劲性复合桩在水闸软土地基中的研究_罗浩.pdf
《劲性复合桩在水闸软土地基中的研究_罗浩.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《劲性复合桩在水闸软土地基中的研究_罗浩.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、劲性复合桩在水闸软土地基中的研究罗 浩(上海勘测设计研究院有限公司,上海 200434)摘 要劲性复合桩作为近年来工程应用中的一种新型地基处理桩结构,结合了刚性混凝土桩和水泥土拌合桩的优点。本文以某水闸为例,对比探讨多种地基处理方式。结果表明,在满足地基承载力和沉降要求的前提下,劲性复合桩方案能最大限度降低工程投资。研究成果对软土地基处理具有借鉴意义。关键词劲性复合桩;软土地基;水闸中图分类号 TV223.2+2文献标识码B文章编号 10020624(2023)030005040 引 言在水利工程中,当建筑物遇到承载力较差或沉降较大的软弱地基,往往需要进行地基处理。当软弱土层较厚或只有在较深处
2、才有能满足承载力要求的持力层时,地基处理的方式可采用桩基础,桩型有预制桩、灌注桩等。当上部荷载不是很大时,可在软土层内打孔,然后回填适当的土石料或掺和料,形成刚度比四周软土大的土质桩,土质桩不能完全承担建筑物的全部荷载,而是与四周土共同承受建筑物的荷载,即复合地基,常见形式为水泥土搅拌桩复合地基1。近年来,工程地基处理上兴起一种新型桩,即劲性复合桩。它是将散体材料桩、柔性水泥土类桩和刚性混凝土桩根据不同的地基土质选择相应的组合而形成的一种复合桩型,在淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土及人工填土等地基处理中得到较好的应用。劲性复合桩结合了刚性混凝土桩和水泥土拌合桩的优点,在提高软土地基承载力、控
3、制变形沉降方面,有其独特的优势2。本文结合某水闸建筑物,对各类桩在软弱地基处理上进行对照比选,阐述劲性复合桩在地基处理中的优势,对工程设计推广和应用具有重要意义。1 劲性复合桩原理劲性复合桩桩侧破坏面位于内、外芯界面时,基桩竖向抗压承载力特征值可按下式计算3:Ra=ucqcsalc+qcpaAcp(1)式中:Ra为单桩竖向抗压承载力特征值,kN;uc为劲性复合桩内芯桩身周长,m;qcsa为劲性复合桩复合段内芯侧阻力特征值;lc为劲性复合桩复合段长度,m;qcpa为劲性复合性内芯桩端土的端阻力特征值,kPa;Acp为劲性复合桩内芯桩身截面积,m2。劲性复合桩桩侧破坏面位于外芯和桩周土的界面时,基
4、桩竖向抗压承载力特征值可按下式计算:Ra=usiqsiali+pqpaAp(2)式中:u为劲性复合桩复合段桩身周长,m;si,p分别为劲性复合桩复合段外芯第i土层侧阻力调整系数、端阻力调整系数,宜按地区经验取值;qsia为劲性复合桩复合段外芯第i土层侧阻力特征值,2023年第3期规划设计东北水利水电 5DOI:10.14124/ki.dbslsd22-1097.2023.03.011图1 水闸闸室纵剖面图(单位:m)kPa;li为劲性复合桩复合段第i土层厚度,m;为劲性复合桩桩端天然地基土承载力折减系数,对柔刚复合桩可取 0.700.90;qpa为劲性复合桩端阻力特征值,kPa;Ap为劲性复合
5、桩桩身截面积,m2。根据 JGJ/T 327-2014劲性复合桩技术规程,对等芯柔刚复合桩单桩竖向抗压承载力特征值可按公式(1)和(2)计算并取其中的小值。2 工程布置及地质情况2.1 工程布置新建水闸场地位于长江三角洲平原区,紧邻长江。当内河河道水位高于常水位时,趁长江低潮打开闸门排水,排至常水位时关闸;当长江高潮时关闭闸门。水闸建筑物整体组成主要有闸室、内外河消力池、内外河海漫、内外河防冲槽、长江侧交通桥及两岸江堤。其中,闸室采用带胸墙的坞式结构,闸室长 20.00 m,净宽 10.00 m,底板顶高程-2.00 m,厚 1.50 m,闸室两侧墩墙顶高程7.34 m,厚1.50 m,水闸纵
6、剖面图见图1。2.2 工程地质水闸场地沿线地貌类型为新三角洲与江心洲。根据现场踏勘,现状河口宽近 40.00 m,河底高程一般-1.00-1.40 m,两岸多有直立挡墙护岸,入长江口处局部为浆砌块石护岸;两岸陆域地势较平坦,地面高程一般4.005.00 m。根据现场钻孔观测,地下水位高程为1.002.00 m。工程区类场地基本地震动峰值加速度值为0.10 g,相应的地震基本烈度为7度,场地地层分布相对稳定,场地类别为类。水闸底板直接坐落于2层黏质粉土上,从上至下分布有1,2,2b和3土层,均为砂质粉土。根据地勘报告,各土层的具体性状描述如下。2层:灰、褐灰、黄灰色黏质粉土,夹淤泥质粉质黏土,局
7、部互层,为新近沉积土。分布于水域浅部,层厚0.602.60 m。稍密(或流塑)状,中高压缩性,力学强度低。1层:灰色砂质粉土、黏质粉土,夹粉质黏土薄层,局部互层,含云母片。主要分布于场地南部7.347.34-3.00-3.50-4.20铜片止水-2.002.50铜片止水20.00工作阀门检修门槽检修门槽胸墙启 闭机 室11.54东北水利水电规划设计2023年第3期 6新闸址部位,揭示层厚0.508.60 m。稍密中密状态,中压缩性,力学强度一般。2层:灰色砂质粉土,局部粉砂、细砂,夹粉质黏土薄层,含云母片。场地普遍分布,层厚4.4010.20 m。中密状态为主,中压缩性,力学强度中等。2b层:
8、灰、灰褐色砂质粉土、黏质粉土,局部粉砂,夹淤泥质粉质黏土,多呈互层状。场地普遍分布,层厚1.008.40 m。稍密中密状态,力学强度一般。3层:灰色砂质粉土,局部粉砂、细砂,夹粉质黏土薄层,含云母片。深孔均有揭示,揭示厚3.7014.60 m。中密密实状态,中压缩性,力学强度较高。各土层压缩系数、压缩模量、允许承载力、水泥土搅拌桩及桩基设计参数建议值见表1。3 地基处理方案比选根据水闸稳定计算成果,其在完建期竖向合力最大,平均基底应力达到131.25 kPa,远大于地基土允许承载力60.00 kPa,因此需对地基进行技术处理以满足设计要求。针对水闸地基土层实际分布情况,结合JGJ 94-200
9、8 建筑桩基技术规范和JGJ/T 327-2014 劲性复合桩技术规程 相关条文规定,拟定预制方桩、钻孔灌注桩、水泥搅拌桩和劲性复合桩4种地基处理方案,并进行经济技术比较,以确定最优方案。3.1 预制方桩预制方桩是水工建筑物地基处理常见的方式之一,根据JGJ 94-2008有关条文,预制方桩Ra计算公式如下:Ra=()uqsikli+qpkAp/2(3)式中:qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,kPa;qpk为极限端阻力标准值,kPa。根据水闸稳定计算成果,其在完建期竖向合力最大,达到 34 125.00 kN。结合 JGJ 94-2008 有关条文规定和水闸场地实际情况,桩采用C30
10、钢筋混凝土预制方桩,截面尺寸 350 mm350 mm,长10.00 m,间距1 400 mm1 400 mm,共布置126根。由水闸所在位置地层参数可知,桩身穿过2层和1层,最终深入2层。经计算,单根桩竖向承载力特征值为290.33 kN,而最大平均单桩竖向力为270.83 kN;闸室沉降7.1 cm,小于规范允许值15.0 cm。综上所述,预制桩布置方案满足地基设计要求。3.2 钻孔灌注桩钻孔灌注桩施工操作较为简便且技术成熟度较高,在水利工程中得到广泛应用4。钻孔灌注桩单桩竖向承载力特征值计算原理同预制方桩。根据水闸稳定计算成果,最大竖向合力为34 125.00 kN。结合JGJ 94-2
11、008有关条文规定和水闸场地实际情况,桩采用C30 钢筋混凝土灌注桩,截面直径800 mm,长15.00 m,间距2 600 mm2 600 mm,共布置40根。由水闸所在位置地层参数可知,桩身穿过2,1层,2和2b,最终深入3土层。经计算,单根桩竖向承载力特征值为929.47 kN,而最大平均单桩竖向力为 853.11 kN;闸室沉降5.2 cm,小于规范允许值15.0 cm。综上所述,钻孔灌注桩布置方案满足地基设计要求。3.3 劲性复合桩劲性复合桩是近年来在水利工程中兴起的一层号2122b3固结试验压缩系数/MPa-10.4130.2130.1590.1990.156压缩模量/MPa4.9
12、008.40010.7808.90010.940允许承载力/kPa60.00100.00140.00100.00180.00搅拌桩土的侧阻力特征值/kPa15.0020.0014.0025.00钻孔灌注桩极限侧阻力标准值/kPa33.0048.0033.0065.00极限端阻力标准值/kPa400.00/600.00280.00/450.001 000.00预制桩极限侧阻力标准值/kPa35.0050.0035.0072.00极限端阻力标准值/kPa1 100.00/1 500.00800.00/1 200.003 200.00表1 工程地质勘察综合成果建议值表2023年第3期规划设计东北水利
13、水电 7种新型软基处理方式。根据JGJ/T 327-2014有关条文,劲性复合桩复合地基承载力特征值按下式计算:fspk=mRaAp+()1+m fsk(4)式中:fspk为复合地基承载力特征值,kPa;为单桩承载力发挥系数,取0.951.00;m为面积置换率;Ra按公式(1)(2)计算;Ap为桩的截面积,m2;为桩间土承载力发挥系数,取 0.801.00;fsk为处理后桩间土承载力特征值,kPa,取2层允许承载力60.00 kPa。根据水闸稳定计算成果,其在完建期竖向合力最大,达到34 125.00 kN。结合JGJ/T 327-2014有关条文规定和水闸场地实际情况,劲性复合桩采用等芯柔刚
14、复合桩,外层采用直径700 mm的水泥土搅拌桩,水泥掺入量为20%,桩身水泥土的28 d抗压强度取不小于1.200 MPa,外层为柔性桩;桩体内芯为直径220 mm的素混凝土桩,标号为C30,为刚性桩;桩长9.00 m,间距1 200 mm1 200 mm,共布置154根。由水闸所在位置地层参数可知,桩身穿过2层和1层,最终深入2层。经计算,单根桩竖向承载力特征值为139.65 kPa,而最大基底平均应力为 131.25 kPa;闸室沉降 8.3 cm,小于规范允许值15.0 cm。综上所述,劲性复合桩布置方案满足地基设计要求。3.4 水泥搅拌桩水泥搅拌桩作为一种软弱地基处理方式,在水工建筑物
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 复合 水闸 土地 中的 研究 罗浩
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。