人工冻融土地层中桩基的应力测试与分析.pdf

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1、安徽建筑2013年第4期(总192期)人工冻融土地层中桩基的应力测试与分析TestandAnalysisonPileFoundationinArtificialFrizzingGround唐明辉(煤炭工业合肥设计研究院，安徽合肥230041)摘要：文章通过人工冻融土地层中桩基的应力测试，介绍了钢筋应力计与压力盒的安装、检测及数据整理方法，根据检测数据分析结果，得出桩基轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力随时间的变化规律，为人工冻融土地层中桩基础设计、施工及建(构)筑物安全评价提供可靠的依据。关键词：人工冻融土；桩基；应力测试；后压浆；桩

2、侧摩阻力；桩端阻力中图分类号：TU473．1+6文献标识码：A文章编号：1007—7359f2013)04—0121—031概况1．1工程概况国投新集能源股份有限公司刘庄特大型煤矿，设计生产能力为年产煤炭800×10％，主井井塔高为90m，跨度24m，钢筋混凝土结构，总重量为3lO00t，为亚洲较高井塔之一。主井井筒采用冻结法施工，冻结深度600m，主井井塔基础采用钻孔灌注岩桩，设计桩长45m，桩身直径1．Om，共计88根(见图1)，单桩竖图1钻孔灌注桩平面布置图土向承载力特征值为4000kN一4300kN。由于本工程工期紧迫

3、，采工用人工法解冻，解冻深度60m。加劲筋程1．2场地地质条件与基场地地势平坦，地层分布均匀，各土层主要由可塑～硬塑础状粘性土、稍密～中密状粉土及密实状粉砂组成，地下水较丰处富。图2桩底土压力盒埋设示意图理1．3测试目的由于目前国内外对冻融土研究甚少，各种地基土的物理力闪学指标的选取具有一定的不确定性，可能使钻孔桩承载力达不主筋／--光对焊塑堑宴童墼到设计要求，这将严重影响到整个工程的安全使用，造成极大图3钢筋应力计与主筋连接示意图的经济损失和社会影响，为此在工程建设和使用过程中对钻孔灌注桩及其地基土进行应力原位测试显得十分重

4、要，可为建(构)筑物的安全使用提供准确的评价分析数据，同时为其它工程人工冻融土地层中桩基础的设计提供可靠的参数。图4钢筋应力计断面布置示意图2桩基应力应变及地温检测方法及原理2．1检测方法根据钻孔灌注桩设计与匡施工情况，选定图1中28、46、71*、77#桩作为测试桩，其中28、46、71为后压浆处理桩，通过在钻孔灌注桩桩身埋设钢筋应力计和桩底埋设压力盒来测试钻孔灌注桩承受上部结构荷载时在冻融土及冻融土后压浆条件下桩侧摩阻力和桩端阻力的分布特征，从而分析出冻融土对钻孔灌注桩承载力的影响。安2．2检测原理徽检测使用的钢筋应力计和

5、压力盒为振弦式传感器，振弦式建筑收稿日期：2013—03—21作者简介：唐明辉(1965一)，男，安徽铜陵人，高级工程师。固2013年第4期(总192期)安徽建筑各检测桩基桩端阻一览表表1虽传感器工作原理为：仪器内部有一根张紧的钢弦，受力后，钢弦长度将产生微小变化，引起固定频率的变化，根据振动的谐振频率与钢弦的应变或者应力成正比从而计算出各种物理量的数值。3钢筋应力计和压力盒安装根据岩土工程勘察报告，在每一层地层分界面上分别埋设钢筋应力计，具体在相对标高一6．0m、一9．0m、一11．0m和一23．0m四个断面安放，每个断面4

6、组；土压力盒安放在桩底，布置4组。3．1桩底压力盒安装压力盒每根桩共设4个，在钢筋笼的底部焊接横向网片，再将压力盒用铁丝固定在网片下端，随钢筋笼放到孔底，同时军将数据线引至地表(见图2)。：3．2桩身钢筋应力计安装程安装时将钢筋计的两端和1m长的螺纹钢用闪光对焊连与接起来，用对焊好的钢筋计替换掉同等长度的钢筋笼主筋，在聋下放钢筋笼过程中分别将各断面钢筋计数据线沿主筋外侧绑扎(见图3、图4)，每隔一定距离放置垫块保护电缆，桩顶标高理以上用2根60钢管将全部电缆分2组引至地表。4测试数据的计算4．1钢筋应力计检测数据的计算4．1．

7、1钢筋应力计的受力钢筋应力计的受力P计算公式如下：P=K(F,-Fo)+B(1)式中：——标定系数(kN／Hz)日——计算修正值(kN)钢筋应力计初始读数第i次钢筋应力计读数实际测试时需要将无量纲(用F表示)读数的差值(囝转化为频率，无量纲转化为频率公式为：频率=)=、／。4．1．2桩基的轴力由于钢筋应力计的受力只代表其所在断面所在点的受力大小，要计算其所在断面的支撑轴力需要根据钢筋应力计受力大小，算出钢筋应力计所在断面的轴力，桩基轴力按下式计算：安肚一A+㈤⋯×。Ag徽建=(3)图877各断面摩阻力曲线图筑~-r(E-Fo)

8、+B【4)A一支撑梁(桩)截面面积(mr式中：N——轴力(kN)A—钥筋计截面面积(mm2)圜钢筋计压力平均值O,N)A广一纵向主筋截面面积(mmz)安徽建筑2013年第4期(总192期)—昆凝土弹性模量(kN／mm2)①28、46"、71桩为后压浆处理桩，其轴力、桩侧阻力和