某電廠灌注樁水平承載力試驗(yàn)研究

白 金 杰

(中煤邯鄲設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056031)

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某電廠灌注樁水平承載力試驗(yàn)研究

白 金 杰

(中煤邯鄲設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056031)

針對徐州市某電廠工程的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求，在冷卻塔區(qū)域進(jìn)行了鋼筋混凝土灌注樁水平靜載荷試驗(yàn)，通過試驗(yàn)確定了單樁水平承載力及地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值，提出了一些工程樁的設(shè)計(jì)施工建議。

電廠，冷卻塔，灌注樁，承載力，水平抗力系數(shù)

1 工程概況及試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

大屯熱電“上大壓下”新建電廠項(xiàng)目中采用雙塔合一的冷卻塔，擬采用灌注樁基礎(chǔ)，由于冷卻塔的特殊結(jié)構(gòu)性質(zhì)，在使用過程中對樁基礎(chǔ)水平承載力及水平位移有嚴(yán)格要求。為保證設(shè)計(jì)及施工順利進(jìn)行，需在冷卻塔周邊區(qū)域進(jìn)行灌注樁試樁試驗(yàn)[1]，研究鋼筋混凝土灌注樁水平承載力及變形特征，提供地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值。

2 試樁方案及試驗(yàn)過程

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)試樁場地勘測成果及詳細(xì)勘察階段巖土工程勘測報(bào)告，冷卻塔場地及試樁區(qū)域土層按自上而下的順序分層，詳見表1。

表1 試樁區(qū)土層情況一覽表

2.2 單樁水平承載力估算

其中，Rha為單樁水平承載力特征值；α3為樁的水平變形系數(shù)；EI為樁身抗彎剛度；νx為樁頂水平位移系數(shù)；χoa為樁頂允許水平位移(計(jì)算時(shí)取10mm)。

經(jīng)過分析估算，φ800灌注樁的水平極限承載力特征值約188kN。

2.3 試樁方案及試驗(yàn)方法

在擬建冷卻塔的西北角布置4根試驗(yàn)樁。試樁布置按菱形布置，樁頂高程為32.5m，試驗(yàn)樁樁間距為6.0m。試樁及試坑布置詳見圖1。

樁基水平靜載荷試驗(yàn)采用堆載提供反力，采用單向多循環(huán)加卸載法[3]，水平載荷試驗(yàn)現(xiàn)場裝置見圖2。由堆載配重塊及兩個(gè)試驗(yàn)樁綜合提供反力，記錄加荷及觀測系統(tǒng)采用JCQ靜力載荷測試儀系統(tǒng)。

每級加載量為36kN，在每級荷載施加后，恒載4min，測讀水平位移，然后卸載至零，停2min測讀殘余水平位移，至此完成一個(gè)加載循環(huán)；如此循環(huán)5次，完成一級荷載的位移觀測，施加下一級荷載，直至破壞。單樁水平極限荷載取水平力—位移梯度(H—ΔY0/ΔH)曲線第二直線段的終點(diǎn)對應(yīng)的荷載,取設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高處水平位移(10mm)所對應(yīng)荷載的0.75倍作為單樁水平承載力特征值。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

現(xiàn)場進(jìn)行了三根單樁的靜載荷試驗(yàn)，均加載至規(guī)范要求的破壞標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)分別得出樁頂位移為6mm及10mm的水平承載力特征值,詳見表2。

表2 單樁承載力試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 kN

3.2m值的計(jì)算分析

水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值按JGJ 106—2014建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范及JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范中的方法進(jìn)行，假定樁頂自由，且水平力作用點(diǎn)位于天然地面下2.3 m處。根據(jù)載荷試驗(yàn)結(jié)構(gòu)按下式計(jì)算m值：

其中，m為地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)，kN/m4；?為樁的水平位移，m-1；νy為樁頂水平位移系數(shù)；H為水平力，kN；Y0為水平力作用點(diǎn)的水平位移，m；EI為樁身抗彎剛度，kN·m2；b0為樁身計(jì)算寬度,m。

根據(jù)水平靜載荷試驗(yàn)結(jié)果，水平位移6mm對應(yīng)比例系數(shù)平均值為18.65kN/m4，水平位移10mm對應(yīng)比例系數(shù)平均值為10.25kN/m4。

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，現(xiàn)場試驗(yàn)與理論估算的承載力特征值基本吻合，在標(biāo)高為32.5m處，樁基側(cè)面主要影響深度3.8m范圍內(nèi)[4]地基土為第③層粉土及第④層淤泥質(zhì)黏土，按照地基土物理力學(xué)性質(zhì)及規(guī)范給出的推薦表確定的m值平均值分別為24.5及10.0，與通過試驗(yàn)結(jié)果反算的m值對比發(fā)現(xiàn)，實(shí)測m值幾乎與第④層淤泥質(zhì)黏土的m值相同。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值是一個(gè)根據(jù)規(guī)范查表得出的經(jīng)驗(yàn)值，規(guī)范規(guī)定，當(dāng)樁側(cè)地基土為多層土?xí)r采用根據(jù)土層厚度的加權(quán)平均值確定m值，在本工程中，影響深度范圍內(nèi)地基土第③層粉土厚度為2.5m，第④層淤泥質(zhì)黏土的厚度為1.1m，m值厚度加權(quán)平均值為16.8。通過分析實(shí)測值與推薦值存在差異性的主要原因是在影響范圍內(nèi)存在呈流塑狀態(tài)的第④層淤泥質(zhì)黏土。當(dāng)影響范圍內(nèi)地基土內(nèi)軟土層達(dá)到一定厚度時(shí)會(huì)對m值起到控制性作用。

4 結(jié)論及建議

通過對冷卻塔區(qū)域工程試樁結(jié)果分析，得出以下結(jié)論：

1)電廠區(qū)域采用m法確定灌注樁單樁水平承載力是可行的，φ800混凝土灌注樁單樁水平承載力特征值可達(dá)到189kN，可滿足設(shè)計(jì)要求。

2)單樁水平承載力靜載荷試驗(yàn)建議采用堆載法提供反力的單向多循環(huán)加卸載法。

3)水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值取值由樁基影響范圍內(nèi)存在的淤泥質(zhì)軟土控制。

[1] 吳群昌.西安地區(qū)鋼筋混凝土鉆孔灌注樁試樁試驗(yàn)研究[J].城市勘測,2014(4):172-175.

[2]JGJ94—2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3]JGJ106—2014,建筑基樁檢測規(guī)范[S].

[4] 施 峰,郝世龍.PHC管樁水平承載力實(shí)驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué),2015(36):617-622.

Research on horizontal bearing capacity test of a power plant cast in place pile

Bai Jinjie

(ChinaCoalHandanDesignEngineeringLimitedLiabilityCompany,Handan056031,China)

According to the engineering characteristics and design requirements of a power plant in Xuzhou, in the cooling tower area made horizontal static load test of reinforced concrete cast in place pile, through the test determined the proportional coefficientmvalue of single pile horizontal bearing capacity and foundation soil horizontal resistance coefficient, put forward some design and construction suggestions of engineering pile.

power plant, cooling tower, cast in place pile, bearing capacity, horizontal resistance coefficient

1009-6825(2017)14-0059-02

2017-03-09

白金杰(1982- )，男，工程師

TU473.11

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