碎石桩复合地基场地预制桩沉桩试验

2008年第6期勘察科学技术

碎石桩复合地基场地预制桩沉桩试验

叶真华1’2唐世栋1’2

(1.同济大学地下建筑与工程系上海市200092

2.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海市200092)

提要为了研究在沉管碎石桩复合地基场地中沉入预制桩的可能性。进行了预制桩沉桩试验。结果表明:该场地沉入预制桩是可能的;经低应变检测,试验桩全为完整桩;位于沉管碎石桩中心或桩间土部位的试验桩.其桩身垂直度偏差满足规范要求,但位于碎石和土交界部位的试验桩,桩身垂直度偏差超出规范要求。设计时应避开碎石和土交界部位布桩。试验结果可供同类工程参考。关键词碎石桩复合地基预制桩沉桩试验

PrecastPileDrivingTestinGravelPileCompositeFoundation

YeZhenhual・2

TangShidongI・2

(1.Department

ofGeoteehnieal

Engineering,Tongji

University

2.KeyLaboratoryofGeoteehnicalandUndergroundEngineeringofMinistryofAbstractwithpilesthe

Education,TongjiUniversity)

Precastpiledrivingtestisperformedtoinvestigateitspossibilityingravelpilecompositefoundationtube.Theresultsshow:itispossibletodrivepreeastpileinthisfield.Thepiles

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andsoilinthedesign.ThetestresultscouldbeusedKeywords

referencesforsimilar

prejeets.

gravelpilecompositefoundation;precastpile;piledrivmgtest

一一刖西

近年来,随着城市土地日趋紧张,常需在城市区

的可能性进行了探索。

场地工程地质条件

上海高桥某公司拟在原厂区内新建钢烟囱、塔

域拆除旧的建筑物或构筑物,兴建新的建筑物。旧建筑下的复合地基(如深成搅拌桩、碎石桩、树根桩等)对新建建筑物基础施工有不利影响,但将它们完全清除掉又是不实际的,采用何种基础形式和施工方式来解决这一问题是应该预先考虑的。本次试验对旧有沉管碎石桩复合地基场地中直接沉入预制桩

顶面埋深

压缩模量

基础、压缩机厂房等,高度20—80m。但厂区内原有四个油罐(现已拆除)曾采用沉管碎石桩复合地基,

新建建筑采用何种基础才能既满足承载力和差异沉降要求,又具有施工可行性,作者将就此进行基础方案分析和试验研究。

静探P.

表1地基土的构成及力学特性

罾良

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童堕堕堡

承载力特征值

!!

⑦2②3④⑤⑥⑦⑧卜l⑧1.2

二:

灰黄色粉质粘土灰色粘质粉土灰色淤泥质牯土

灰色粘土暗绿色粉质粘土黄灰色砂质粉土灰色牯土

2.6—2.8

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21

20

灰色粉质粘土47.1—47.3

注:表中括号内为旧有碎石桩区域桩间土的测试数据。

作者简介:叶真华(1966一),男。讲师,博士研究生,从事岩土工程勘

察和教学工作。收稿日期:加∞一07一07

经勘察,拟建场地地貌类型为滨海平原,地基土的构成及力学特性见表l。

勘察科学技术

3旧有碎石桩复合地基

2002年2月,为了建设30×lo't焦化及催化原料罐,采用了碎石桩复合地基。原料罐碎石桩复合地基半径13.5m,沉管碎石桩桩径0.6m,桩长14m,

芸孑糍釜霎嚣芋怒飘

结果见表2。

2008年第6期

2006年12月原料罐拆除后,又进行了静载荷试验,

表2两次碎石桩复合地基载荷试验结果

4基础方案分析

根据现在的设计方案,拟建的同一建筑物将覆盖原有碎石桩复合地基区域及原来未处理区域。场地主要压缩土层②:和②,的压缩模量为4.20MPa和4.92MPa,而在原有碎石桩复合地基区域桩间土主要压缩土层②:和②,的压缩模量为4.80MPa和6.43MPa,加上碎石桩的作用,原有碎石桩复合地基区域的承载力和变形模量大,而其它区域承载力和变形模量小,拟建建筑物采用天然地基必然会出现、不均匀沉降,且承载力不满足,不应采用天然地基。

对比表2前后两次静载荷资料,发现现在碎石桩复合地基的承载力和变形模量是2002年的3倍左右,强度增加是长期加载固结的结果。如统一采用碎石桩复合地基,新的碎石桩复合地基区域的地基承载力和变形模量与原有碎石桩复合地基区域地基承载力和变形模量将有较大差异,会产生不均匀沉降,也不是理想的基础方案。

尽管有在砂砾层和圆砾层采用泵吸反循环钻进施工灌注桩成功的报道…,但本工程工期紧,不能采用灌注桩;拟采用预制桩,以⑥层暗绿色粉质粘土为桩基持力层。上海地区的工程实践表明,对于没有经过碎石桩处理的地基区域,预制桩沉桩施工,桩身穿越的土层大部分为粘性土和粘质粉土,沉桩不会发生困难。但对原有碎石桩复合地基区域,能否顺利沉桩。目前没能见到有关的报道。为了探索在原有碎石桩复合地基区域沉桩是否可行,进行了针对性的沉桩试验。

桩是否有困难及沉桩质量,试验安排在原有碎石桩复合地基区域打入4根400ram×400ram、长14m的预制桩,桩位分别选在:1)试验桩中心在原有碎石桩中心;2)试验桩中心与原有碎石桩中心偏离0.1m;3)试验桩中心位于原有碎石桩边;4)试验桩位于原有碎石桩之间的土体中,具体位置见试验桩平面图(图1)。打桩机为DI-[508锤击桩机,锤重6t,最大冲程为lm。对四根试验桩进行了施工过程偏位和桩身垂直度测量,并进行了低应变桩身质量检测。

图1试验桩桩位分布

5.1沉桩击数

桩长14m,实际沉入土中13.5m,四根桩的总击数分别是251、234、206、120击。而在非原有碎石桩复合地基区域施工同样长度的桩,击数为45—50击。由此看来沉桩比无碎石桩区域困难的多,但桩还是可以打入的。这表明经过碎石桩处理后的粘质粉土虽然强度得到较大提高,静力触探比贯入阻力P。由O.80MPa增大到3.64MPa,但在锤击作用下,预制桩侧的碎石还是可以侧向挤入碎石桩周围的粘质粉土中。5.2桩偏位

经用两台经纬仪在互相垂直方向测量,四根桩

5预制桩沉桩试验

为了判断在原有碎石桩复合地基区域打入预制

在施工过程中都产生了偏位,位移量分别为12m、

2008年第6期勘察科学技术

18ram、46mm和5mm,其偏位量不大,没有超出《建筑地基基础工程施工质量验收规范》‘21的要求。5.3低应变桩身质量检测

低应变检测了四根桩,从曲线形态(见图2)判断‘引,四根试验桩都为I类完整桩。

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图2基桩低应变检测

沉桩试验后,测量了试验桩角边的垂直度,结果沉桩试验表明,无论是位于原碎石桩内还是桩间土部位,沉桩是可能的,沉桩后,桩为无缺陷的完

表3沉桩试验结果

整桩,桩垂直度偏差能满足规范要求。位于碎石和土交接部位的桩,沉桩也是可能的,沉桩后桩身质量1)根据本次试验结果分析,只要选择合适的桩2)设计单位在布置桩位时,尽量将其布置在原

3)在原有碎石桩复合地基区域沉桩锤击数较

4)施工单位应按施工规范和文献[4]方法确保根据预制桩沉桩试验结果,设计采用了预制桩。参考文献

施工技术,2005,34(1)

GB50202—2002建筑地基基础工程施工质量验收规范JGJl06—2003建筑基桩检测技术规范

1991.55。57

也为无缺陷的完整桩,但桩垂直度偏差超出1%规范要求。这是由于沉桩过程中,桩两侧土中压力差异较大,产生向一侧倾斜。

6结论与建议

架及桩锤,在原有碎石桩复合地基场地沉入预制桩是可能的,其桩身质量不会受到影响。

碎石桩桩间土部位。如确有需要,也可布置在原碎石桩中心附近,但不要布置在碎石桩和土交接部位。

无碎石桩区域沉桩锤击数增加较大,为防止桩顶破

碎,建议对预制桩桩顶采取适当保护措施。

桩身垂直度偏差不超出规范要求。

施工后检测表明,在原有碎石桩复合地基区域的预制桩符合规范要求。

23

5.4桩身垂直度

见表3,从表中看出,试验桩1’、2’和4’能满足《建筑地基基础工程施工质量验收规范》有关桩身垂直度偏差1%的要求,但试验桩3’超出了规范要求。-

1熊茂平.百米深大直径钻孔灌注桩泵吸反循环钻进技术.

4赵志缙.高层建筑施工手册.上海:同济大学出版社,

碎石桩复合地基场地预制桩沉桩试验

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):引用次数:

叶真华, 唐世栋, Ye Zhenhua, Tang Shidong

同济大学地下建筑与工程系,上海市,2000922;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海市,200092

勘察科学技术

SITE INVESTIGATION SCIENCE AND TECHNOLOGY2008,(6)0次

参考文献(4条)

1. 熊茂平 百米深大直径钻孔灌注桩泵吸反循环钻进技术[期刊论文]-勘察科学技术 2005(1)2. GB 50202-2002.建筑地基基础工程施工质量验收规范3. JGJ 106-2003.建筑基桩检测技术规范4. 赵志缙 高层建筑施工手册 1991

相似文献(2条)

1.期刊论文 孟祥金. 刘璇. 刘永强 水泥粉煤灰碎石桩复合地基的应用 -建筑管理现代化2001(4)

水泥粉煤灰碎石桩是近年来发展起来的理软弱地基的一种新方法.其特点是:改变桩长、桩径、桩距等设计参数,可以使承载力在较大范围内调整;有较高的承载力,承载力提高幅度在250%~300%,对软土地基承载力提高更大;沉降量小、变形稳定快;工艺性好;由于大量采用粉煤灰,桩体材料具有良好的流动性与和易性,灌注方便,易于控制施工质量;可节约大量水泥、钢材,利用工业废料,消耗大量粉煤灰,降低工程费用,与灌注桩和预制桩加固相比,可节省投资30%~50%,文章介绍水泥粉灰碎石桩复合地基技术应用情况.

2.学位论文 周雪峰 沙角发电厂三期工程地基处理方案优化设计 2007

沙角发电厂位于东莞市虎门镇,是粤东电网的一座大型区域性火力发电厂。由于地层条件不满足天然地基要求,需采用人工地基,深圳市长勘勘察设计有限公司先后完成了混凝土预制桩、沉管灌注桩和振冲碎石桩复合地基的原体试验工作。 大型火力发电厂的地基处理方案受多种因素的影响,各种因素相互作用、相互影响,关系十分复杂,用一个或几个指标很难评价方案的优劣。本文在总结前人工作的基础上,分别对振冲碎石桩、混凝土预制桩、沉管灌注桩三种地基处理方案从质量、工程进度、环保、投资四个方面(评价因素),运用模糊综合评判的方法,通过研究原体试验获取的成果和数据,结合技经、土建等专业的资料,对这三种地基处理方案进行优化设计,结果表明:沙角发电厂三期工程选择振冲碎石桩地基处理方案,科学、经济合理,取得了良好的经济效益和社会效益,这一点已被实践所证明。同时也说明:运用模糊综合评价的方法对地基处理方案进行优化设计是非常有效而且有实用价值。本工程的成功实践也为同类工程提供了良好的范例,有积极的借鉴作用。

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kckxjs200806001.aspx

下载时间:2009年9月7日

2008年第6期勘察科学技术

碎石桩复合地基场地预制桩沉桩试验

叶真华1’2唐世栋1’2

(1.同济大学地下建筑与工程系上海市200092

2.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海市200092)

提要为了研究在沉管碎石桩复合地基场地中沉入预制桩的可能性。进行了预制桩沉桩试验。结果表明:该场地沉入预制桩是可能的;经低应变检测,试验桩全为完整桩;位于沉管碎石桩中心或桩间土部位的试验桩.其桩身垂直度偏差满足规范要求,但位于碎石和土交界部位的试验桩,桩身垂直度偏差超出规范要求。设计时应避开碎石和土交界部位布桩。试验结果可供同类工程参考。关键词碎石桩复合地基预制桩沉桩试验

PrecastPileDrivingTestinGravelPileCompositeFoundation

YeZhenhual・2

TangShidongI・2

(1.Department

ofGeoteehnieal

Engineering,Tongji

University

2.KeyLaboratoryofGeoteehnicalandUndergroundEngineeringofMinistryofAbstractwithpilesthe

Education,TongjiUniversity)

Precastpiledrivingtestisperformedtoinvestigateitspossibilityingravelpilecompositefoundationtube.Theresultsshow:itispossibletodrivepreeastpileinthisfield.Thepiles

are

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allintact

thelowstlaindynamiclocated

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test.The

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junctionofgravelandsoil,sothepilesshouldbearrangedavoidingthe

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referencesforsimilar

prejeets.

gravelpilecompositefoundation;precastpile;piledrivmgtest

一一刖西

近年来,随着城市土地日趋紧张,常需在城市区

的可能性进行了探索。

场地工程地质条件

上海高桥某公司拟在原厂区内新建钢烟囱、塔

域拆除旧的建筑物或构筑物,兴建新的建筑物。旧建筑下的复合地基(如深成搅拌桩、碎石桩、树根桩等)对新建建筑物基础施工有不利影响,但将它们完全清除掉又是不实际的,采用何种基础形式和施工方式来解决这一问题是应该预先考虑的。本次试验对旧有沉管碎石桩复合地基场地中直接沉入预制桩

顶面埋深

压缩模量

基础、压缩机厂房等,高度20—80m。但厂区内原有四个油罐(现已拆除)曾采用沉管碎石桩复合地基,

新建建筑采用何种基础才能既满足承载力和差异沉降要求,又具有施工可行性,作者将就此进行基础方案分析和试验研究。

静探P.

表1地基土的构成及力学特性

罾良

+皇

童堕堕堡

承载力特征值

!!

⑦2②3④⑤⑥⑦⑧卜l⑧1.2

二:

灰黄色粉质粘土灰色粘质粉土灰色淤泥质牯土

灰色粘土暗绿色粉质粘土黄灰色砂质粉土灰色牯土

2.6—2.8

璺=21翼垦:!

4.20(4.80)

2.273.32

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23.010.515.520.0

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10.24.174.71

36

签.4一拐.7

35.9—36.4

6.7032.5

17.521.5

180

8595

1.∞

1.78

21

20

灰色粉质粘土47.1—47.3

注:表中括号内为旧有碎石桩区域桩间土的测试数据。

作者简介:叶真华(1966一),男。讲师,博士研究生,从事岩土工程勘

察和教学工作。收稿日期:加∞一07一07

经勘察,拟建场地地貌类型为滨海平原,地基土的构成及力学特性见表l。

勘察科学技术

3旧有碎石桩复合地基

2002年2月,为了建设30×lo't焦化及催化原料罐,采用了碎石桩复合地基。原料罐碎石桩复合地基半径13.5m,沉管碎石桩桩径0.6m,桩长14m,

芸孑糍釜霎嚣芋怒飘

结果见表2。

2008年第6期

2006年12月原料罐拆除后,又进行了静载荷试验,

表2两次碎石桩复合地基载荷试验结果

4基础方案分析

根据现在的设计方案,拟建的同一建筑物将覆盖原有碎石桩复合地基区域及原来未处理区域。场地主要压缩土层②:和②,的压缩模量为4.20MPa和4.92MPa,而在原有碎石桩复合地基区域桩间土主要压缩土层②:和②,的压缩模量为4.80MPa和6.43MPa,加上碎石桩的作用,原有碎石桩复合地基区域的承载力和变形模量大,而其它区域承载力和变形模量小,拟建建筑物采用天然地基必然会出现、不均匀沉降,且承载力不满足,不应采用天然地基。

对比表2前后两次静载荷资料,发现现在碎石桩复合地基的承载力和变形模量是2002年的3倍左右,强度增加是长期加载固结的结果。如统一采用碎石桩复合地基,新的碎石桩复合地基区域的地基承载力和变形模量与原有碎石桩复合地基区域地基承载力和变形模量将有较大差异,会产生不均匀沉降,也不是理想的基础方案。

尽管有在砂砾层和圆砾层采用泵吸反循环钻进施工灌注桩成功的报道…,但本工程工期紧,不能采用灌注桩;拟采用预制桩,以⑥层暗绿色粉质粘土为桩基持力层。上海地区的工程实践表明,对于没有经过碎石桩处理的地基区域,预制桩沉桩施工,桩身穿越的土层大部分为粘性土和粘质粉土,沉桩不会发生困难。但对原有碎石桩复合地基区域,能否顺利沉桩。目前没能见到有关的报道。为了探索在原有碎石桩复合地基区域沉桩是否可行,进行了针对性的沉桩试验。

桩是否有困难及沉桩质量,试验安排在原有碎石桩复合地基区域打入4根400ram×400ram、长14m的预制桩,桩位分别选在:1)试验桩中心在原有碎石桩中心;2)试验桩中心与原有碎石桩中心偏离0.1m;3)试验桩中心位于原有碎石桩边;4)试验桩位于原有碎石桩之间的土体中,具体位置见试验桩平面图(图1)。打桩机为DI-[508锤击桩机,锤重6t,最大冲程为lm。对四根试验桩进行了施工过程偏位和桩身垂直度测量,并进行了低应变桩身质量检测。

图1试验桩桩位分布

5.1沉桩击数

桩长14m,实际沉入土中13.5m,四根桩的总击数分别是251、234、206、120击。而在非原有碎石桩复合地基区域施工同样长度的桩,击数为45—50击。由此看来沉桩比无碎石桩区域困难的多,但桩还是可以打入的。这表明经过碎石桩处理后的粘质粉土虽然强度得到较大提高,静力触探比贯入阻力P。由O.80MPa增大到3.64MPa,但在锤击作用下,预制桩侧的碎石还是可以侧向挤入碎石桩周围的粘质粉土中。5.2桩偏位

经用两台经纬仪在互相垂直方向测量,四根桩

5预制桩沉桩试验

为了判断在原有碎石桩复合地基区域打入预制

在施工过程中都产生了偏位,位移量分别为12m、

2008年第6期勘察科学技术

18ram、46mm和5mm,其偏位量不大,没有超出《建筑地基基础工程施工质量验收规范》‘21的要求。5.3低应变桩身质量检测

低应变检测了四根桩,从曲线形态(见图2)判断‘引,四根试验桩都为I类完整桩。

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图2基桩低应变检测

沉桩试验后,测量了试验桩角边的垂直度,结果沉桩试验表明,无论是位于原碎石桩内还是桩间土部位,沉桩是可能的,沉桩后,桩为无缺陷的完

表3沉桩试验结果

整桩,桩垂直度偏差能满足规范要求。位于碎石和土交接部位的桩,沉桩也是可能的,沉桩后桩身质量1)根据本次试验结果分析,只要选择合适的桩2)设计单位在布置桩位时,尽量将其布置在原

3)在原有碎石桩复合地基区域沉桩锤击数较

4)施工单位应按施工规范和文献[4]方法确保根据预制桩沉桩试验结果,设计采用了预制桩。参考文献

施工技术,2005,34(1)

GB50202—2002建筑地基基础工程施工质量验收规范JGJl06—2003建筑基桩检测技术规范

1991.55。57

也为无缺陷的完整桩,但桩垂直度偏差超出1%规范要求。这是由于沉桩过程中,桩两侧土中压力差异较大,产生向一侧倾斜。

6结论与建议

架及桩锤,在原有碎石桩复合地基场地沉入预制桩是可能的,其桩身质量不会受到影响。

碎石桩桩间土部位。如确有需要,也可布置在原碎石桩中心附近,但不要布置在碎石桩和土交接部位。

无碎石桩区域沉桩锤击数增加较大,为防止桩顶破

碎,建议对预制桩桩顶采取适当保护措施。

桩身垂直度偏差不超出规范要求。

施工后检测表明,在原有碎石桩复合地基区域的预制桩符合规范要求。

23

5.4桩身垂直度

见表3,从表中看出,试验桩1’、2’和4’能满足《建筑地基基础工程施工质量验收规范》有关桩身垂直度偏差1%的要求,但试验桩3’超出了规范要求。-

1熊茂平.百米深大直径钻孔灌注桩泵吸反循环钻进技术.

4赵志缙.高层建筑施工手册.上海:同济大学出版社,

碎石桩复合地基场地预制桩沉桩试验

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):引用次数:

叶真华, 唐世栋, Ye Zhenhua, Tang Shidong

同济大学地下建筑与工程系,上海市,2000922;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海市,200092

勘察科学技术

SITE INVESTIGATION SCIENCE AND TECHNOLOGY2008,(6)0次

参考文献(4条)

1. 熊茂平 百米深大直径钻孔灌注桩泵吸反循环钻进技术[期刊论文]-勘察科学技术 2005(1)2. GB 50202-2002.建筑地基基础工程施工质量验收规范3. JGJ 106-2003.建筑基桩检测技术规范4. 赵志缙 高层建筑施工手册 1991

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1.期刊论文 孟祥金. 刘璇. 刘永强 水泥粉煤灰碎石桩复合地基的应用 -建筑管理现代化2001(4)

水泥粉煤灰碎石桩是近年来发展起来的理软弱地基的一种新方法.其特点是:改变桩长、桩径、桩距等设计参数,可以使承载力在较大范围内调整;有较高的承载力,承载力提高幅度在250%~300%,对软土地基承载力提高更大;沉降量小、变形稳定快;工艺性好;由于大量采用粉煤灰,桩体材料具有良好的流动性与和易性,灌注方便,易于控制施工质量;可节约大量水泥、钢材,利用工业废料,消耗大量粉煤灰,降低工程费用,与灌注桩和预制桩加固相比,可节省投资30%~50%,文章介绍水泥粉灰碎石桩复合地基技术应用情况.

2.学位论文 周雪峰 沙角发电厂三期工程地基处理方案优化设计 2007

沙角发电厂位于东莞市虎门镇,是粤东电网的一座大型区域性火力发电厂。由于地层条件不满足天然地基要求,需采用人工地基,深圳市长勘勘察设计有限公司先后完成了混凝土预制桩、沉管灌注桩和振冲碎石桩复合地基的原体试验工作。 大型火力发电厂的地基处理方案受多种因素的影响,各种因素相互作用、相互影响,关系十分复杂,用一个或几个指标很难评价方案的优劣。本文在总结前人工作的基础上,分别对振冲碎石桩、混凝土预制桩、沉管灌注桩三种地基处理方案从质量、工程进度、环保、投资四个方面(评价因素),运用模糊综合评判的方法,通过研究原体试验获取的成果和数据,结合技经、土建等专业的资料,对这三种地基处理方案进行优化设计,结果表明:沙角发电厂三期工程选择振冲碎石桩地基处理方案,科学、经济合理,取得了良好的经济效益和社会效益,这一点已被实践所证明。同时也说明:运用模糊综合评价的方法对地基处理方案进行优化设计是非常有效而且有实用价值。本工程的成功实践也为同类工程提供了良好的范例,有积极的借鉴作用。

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