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螺杆桩单桩承载力受什么影响?

文章来源:螺杆桩   内容作者:sdcxyt   发布时间:2019-02-01 11:29   浏览次数:

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随着建筑行业的发展螺杆桩被广泛使用,今天我们就通过一真实的施工案例来了解这一工艺,就和山东城乡岩土一起来学习下吧!

螺杆桩

一、项目概况

1. 项目地质概况

该项目位于广西南宁市区,其组合地层从上至下依次为:①杂填土、②粉质黏土、③粉质黏土、④圆砾、⑤煤层、⑥强风化泥岩、⑦中风化泥岩。项目的地层情况是南宁市典型的组合地层,处于邕江Ⅰ、Ⅱ级阶地上。

2.项目设计概况

项目设计地下2层、地上25层,建筑高度97 m,办公写字楼建筑面积近40 000 m2。项目基础采用螺杆灌注桩,螺杆灌注桩设计桩长13 m,桩径600 mm,其中螺纹段桩芯部分直径480 mm,螺纹段长度不少于9 m。钢筋笼设计7根HRB 400φ14 mm的钢筋,螺杆桩全长配筋,桩身混凝土强度为C45。桩端以⑥层强风化泥岩为持力层,该土层极限端阻力标准值qpk=1 400 kPa,单桩承载力特征值为2 050 kN。设计要求施工前要进行静载试桩,试桩数量为3根,从施工完成到试桩间歇期不少于4周[1-2]。

二、试验桩施工过程情况

进场螺杆桩机钻杆尺寸如下:螺牙厚度50 mm,螺牙间距300 mm,螺牙外径600 mm,钻头直径600 mm,钻杆螺纹部位芯杆直径300 mm,钻头与钻杆连接的法兰盘直径为420 mm。

考虑钻进过程,试验桩施工要求如下:在圆柱段成孔过程中采用非同步技术,钻头每旋转2~3圈,钻杆竖向移动1个螺距,这样也可起到调节挤土效应的作用。在开始螺纹段成孔时采用同步技术,即钻杆每旋转1周,下降1个螺距,在土体中形成螺纹段。钻至强风化泥岩层设计标高后,开始泵入混凝土并停顿10~20 s,然后开始提钻,提钻时采用反向同步技术,即钻杆每反向旋转1周,钻杆上升1个螺距,确保提钻时顺着正向同步成孔时形成的螺纹退出。提钻至圆柱段时,可以采用正向同步技术进行扫螺,形成圆柱段。

试验桩施工时,在螺纹段采用正向同步技术成孔,成桩12 m左右,进入强风化泥岩约3 m后,桩机电流开始升幅较大,桩机应时钻时停,勉强达到13 m后开始泵送混凝土,桩机一边压灌混凝土一边采用反向同步技术退出形成螺纹段,在圆柱段采用正向同步技术进行扫螺退出,形成圆柱段。

三、桩基检测

试验桩完成后28 d,开始对试验桩进行桩身质量和承载力检测,承载力检测前采用低应变对试验桩进行桩身质量检测,检测确认桩身质量完好。紧接着对桩采用静载检测,1#桩的检测情况是,当试验荷载加至3 280 kN时,历时120 min观测桩顶沉降量为50.92 mm,且桩顶沉降无法稳定,该级沉降量已大于前荷载作用下沉降量的5倍,根据JGJ 106—2014《建筑基桩检测技术规范》第4.3.7条,终止加载;2#桩的检测情况是,当试验荷载加至2 870 kN时,历时45 min观测桩顶沉降量为60.36 mm,且桩顶沉降无法稳定,该级沉降量已大于荷载作用下沉降量的5倍,根据检测技术规范要求,终止加载。

1#桩和2#桩的单桩竖向抗压极限承载力的检测结果分别为2 870 kN和2 460 kN,单桩承载力特征值仅为设计值的70和60。2根试验桩检测不合格后,第3根桩不再进行检测。

设计单位依据检测报告,对原桩基设计做了调整,将原桩长调整为17 m,将原持力层⑥强风化泥岩改为⑦中风化泥岩。施工单位按设计要求再次施工制作3根试验桩,考虑到1次施工时现场建设单位安装的200 kVA的配电设备偏小,第2次试验桩施工前,施工单位租用了1台大型柴油发电机专门用于螺杆桩机施工,螺杆钻机钻头进入⑥强风化泥岩3 m左右时同样出现钻进缓慢,进入4 m以后钻进极为困难,此时实际桩长比1次试验桩的长度大,但相差不大。

出现钻进极为困难后,现场施工、监理和建设单位决定不再钻进并决定浇筑混凝土成桩。

休止28 d后,再次对试验桩采用静载检测,第2次试验桩检测结果为:当1#试验桩试验荷载加至2 870 kN时,历时1 470 min后观测桩顶沉降量为44.76 mm,桩顶沉降量较前级荷载作用下的沉降量大2倍,且经24 h尚未达到相对稳定标准,根据JGJ 106—2014《建筑基桩检测技术规范》第4.3.7条,终止加载。当3#试验桩试验荷载加至2 870 kN时,历时120 min后观测桩顶沉降量为82.75 mm,沉降量已超80.00 mm,且桩顶沉降还无法稳定,根据相关规范要求,终止加载。

第2次试验桩1#桩和3#桩的单桩竖向抗压极限承载力检测结果均为2 460 kN,其单桩承载力特征值仅为设计值的60。

四、桩基单桩竖向极限承载力标准值核算

2次试验桩均检测不合格。在1次试验桩检测不合格时,我们按照国内相关技术标准和规范对螺杆桩的承载力进行了验算。

该项目桩顶设计标高为65.15 m,1次试验桩1#、2#试验桩在ZK7和ZK5附近,第2次试验桩1#、3#试验桩在ZK20和ZK10附近。根据项目地勘资料及JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》表5.3.5-1“桩的极限侧阻力标准值”,对1次试验桩的单桩竖向极限承载力标准值进行核算,粉质黏土液性指数IL=0.946,采用插入法计算得③粉质黏土的桩的极限侧阻力标准值为40 kPa,④圆砾层的桩的极限侧阻力标准值为140 kPa,强风化泥岩的桩的极限侧阻力标准值取145 kPa,强风化泥岩的桩的极限端阻力标准值取1 400 kPa。

如果螺杆桩的螺纹能够按技术规范要求和设计要求形成,现场地基满足设计单桩竖向极限承载力特征值2 050 kN是没有问题的。但是1次试验桩的单桩竖向极限承载力标准值只有2 870 kN和2 460 kN,仅为设计值的70和60,第2次试验桩的单桩竖向极限承载力标准值只有2 460 kN,仅为设计值的60,分析该问题出现的原因应该在螺纹段。

按照假设条件计算的结果与试验桩的检测结果误差为8.25,其余3根试验桩计算结果与检测结果基本契合。这说明假设条件是合理的,当螺杆桩在螺纹段不能采用正向同步技术成孔及在退出阶段不能反向同步时,螺杆桩螺纹段桩侧阻力下降非常大,螺纹段桩侧阻力下降幅度仅为扰动前的46左右。

螺杆桩

本文实例中的螺杆桩螺牙间土受扰动主要是由于螺纹段成孔及成桩过程中,螺杆桩机在螺纹段成孔时,受钻机入岩困难影响钻头采用同步技术形成螺纹孔,进而对原形成的螺牙间土造成扰动。

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