泥岩地基螺杆桩竖向承载性能试验分析.pdf

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1、第27卷第1期V_01．27NO．12013年2月Feb．2Ol3泥岩地基螺杆桩竖向承载性能试验分析谭方，吴帅(广州市住宅建筑设计院有限公司，广州510623)摘要：螺杆桩作为一种新桩型研究较少，根据泥岩地基的螺杆桩静载荷试验资料，分析了螺杆桩竖向荷载的传递机理，给出了极限承载力的计算公式，为今后泥岩地基的螺杆桩应用提供依据。关键词：螺杆桩，泥岩地基，承载性能，极限承载力公式中图分类号：TU411文献标识码：B文章编号：1004—3152(2013)O1—0069—03岩以上土层厚度为13．50～17．00ITI，泥岩较破碎，l前言呈角砾、碎土状，裂隙发育，遇水易软化，典型

2、钻孑L土层分层及物理力学性质详表1。螺杆桩全称半螺旋钻孔管内泵压混凝土灌注表1土层力学参数建议值表桩，是一种“上部为圆柱形，下部为螺纹形”的组合式异形灌注桩，采用同步控制、瞬间大扭矩等技术，结土层名称雾蚕露黯合连续泵送技术形成桩的下部螺纹段和上部圆柱段。螺杆桩与普通灌注桩比，没有清底、护壁、塌孔、①素填土②粉砂桩身泥皮以及泥浆污染等问题；与长螺旋桩相比，由③粉质粘土于螺杆桩机输出扭矩更大，钻具及成桩方法更好，成④强风化泥岩孔穿透和护壁能力均明显优于长螺旋桩，且无桩端虚土问题；此外由于桩身轴力最大的部分采用圆柱2．2试验概况形，提高了桩身的承载力，而下部进入较硬的土层仍场地试

3、桩采用检测工程桩两根，其中一根为破采用螺纹段，在硬土层中承载力发挥较好。坏性试验桩。桩径0500，螺纹段芯管直径为0300，螺杆桩作为全螺纹预制桩的创新桩型，在我国设计有效桩长14．5m，其中直杆段7．5m，螺纹段7起步较晚，目前业界对长螺旋桩在土层的应用和研m，螺纹间距取600mm，桩端嵌入岩层3，桩混凝究已比较成熟，但对螺杆桩，特别是以泥岩等软岩作土强度等级C30，设计单桩竖向承载力特征值1650为持力层的工程应用和试验研究很少。已有研究表kN。试验采用慢速荷载维持法，且在钢筋笼每层轴明泥岩浸泡后强度降低较大_】]，本文结合泥岩地基对称布置4个钢弦式应力计，均布置在每层

4、层底、较螺杆桩静载试验资料，通过与相邻场地钻孔灌注桩厚层的层中及桩端，每级加载前后各读数一次，以计静载资料进行对比，对螺杆桩的承载性能进行了探算桩身轴力和侧阻力。讨，提出了桩极限承载力的经验修正公式，为该类桩的工程应用提供参考。3试验结果分析2工程地质及试验概况3．1试桩Q～S曲线特征分析图1为试桩的桩顶荷载Q与沉降量S的关系2．1工程地质概况曲线。图中试桩1为工程桩，试桩2为破坏性试验惠州市某小区住宅楼，采用12～16层剪力墙结桩，试桩3为小区前一期钻孔灌注桩，场地紧邻本次构，场地地貌属冲积平原，土层由上至下可分为素填试验场地，桩径0500，有效桩长为16m，桩端嵌人土、

5、粉砂、粉质粘土、强风化泥岩、中风化泥岩等，泥强风化泥岩层3。由图1可知，试桩1、试桩2曲线收稿日期：2012-12-12作者简介：谭方(1981一)，男，硕士，工程师，一级注册结构工程师，注册土木工程师(岩土)，研究方向为民用建筑勘察设计。70土工基础为缓变型，呈端承摩擦桩的特征，试桩2加载至3780kN时，桩顶突然下沉，可以认为是螺纹的端承曼的数力已充分发挥，桩顶荷载不断转移给桩端持力层后O，OOO0桩体发生贯人性破坏，此时桩极限承载力比试桩1的设计极限承载力大480kN，说明取承载力特征值1650kN仍有一定的安全富余。试桩3的沉降量明显大于试桩1，且曲线为陡变型，呈现

6、出摩擦桩的特征，试验结果见表2。由表2可知，承载力达到极限时，试桩1、3端阻力占总阻力比分别为12、4，这表明螺杆桩由于成孔好，没有泥皮的软垫效应，螺纹段更充分发挥桩端持力层的承载作用。荷载Q(IookN)就螺纹段在不同土层的比较而言，泥岩段斜率102O3040明显缓于粉质粘土段，这说明泥岩虽然为遇水易软化的软质岩石，但在螺杆桩连续泵送压力灌注混凝土时，浆液的渗透和挤密胶结作用使泥岩的摩阻力、螺纹端承力远高于一般土层。4泥岩地基螺杆桩极限承载力经验公式的确定与修正螺杆桩由于其螺纹段的特殊性，使承载力计算公式更为复杂。螺纹段侧阻力Q的确定与普通桩图1桩顶荷载Q与沉降量S关系曲

7、线不同，其螺纹与土的咬合力由土的抗剪强度决定，可表2试桩试验结果汇总按如下公式确定：Q2一U>(f十tang)z2(1)式中为剪切滑动面上的法向应力(kPa)，C、为第i层土的抗剪强度指标。文献[3]得出了泥岩地基中普通灌注桩呈摩擦3．2试桩轴力分析桩的特征，图1曲线中螺杆桩承载呈端承摩擦桩的图2为试桩1在各级荷载作用下桩身轴力随特征，但由于其工程特性离散性大，取样困难，甚至深度分布情况，从桩身承载力传递规律可知，桩身根本无法做饱和单轴抗压试验，实际应用中不容易轴力沿深度递减，侧摩阻力自上而下逐步发挥，加确定其抗剪