PHC管桩挤土效应试验研究

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岩土工程技术
2006 年第 3 期
112 PH C 管桩参数设计及试验布置 分别以 ½ 层、¾层粉细砂层作为桩端持力层, 以检
验 PHC 桩沉桩难易程度, 桩端进入持力层按 4 m 考 虑[ 2] , 设计桩长分别为 40 m 和 50 m, 试桩具体设置为:
试桩 T1 ) T 2 采用 <600 mm @ 110 mm 的 AB 型 PHC 桩, 桩长 40 m, 试桩 T3 ) T 4 采用 <600 mm @ 130 mm 的 AB 型 PHC 桩, 桩长 50 m, 试桩数量共为 4 根, 桩位 布置见图 1, 所选用的 PHC 管桩的技术性能参数见表 2。
杨生彬等: PHC 管桩挤土效应试验研究
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复, 复打进尺很小。
图 3 T3 桩每米锤击数随沉桩深度的变化曲线
另外通过初打高应变检测结果分析, D62 锤最 大锤击力为 6 316 kN, 一般为 4 800~ 6 200 kN; 最 大锤击压应力为 3713 MP a, 一般为 28~ 36 M Pa; 最
= 关键词> PHC 管桩; 挤土效应; 孔隙水压力 = 中图分类号> T U 472132
Experimental Research on Compacting Effect of PHC Piles
Yang Shengbin1 L i Youdong2
( 11School of Eng ineering & T echnolog y, China U niversity of Geosciences, Beijing 100083; 21Hebei Research Institute o f G eotechnique I nvestig ation and Survey, Shijiazhuang Hebei 050000 China) = Abstract> Exper imental research on compacting effect of PHC piles is significant to desig n and construction1 T o analyse the compacting effect, cr edible reference for engineering design and construction is prov ided by the aid of the test result, such as the parameter chang es of inOsitu foundation, the observation of piles construction and the measur e of por e w ater pressur e1 = Key Words> PHC pile; compacting effect ; pore w ater pressur e
均为 514 mm/ 击。
图 2 T1 桩每米锤击数随沉桩深度的变化曲线
长桩锤击数偏高主要是因为最后几米进入持力 层较深引起的, 选择进入持力层 4 m, 一方面是为了 检验 PH C 桩耐打质量, 另一方面也是为了了解桩体 贯入 ¾层粉细砂的难度, 指导工程桩进入持力层的 合理深度。高应变复打在沉桩休止两周后进行, 都 采用 D 80 锤进行, 复打 时土阻力 力高强度混凝 土管桩) 以其耐
打、耐压、穿透能力强、单桩竖向承载力高、抗震性能
好、耐久性好、造价适宜、施工工期短、施工现场文明
整洁等特点, 近年来倍受业主、施工单位和设计人员 的青睐, 尤其在沿海软土地区、海堤围滩、港口桥梁等 领域的基础工程中得到广泛应用, 具有良好的发展趋 势。PHC 管桩一般采取动力打桩的沉桩工艺, 属于挤 土沉桩模式[ 1] , 因此研究其沉桩过程中的挤土效应对 桩型的选用、打桩参数的设计有着重要的意义。本文
181 0
01 859 361 8 221 1 161 8
141 2
71 3
120
½ 粉 细 砂 91 8
271 3
191 6
01 902
51 8
211 2
131 9
230
¾ 粉 细 砂 181 8
231 3
181 9
01 765
31 8
291 2
191 2
300
¿ 粉质粘土 41 6
231 9
191 8
281 6
191 4
01 786
61 5
281 6
101 8
108
º 粉质粘土 71 2
341 6
181 8
01 840 331 2 321 4 121 8
151 0
71 2
110
» 粉 砂 71 5
301 0
181 8
01 892
41 8
251 9
151 2
150
¼ 粉质粘土 141 8
371 8
表 3 各测点超孔压的上升幅度与消散情况
孔压监测孔号 测点埋深/ m
对应土层
有效上覆压力 p e/ kPa
超孔压最大值 p hp/ kP a
休止 21 d 的孔隙 水压力/ kPa
休止 21 d 的 消散率/ %
9
粉砂
76
15
粉质粘土
140
P1
21
粉砂
190
26
粉质粘土
250
201 0 721 5 451 3 2161 8
试桩沉桩均比较顺利, 其中 T 1、T 3 两桩的每米 锤击数随沉桩深度的变化曲线见图 2、图 3。以 ½ 层 粉细砂为持力层的 40 m 长桩采用 D62 锤, 进入持 力层深 度为 4 m 左 右, 总锤 击数 一般 为 1 189 ~ 1 310击, 平均为 1 271 击, 最后贯入度一般为 718~ 916 mm/ 击, 平均为 817 mm/ 击。以 ¾层粉细砂为 持力层的 50 m 长桩采用 D80 锤, 进入持力层深度 4 m 左右, 总锤击数一般为 1 700~ 2 280 击, 平均为 1 950 击, 最后贯入度一般为 312~ 815 mm/ 击, 平
大锤击能量一般为 60~ 90 kJ。D80 锤最大锤击力 为 7 881 kN, 一般为 6 300~ 7 800 kN; 最大锤击压 应力为 4111 MPa, 一般为 32~ 40 MP a; 最大锤击能 量一般为 90~ 120 kJ。最大锤击拉力为 850 kN, 不 会对桩身造成破坏。 212 孔隙水压力的监测
表 1 土层物理力学性质指标统计
含水量 天然重度 孔隙比 液限 塑限
层号 土层名称 层厚/ m w / % C/ ( kN#m- 3)
e
w L / % w p/ %
粘聚力 内摩擦角 压缩模量 地基承载力特征值
c / kPa
U/ (b ) E s1- 2/ M P a
f ak/ kP a
¹ 粉 砂 61 4
81 2 81 8 31 8 131 6
591 0 871 9 911 6 931 7
9
粉砂
76
15
粉质粘土
140
P2
21
粉砂
190
26
粉质粘土
250
181 4 921 8 981 4 2431 1
61 8 81 7 181 3 61 8
631 0 901 6 811 4 971 2
9
粉砂
76
161 5
外径/ mm 壁厚/ mm 型式
600
110
AB
600
130
AB
图 1 试桩布 置图
表 2 PHC 管桩技术性能参数
砼有效预应力 / MPa
抗裂弯矩 / ( kN#m)
极限弯矩 / ( kN#m)
51 39 51 55
203
313
221
353
承载力设计值 / kN
4 000 4 400
抗拉强度 / kN
第 20 卷 2006 年
第3期 6月
文章编号: 1007O2993( 2006) 03O0117O04
岩土工程技术 Geot echnical Engineering T echnique
Vol120 No13 Jun, 2006
PHC 管桩挤土效应试验研究
杨生彬1 李友东2
( 11 中国地质大学( 北京) 工程技术学院, 北京 100083; 21 河北 省建设勘察研究院有限公司, 河北石家庄 050000)
内。 通过休止三周后 测得的超孔隙水压力可以看
出, 各测点的超孔隙水压力都消散到安全范围以内, 消散率基本都达到 70 % 以上。总体上来看, 试桩场 地内粘性土地层超孔隙水压力消散较慢, 很容易超 过报警界限, 砂土地层超孔隙水压力消散很快。本 次试桩数量较少, 打桩速度也很慢, 工程桩施工时大
1 20
250
441 8
21 4
941 6
为测试打桩引起的超孔压对周围的影响范围, 特设置了两个监测孔即 P3、P4, P3 位于试验区边线 上, 所产生的超孔隙水压力比较大, 其中埋深 26 m 的测点值为 189 kPa, 显然超过了报警界限值。P4 设在试验 区 外, 距 离 试验 区边 线 10 m , 其 最大 超 孔隙水压力值均在安全值以下, 由此看来打桩引起 的超孔隙水压力影响较明显的范围一般在 10 m 以
906 1 058
单节长度 /m
6~ 16 6~ 16
113 挤土效应试验方法及监测项目 沉桩采 用步履式打桩 机, 挂 锤分别为 D62 和
D 80 筒 式柴油锤, PHC 桩的连 接采用半自动 二氧 化碳保护电焊机焊接, 在桩身上每米 均作标记, 以 便记录每米锤击数, 在最后 5 m 以 100 mm 为标记 单位, 记录最后 10 击的贯入度。PH C 桩的 每节桩 打入地下后均测量了管内土芯 高度、挤土量, 并进 行了孔隙水压力的监测、打桩前后试验场地静力触 探试验、深层土体侧向位移。 2 试验结果与分析 211 每米锤击数
= 摘 要> PHC 管桩通常为挤土 沉桩模式 , 因 而沉桩 过程中的 挤土效 应研究 对设计、施工 具有重 要意 义。通过 对 PHC 管桩打桩前后原位地基土变化情况的测试、打桩的监测 以及孔隙水压力增长与消散的监测等试验研究, 分析 了 PHC 管桩沉 桩 挤土效应, 为工程设计及施工提供可借鉴的依 据。
岩土工程技术
2006 年第 3 期
面积打桩, 超孔隙水压力可能会更高, 消散持续时间 会更长, 影响距离也可能超过 10 m。 213 深层土体侧向位移的监测
为了监测打桩挤土对周围深层土体侧向位移的
情况及影响范围, 分别在试桩区内、边线位置及试桩 区外布置了三个测斜孔( C1、C2、C3) , 平面位置见图 1, 量测深度均为 30 m, 在不同埋深设置观测点, 最 大位移监测数据见表 4。
31 9
761 4
15
粉质粘土
140
431 6
81 6
801 3
P3
21
粉砂
190
301 2
31 8
871 4
26
粉质粘土
250
1891 0
51 9
961 8
9
粉砂
76
111 2
21 9
741 1
15
粉质粘土
140
381 9
31 6
901 7
P4
21
粉砂
190
131 8
31 6
731 9
26
粉质粘土
为了了解打桩对试桩区内及周围的影响范围, 在场地区域内共布置了四组孔压计, 平面位置见图 1。各测点超孔压的上升幅度与消散情况见表 3。
从表中数据不难看出, 位于打桩区内的两组孔 压计最大超孔隙水压力都超过 200 kP a, 达到上覆 土压力的 85 % 以上, 都发生在 ¼层粉质粘土层内, 超孔压消散速度比较慢。此外, 测点埋深为 15 m, 即位于 º 层粉质粘土层的孔压计测出的超孔隙水压 力也比较高, 最大达到 9218 kPa, 达到 上覆土压力 的 6613 % , 也达到报警值, 主要因为该层以粘性土 为主, 同样超孔隙水压力消散速度比较慢。
01 691 361 1 201 8
71 9
261 0
131 1
作者简介: 杨生 彬, 1979 年 生, 男, 汉 族, 内 蒙 古 化 德 人, 中 国 地 质 大 学 ( 北 京) 工 程 技 术学 院 地 质 工 程 专 业 博士 研 究 生。 E- mail: ysb_hb86@ sina1 com
结合某拟建电厂 PHC 管桩试桩的各项特性测试, 分 析了 PHC 管桩的挤土效应, 并对打桩顺序及避免挤 土影响沉桩作业的措施等提出了合理的建议。 1 现场试验概况 111 试验区工程地质概况
某拟建电厂厂区为海堤外滩涂, 围滩造地建厂。 根据岩土工程勘察报告, 拟建场地区域地基土主要 为粉砂、粉质粘土地层, 地基土承载力和压缩变形量 不能满足电厂主要建筑物的设计要求。场地地层及 其物理力学性质指标见表 1。