工程建设中桩基、地基土应力试验方法分析

发表时间:2020/3/3   来源:《基层建设》2019年第29期   作者:侯妮妮
[导读] 摘要:随着人们生活质量要求的不断提高,建设项目也得到了充分的发展,为保证施工质量的标准化,桩基材料、桩基施工工艺以及桩工机械都发生了巨大的改观,逐渐形成了现代化地基土应力、桩基试验体系。
        中铁十一局集团第二工程有限公司  湖北十堰  442000
        摘要:随着人们生活质量要求的不断提高,建设项目也得到了充分的发展,为保证施工质量的标准化,桩基材料、桩基施工工艺以及桩工机械都发生了巨大的改观,逐渐形成了现代化地基土应力、桩基试验体系。下面对工程建设中桩基、地基土应力试验方法进行简要分析。
        关键词:工程建设;桩基;地基;应力试验;方法
        1 工程建设中桩基相关问题概述
        1.1 桩基施工的准备环节
        对于项目建设来说,桩基施工的准备工作是十分重要的,其施工质量的好坏不仅关系到项目工程后期施工能否顺利完成,而且对整个项目质量有着直接的影响。桩基施工的准备工作主要有两个部分。
        (1)测量放线。施工人员在施工现场根据施工图示对施工平面控制网络进行准确的测量,进而确定桩基的位置。为了提高测量放线的准确性和精度,测量放线工作通常需要进行 2-3 次,如果测量结果达标,那么可以继续开展加固作业施工,这里施工人员还需要注意对桩位部位进行适当的保护。
        (2)泥浆制作。应用现有的建筑技术进行施工,通常会用到混合泥浆。混合泥浆由三种材料构成:水、砂土、纯碱,根据适当的配合比,将这三种材料进行均匀的搅拌制作成混合泥浆。
        1.2 桩基选择
        如果是质地较为坚硬的岩质嵌岩桩,首先应该做好孔受力集中性的保护,为了达到这个目标,一般选择冲击钻进作为钻孔方法,如果因为某些因素的影响不能应用冲击钻进,那么可以通过旋转钻进的方式。如果是针对持力层较深的桩基,为了提高桩基施工的准确性和进度,通常选择机械开挖,尽量避免以人工开挖的方式施工。以上介绍的内容都是理想状态下,实际施工过程中还需要根据项目实际情况对钻孔方式进行调整。在选择预应力管桩的过程中,因为岩石风化物会长期浸泡在水中,导致岩石发生软化,施工企业必须格外关注。在实际项目施工过程中,桩基的优势通常不能充分发挥出来,主要是因为以下两个原因:①在实际项目施工过程中,安全问题无法避免,使得项目失去保障;②持力层深度加大使得桩基施工的经济优势不能充分体现出来。
        2 桩基工程灌注桩流程
        2.1 埋设护筒阶段
        在项目实际建设过程中,埋设护筒的工作是十分重要和关键的,只有做好埋设护筒工作,才能保证建筑打孔口的完整状态。一般来说,应用厚度为5mm 的钢板材料制作护筒,制作材料的选择是保证钢护筒强度的重要因素。合理控制护筒内径尺寸,一般来说,护筒的内径尺寸应该超过钻头尺寸20cm 最为标准。在开展护筒埋设施工的过程中,需要预留适当的溢水口,不仅可以保证工程基本的排水,而且达到了畅通的桩基排水效果。
        2.2 泥浆护壁阶段
        施工实践证明,黏土类型不同,黏性差异较大。在开展桩基施工的过程中,泥浆的主要成分为粉质黏土,应用粉质黏土的主要原因是粉质黏土黏性较大,可以将护壁施工效果充分发挥出来,进一步保证桩基成孔的稳定性。针对土质较差的土层,为了保证护壁效果,应运用胶体率超过95%的粉质黏土进行施工。
        2.3 沉渣控制阶段
        综合考虑目前的沉渣控制技术,施工企业通常会运用清孔的沉渣控制手段进行控制施工。在实际施工过程中,必须借助相应的施工工具,合理控制孔底沉渣的厚度不超过 50cm。
        2.4 钢筋笼安放
        在同一个截面中,尽量将钢筋笼接头位置控制在 50%范围以内,相邻接头位置的距离必须超过50cm,钢筋笼的安放作业施工应以分段方式进行安放。
        3 地基土应力分布的相关研究
        3.1 偏心荷载作用基础
        ①Pmax =(N+)[G/F]+ M/W
        ②Pmin =(N+)[G/F]-M/W
        式中,Pmax 为基础底面边缘的最大压力,Pa;N 为上部结构与基础顶面间的垂直荷载传输,k N;G 为基础土重、基础自重,k N/m2;F 为基础的底面积,m2;M 为作用于基础底面的力矩,kN•m;W为基础底面的抵抗矩,m;Pmin为是基础底面边缘最小压力,Pa。圆形钢芯基础在中心荷载情况下的接触压力,如果假设刚性基础底面各点在中心荷载时沉降相等,根据上述弹性理论计算公式,就可以将圆形刚性基础底面任一点 M(x、y)的压力计算出来。
        3.2 接触压力的分布
        基础底面和地基土的触面之间所产生的压力即为接触压力,接触压力也是桩基础传递给地基的压力。如果地基埋深程度较小,那么接触压力一般也会较小,基地位置的附加压力也较小。如果地基埋深程度较大,那么接触压力和附加应力都相对较大。地基土所承受的接触压力通常会受很多因素的影响,经过施工时间证明,地基土的中心在荷载压力的影响下,接触压力为马鞍形状。如果地基土所承受的荷载较大,那么地基土基础边缘位置就会发生变形情况。
        4 工程建设中桩基、地基土应力试验方法
        .1 试验测试位置
        在布置测试点的过程中结合项目工程的实际情况进行调整,一般来说,布置的时候应该体现“疏密有致”的原则。
        4.2 试验测试频率
        每完成3层结构施工需要测试一次,结构完成封顶施工后的2年之内,每间隔3-4个月观测一次,一共需要检测的次数为15次。
        4.3 地基土压力测试
        为了保证项目施工过程中的安全性,避免意外事故的发生,施工企业必须重点关注地基土应力情况的测试,在测试地基土应力的过程中,可以应用钢弦式土压力盒,如图1所示,准确监测基础底土层的应力情况。首先进行地基土垫层的浇捣施工,完成浇捣施工后,根据项目设计标准,埋设地基土压力盒,完成初测,然后将导线放置到1层楼板标高面以上1m 左右的位置。在实际施工过程中,在地基土槽的下面需要开展地基土槽的找平工作,适当应用粗砂将压力盒安装在合理的位置上,对上部开展找平工作时也可以应用粗砂。为了集中导线,方便在后续施工过程中对导线的保护,外传感器导线在设置时需要另外进行开挖。在此过程中,地基土压力不仅有上升的情况,也可能有下降的情况,地基土压力的这个特点也体现了桩土应力平衡的特点。
        4.4 桩顶应力测试
        桩顶应力的测试主要是测试桩顶最小的承载能力,桩顶反力计测试不仅可以应用于桩基上部结构施工过程中的承载力,还可以测量桩基在使用过程中的承载力,如图2所示。在开展地下室底板施工之前,需要在承台和测试桩桩顶之间埋设3个桩顶轴力计,完成埋设工作后做好初测工作,将导线引到合理的位置上。在测试过程中应用的主要仪器为专用频率计,然后根据相应的计算公式,得到桩顶反力值。通常来说,每栋塔楼选择3根桩,在其上面布置桩顶应力监测点,选择6根桩,在其顶部设置18个轴力计,进而完成桩顶应力测试。一般情况下,桩顶轴力计的埋设工作由桩基施工单位完成。在项目实际施工过程中,地基土压力会有随时上升和下降的过程,很好地反映了该桩土应力总体处于平衡的特点。
    
        图1:钢弦式土压力盒示意图       图2:桩顶轴力计示意图
        结语:综上所述,每个项目的工程建设施工都是一个复杂的过程,会涉及到很多的技术,为了保证项目工程的建设质量,必须采用全方位的发展策略,比如加强技术人员的技能训练,加大现代化技术的应用力度等。在所有项目施工技术中,桩基施工是最为常见的施工技术之一,在实际开展施工的过程中,必须做好桩基、地基土应力的试验工作,进一步保证桩基良好的承载能力,提高整个项目的施工质量。
        参考文献:
        [1]李钦锐,滕延京.基于地基桩间土的承载力发挥试验分析[J].建筑科学,2018,25(03):139-143.
        [2]滕延京,李钦锐,李勇,等.高应力下水泥粉煤灰碎石桩复合地基桩间土的承载力发挥试验分析[J].兰州大学学报(自然科学版),2018(47):243-246.
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