黄土地区桩基试验分析

 

　　一、桩基工程概况及地质情况

 

　　芝川河特大桥是二连浩特～河口国道主干线（GZ40）禹门口～阎良高速公路上的一座特大桥梁，该桥起点桩号K27+081.00，终点桩号左半幅为K30+115.190，右半幅为K30+120.843，桥梁总长：左半幅3034.190m，右半幅3039.843m。主桥为12联主跨50m预应力混凝土T梁，跨径分割为12×（4×50）m，引桥为四联跨径30m预应力连续箱梁，跨径为3×（5×30）+6×30m。桥梁下部结构采用桩基础，每幅承台下布置9根60余米、直径1.5m的桩基。

 

　　芝川河特大桥位于韩城市芝川镇东少梁，居河自北向南由芝川河特大桥下通过，于下游1km处汇入黄河。总体地势，东西两侧高，中间低平，两端黄土梁标高分布为464.0m和421.0m，中间滩地标高359.0m，相对高差达百余米。

 

　　K27+000～27+210黄土台塬段分布于居河东岸，塬面开阔而平坦，地形稍有起伏，标高464.0m。与高漫滩呈陡坎或陡坡相接，高差约100m，上部地层为黄土，层厚约29.4m，下部地层为冲积细砂、粉土，层厚30m，坎前分布有坡积物；k27+455～k30+160高漫滩段分布于居河两侧，呈带状，宽约2245m，标高360.7～359.7m，滩面平坦，由粉土、砂类土组成，夹有淤泥质土和粉质粘土，厚16.0～33.6m，居河分布有卵石、砾石，厚度达10余米，其下为细砂、粉质粘土，厚约25m，底部为细砂，夹有薄层粘性土和卵石；k27+210～k29+455黄土台塬段分布于居河右岸，由于沟谷切割，塬面破碎，呈不规则的条带状或块状分布，与高漫滩的高差约28～62m，上部为黄土，层厚约35m，下部为粉质粘土和砂土。

 

　　二、黄土桩基试验方案设计

 

　　本试验是对5合同段桩基的承载性状进行分析，其里程范围为k29+455～30+160范围，该地属湿陷性黄土，层厚约为15m，下部为粉质粘土和细砂。

 

　　实验中拟做两根试桩，两根桩均采用旋转钻孔，桩径为1.2m，孔径为1.26m。桩径均为1.2米，桩长35米。实验中用三根锚桩。锚桩的直径为1.2米，桩长35米。试桩中钢筋的布置同工程桩。所不同的是：自桩底1.0米起，每一米需在对称方向上布置两个钢筋应力计。（钢筋应力计沿桩长方向布置于主筋上。）另外，在桩头以下120cm这段桩身所用混凝土强度不低于40号。为加强桩顶的混凝土抗压能力，在桩顶面以下5cm处开始布设三层间距为10cm的钢筋网。

 

　　根据岩土工程勘察报告，由经验公式初步估算出试桩的极限承载力，约800吨。两锚桩的设计抗拉拔力为500吨。

 

　　三、黄土桩基试验目的

 

　　湿陷性黄土地区的桩基研究是我国现如今在进行西部大开发迫切需要解决的问题。分析黄土层在各级荷载作用下桩土之间的作用机理、湿陷地区干燥状态及浸水状态单桩竖向承载力变化情况，判明各种情况下工程用桩的桩侧摩阻力、桩底反力，验证考虑黄土湿陷桩的合理加长参数，进一步优化桩基础设计，获得在设计荷载作用下桩基产生的沉降变形，为桥梁上部结构的施工控制提供合理的控制指标，确保芝川河大桥的设计、施工的合理性。同时研究湿陷性黄土湿陷范围及负摩阻力的大小与分布，为陕西等省桥梁桩基设计与施工提供一套合理的设计技术指标，确定黄土地区的合理桩深，为设计部门提供在同类地质条件下更为可靠的基础计算参数。

 

　　四、黄土桩基试验测试内容

 

　　试验测试内容包括桩顶沉降、桩身截面应力应变及钢筋应力。

 

　　桩顶沉降测试是测读每级荷载作用下桩顶的沉降变形量。试验中以两根工字钢作为基准梁，上置磁性表架以固定百分表，并为每个百分表设置一个摄像镜头，采用远程读数系统，通过切换器上直接采集百分表读数形成桩顶位移测试系统，试桩顶上共设置4只百分表；锚桩顶面位移可采用精密水准仪进行检测。

 

　　在测试过程中先直接在桩顶加荷载，使桩承受荷载，进行一次测读，接着将桩浸水，当达到一定试验要求时再加载进行一次测读，并将试验数据记录整理。