南水北调中线一期工程天津干线外环河出口闸工程桩基静载试验分析

2014-02-21韩县刚周景峰

海河水利 2014年2期

关键词：抗压单桩桩基

韩县刚，周景峰，李明，高翔

（1.天津市水利勘测设计院，天津300204；2.河北省水利工程局，河北石家庄050021）

南水北调中线一期工程天津干线外环河出口闸工程桩基静载试验分析

韩县刚1，周景峰1，李明1，高翔2

（1.天津市水利勘测设计院，天津300204；2.河北省水利工程局，河北石家庄050021）

对外环河出口闸工程进行桩基静载试验，以验证工程设计的合理与否。试验结果表明，该工程满足设计要求。

静载试验；桩基；供水工程

1 引言

南水北调中线一期工程为1等工程，天津干线为中线一期工程的一部分，亦为1等工程，外环河出口闸作为天津干线控制性建筑物，为1级建筑物。本工程位于天津市城市防洪圈内，根据《天津市城市防洪规划（2001年修订）》，其防洪标准与天津市区防洪标准一致，为200年一遇。

天津干线天津市二段外环河出口闸地基处理[1]经过比选，采用混凝土灌注桩基础。

闸室段底板灌注桩φ800mm，混凝土强度为C30，桩长19.5m。选取2根桩进行单桩竖向抗压静载试验，要求单桩竖向抗压承载力特征值为1276kN。

出口扩散段、保水堰段灌注桩φ600mm，混凝土强度为C30，桩长分别为12、10m，要求单桩竖向抗拔承载力特征值为275kN。

两侧挡土墙基桩单桩水平静载试验的设计要求为：在200kN水平荷载作用下，水平位移不超过5mm[2]。

2 单桩竖向抗压静载试验

工程上承压桩应用比较广泛，在此以闸室承压桩为例，介绍单桩静载试验，以供借鉴。静载荷试验是原位测试方法中的一种，即在成桩后达到龄期，对单桩进行竖向压力（荷载），观测试验桩随时间产生的沉降量，以确定单桩竖向抗压承载力特征值。

2.1 试验设备

反力装置：锚桩横梁反力装置。

加荷观测系统：采用人工观测，1个5000kN千斤顶加荷，并联于千斤顶油路的压力表测定油压，压力表精度优于或等于0.4级。油泵、油管、千斤顶在最大加载时的压力不超过工作压力的80%。

单桩竖向抗压静载试验装置，如图1所示。

图1 锚桩试验装置

采用慢速维持荷载法逐级加荷，最大加荷量为2552kN，每级荷载的沉降量达到相对稳定标准后再加下一级荷载。

（1）荷载分级。按慢速维持荷载法，加荷分10级，每级加荷为预估极限荷载的1∕10，第1级按2倍分级荷载加荷。

（2）稳定标准。在每级荷载作用下，桩顶的沉降量连续2次在每小时内不超过0.1mm，可视为稳定（由1.5h内的沉降观测值计算），可加下1级荷载。

（3）观测与记录。每级加载后，每第5、10、15min各测读1次，以后每15min测读1次，累计1h后每隔0.5h读1次。

（4）终止加荷条件。综合执行文献[3，4]，即符合规范所列条件之一时可终止加荷。

（5）卸荷观测。每级卸载值为加载值的2倍。

2.2 单桩竖向极限承载力确定

根据文献[3，4]的规定，单桩竖向抗压极限承载力按沉降随荷载和时间变化的特征或沉降量而定。如果桩的竖向抗压承载力未达到极限值时，桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。被统计的工程桩，当满足其极差不超过平均值的30%时可取其平均值为单桩竖向极限承载力，将单桩竖向极限承载力除以安全系数2，为单桩竖向承载力特征值[5]。

2.3 单桩竖向抗压静载试验结果

对现场静载试验实测数据进行整理、计算，并绘制对应的荷载-沉降（Q-s）曲线、沉降-时间对数（s-lgt）曲线及沉降-荷载对数（s-lgQ）曲线（如图2所示）。

图2 荷载-沉降（Q-s）曲线、沉降-时间对数（s-lgt）曲线及沉降-荷载对数（s-lgQ）曲线

该桩最大加载量为2552kN，分10级加载，每级加载量约256kN。试验从第2级开始加载，最终达到2552kN。对此，Q-s曲线分析结果如下：第2～10级加载阶段，该桩曲线基本呈缓变形态；在最大加载量2552kN时，该桩能够稳定，回弹量为6.89mm，回弹率为49.8%。s-lgt曲线分析结果如下：在第2～10级荷载时，该桩曲线呈现平缓变化，荷载稳定较快；在最终加载量为2552kN时，该桩能够稳定，与Q-s曲线分析结果一致。综上分析，按照文献[3]中4.4.2第4款规定，竖向抗压承载力未达到极限时桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值，即该桩的极限承载力为2552kN。具体情况，见表1。