裙搂基础中使用, 该中心为185m长的弧形板式建筑, 地面12层, 地下一层, 建筑面积2.8万m2, 框剪结构, 裙楼2层。填砂管桩桩径400mm, 桩长34m, 桩大头与桩肋直径为600mm, 肋间距2～3m, 持力层为 (4) 层圆砾层。主楼采用长短桩复合桩基, 长桩为φ700钻孔桩, 桩长68m, 短桩为φ500管桩, 桩长34m, 长桩特力层为层 (10) , 短桩特力层为层 (4) 。

2.2 场地土特征

自上而下土层为: (1) 粘土层:可塑～软塑状; (2) 淤泥层:流塑状; (3) 粘土层:上层可塑状, 下层软塑状; (4) 圆砾层:中密状; (5) 粘土层; (6) 圆砾层:中密状; (7) 粘土层; (8) 砾砂层; (9) 粘土层; (10) 粘土夹中细砂;粉质粘土:可塑状。

2.3 填砂管桩的设计

(1) 基本假定:a桩顶承受全部荷载, b桩和土的剪切面发生在填砂与土交界面的土的一侧, 因此, 桩侧阻力和桩端阻力估算以桩大头或桩肋直径计算。

(2) 单桩竖向承载力特征值按下式估算:

式中Ra─单桩竖向承载力特征值;qpa、qsi─端阻力、侧阻力特征值;Ap──桩大头截面积;up─桩肋直径计算的周长;li─第i层土的厚度;λ─安全储备折减系数, 取0.7。

填砂管桩桩身强度还应满足桩的承载力设计要求:

式中Q─单桩竖向力设计值;fc─混凝土轴心抗压强度设计值;Ap─桩身横截面积;ψc─工作条件系数, 取0.75。

2.4 静载试验

为了解该桩型受力机制和承载力提高幅度, 分别在裙楼A、B、C三区各选一根填砂管桩, 在主楼区选一根普通管桩共4根桩进行轴力测试和静载试验, 编号为试桩1、2、3、4。根据单桩承载力特征值估算, 填砂管桩比普通管桩承载力提高40%, 试桩1、2、3极限承载力估算为2000KN, 试桩4为1800KN。

4桩静载Q-S曲线中, 3根φ400填砂管桩的Q-S曲线十分相似, 极限值全部>2100KN, 高出φ500管桩25%。从表1可看出, 同样沉降23～45mm, 填砂管桩试桩的承载力比紧邻的温大建工学院办公楼同地层、同桩长的试547、631、588号φ500管桩极限承载力提高30%～50%。

2.5 轴力测试

应力计设置:在试验桩第一层对称设置4只应力计, 计算桩身弹性模量, 埋设位置在地表下1m。桩身其它部位对称设置2只, 每层应力计布置于土层分界面, 桩端和桩端以上4倍桩径处各设置2只。

应力计埋设:试验桩用闭口桩尖, 桩打至离地面30cm处停锤, 把按层位焊接应力计的两根通长φ14钢筋放入管桩空腔中, 每间隔3m将应力计导线与钢筋绑扎, 并引出孔口。向管内浇筑C40混凝土至离管口1m处, 将导线置于桩顶空腔中, 再将管桩打至设计标高, 引出导线, 浇灌混凝土至管口。

量测程序:28天后进行静载和原位测试, 采用YJ-X4静态电阻应变仪及配套的平衡箱进行多点量测。将导线按编号自上而下分别接入平衡箱, 加载前把初读数调至“0”, 加载5, 30, 60, 120min各测读一次并记录, 依此类推。

桩轴向力Pz计算:

(1) 求各测点累计增量Σ△R, 用△R=△R i-△Ri-1公式。式中:△R i为本级荷载下30min时读数 (με) , △Ri-1为上一级荷载下稳定时读数 (με) 。

(2) 求各级荷载下各测点断面的应变ε

用εi=σg/Eg=Pg/Ag Eg=kΣ△R/AgEg=KΣ△R公式。式中:σg为桩顶荷载Po作用下, 测点的钢筋应力 (KPa) ;Eg为钢筋弹性模量, 一般取2.0×108 (KPa) ;Ag为钢筋截面积 (cm2) ;k为应力计率定系数 (kN/με) ;K为应力计换算系数 (1/με) , K=k/AgEg。

(3) 各测点桩身应力σgh计算

在桩顶地表下约1.0m处设置标定断面, 该断面轴力等于桩顶荷载Po, 并按上述方法计算各级荷载下标定断面的应变, 获得标定断面的应力-应变关系.

标定断面应力σ=Po/A, A为标定断面截面积 (cm2) ;相应的应变ε=KΣ△R。

(4) 桩身各断面轴向力Pz:用Pz=σghA公式。

从4根桩测试成果绘制的各桩轴力图看, 填砂管桩侧阻力发挥远高于普通管桩, 普通管桩桩端端阻在单桩极限承载力所占比例大于填砂管桩, 从而证明填砂管桩提高单桩承载力潜力更大。

3 填砂管桩大幅度提高单桩承载力的作用

3.1 桩大头的作用

桩大头采用钢板制作, 可以顺利挤开地下一般碎石与土层, 当持力层是卵砾石层时, 桩大头的高强度能承受持力层较大的反力。桩大头截面积是管桩的2倍, 因此, 桩大头可以大幅提高端阻力。

3.2 桩肋的作用

由于软土层为流塑～可塑状, 高压缩性, 当桩大头下沉挤开土层, 在桩周形成10cm宽空腔, 桩肋保证桩在下沉中土层无法回拢, 填砂凭自重充盈。

3.3 桩周填砂的作用

桩周填砂与管桩桩身侧阻力为30～40kpa, 而填砂与软土间的侧阻力为5～25kpa, 当桩身在足够大应力下产生切入, 只能沿最薄弱的接合面切入。经测试四组 (桩周土层分别为淤泥、淤泥质粘土、粘土和粉质粘土四种) 12块按1:4比例缩小的填砂管桩在软土中切入的模拟样品, 模拟的填砂管桩在应力下的切入滑动面全部在填砂与土层交界面的土层一侧。因此, 填砂管桩承载力估算公式中的up可以按桩肋直径计算的周长较管桩桩身周长增加50%, 由此可大幅度提高单桩侧阻力。

4 填砂管桩改良桩周土层、促进软土固化的作用

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