铁路箱形桥灰土桩复合地基承载力的试验研究.pdf

2013年第1期(总124期
江西建材
交通工程
铁路箱形桥灰土桩复合地基承载力的试验研究
王文武,李建文
(中铁十六局机关测试中心,北京市100018)
摘要:箱形桥涵是新建铁路下穿既有线路的一种常见的工程结构,在西部地区黄土地质情况较多,箱身基底承载力往往不足,通常
可以采用灰土挤密桩处理箱底黄土地基,处理效果必须进行承载力试验验证。本文结合兰渝铁路施工情况,介绍了黄土与
圆砾土交替分布的典型西部地质条件下,铁路箱形桥灰土挤密桩单桩复合地基承载力的检测试验方法,给出了检测中需要
注意的要点,讨论了灰土挤密桩沉降量随荷载大小的变化关系、同级荷载作用下沉降量随时间的变化关系,对进行类似地质
条件下灰土挤密桩的设计和施工提出了较为合理的建议。
关键词:灰土挤密桩复合地基承载力检测
1工程概况
于0.1mm时,即可加下一级荷载。
兰渝铁路1-12.0m箱形桥位于甘肃省定西市渭源县境
内,为新建兰渝线下穿既有公路而建,全长194.54m。全桥位
于曲线半径为4500m上,地基基本承载力为120kPea,设计基底
应力150kPa,设计活载:中-活载,地震烈度为七度,线间距为
,2明m,
4.40m。由于箱身基底承载力不足,为提高承载力,在DK119
+258.0~DK119+329范围内基底设灰土挤密桩加固,桩底置
于风化砂岩层,桩径为0.4m,桩间距1m,桩长为2m~16m不
等。灰土挤密桩均采用梅花型布置,桩顶设0.3m厚三七灰土
垫层。
图1灰土挤密桩单桩复合地基现场加載图
在现场试验桩施工完成后28天,进行单桩复合地基承载
力的试验研究,以验证施工工艺、检査施工质量。现场随机选
单桩复合地基静载荷试验承压板1.68mx1.68m,承载板
取3根灰土桩,其地质情况为黄士与圆砾土交替分布,局部夹底铺设50mm中粗砂,试坑开挖至桩顶设计标高。采用油泵及
油压千斤项加载、工字钢与钢结构搭设堆载平台、堆载工字钢
杂红砂岩。
及钢筋提供反力,最大堆载重量1100kN。
2载荷试验
2.2荷載及沉降测量
2.1加载方式
荷载值通过压力表测量;试桩沉降则通过承压板四边对称
现场试验最大加载量的确定按复合地基承載力设计值的架设的位移传感器,测试仪自动记录沉降,所有位移传感器均
2倍即300kPa进行,分为8级,每级加载量为37-5kPa,第
用磁性表座固定于基准梁上,基准梁安设在独立的基准桩上。
级加载量为35kP。每加一级荷載前后均应各读记承压板2.3终止加载的条件
由规范[1-3]可知,当出现下列情况之一时,即可终止加载:
ーーーーーーーーーーーーーー+ーーーーートー++
的强度和平整度。
到规定程度时进行整平、碾压,由于下层土水分没有散失,即使
3)过湿土含水量的控制。由于过湿土的天然含水量达丙碾压也无法满足压实度要求,重型压路机反复碾压时,路基
30%以上,遇雨后其含水量还会增大,所以施工中要严格控制将形成“弹簧”状态,使路基无法稳定,也无法继续施工,最终
最佳含水量,在高温季节施工时,过湿土外表很快晾晒较干,而只能返工重作,所以,路基填土厚度是过湿土施工必须严格控
里面土的含水量仍然很大。当使用旋耕机翻晒,粉碎里层湿土制的指标
时,外层的土也随之一起晒,又成为千土,含水量小于最佳含水3结语
量,不容易压到规定密实度,所以,应当在回填土上路基之前,
通过边施工边探索,终于找到了过湿土路基施工的良策,
将其在场外进行翻晒、粉碎,至含水量均匀,且大于最佳含水量即高温、晴好天气不掺灰,在场外初步进行翻晒处理后再上路
2%左右再回填,这样可以少掺灰或不掺灰,同时也可以减少由段,可以节省石灰,气温低、含水量难降时,可按实际情况计算
于土块形成的颗粒状麻面。
出掺灰量,再将充分消解好严格过筛的石灰投放施工路段,这
(4)由于过湿土含水量较大,填筑时厚度一定要严格控样既能有效降低含水量,又能提高路基强度,采取以上施工对
制,过薄工序增多,浪费人工和机械台班,也影响工期,过厚下策,通过实践,不但加快了施工进度,而且也提高了施工质量。
层土翻不透,旋耕机更难粉碎到正常厚度,当上层土翻晒,粉碎
万方数据
(1)沉降急骤增大,土被挤出或承压板周围出现明显的隆起;
2)承压板的累积沉降量已大于其宽度或直径的6%;
p-8曲线
3)当达不到极限荷裁,而最大加載压力已大于设计要求
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压力的2倍。
p(kpa)
.70
当满足前二种情况之一时,其对应的前一级荷载定为极限
荷载。
2.4承戴力特征值的确定应符合下列规定
5.10
(1)当压力一沉降曲线上极限荷载能确定,而其值不小于
6.80
对应比例界限的2倍时,可取比例界限;当其值小于对应比例
R.50
界限的2倍时,可取极限荷载的一半
(2)当压力一沉降曲线是平缓的光滑曲线时,可按相对变
形值确定:
对灰土挤密桩复合地基,可取8/b或/d等于0.008所对
3.60
应的压力。按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大
加载量的一半。
5.30
2.5注意要点
影响单桩竖向抗压静載试验检结果的原因很多,试验过
I s(mml
程中,应把握好每个具体操作过程,使检测数据更能真实地反
映現场实际工况。检测过程中应特别注意:①油压千斤顶、百
3
分表应标定、调零;②千斤顶的合力中心应与反力装置的重心、
p-s曲线
被轴线重合,并保证合力方向垂直,以防止加载偏心;③应选用
038751t3L50188225263300
耐压高、工作压力大和量程大的油管、油泵和压力表;④百分表
0,00?
应布置在千斤顶底座承压板以下的桩身位置,不得在承压板上
0.60
或千斤顶上设置沉降观测点,避免因承压板变形导致观测数据
失真。基桩不宜过长,打人深度应不小于1m,应一端固定
L.80
端简支,减少温度变化引起基准梁挠曲变形。⑤基桩间距不宜
240
过短,防止桩周土体下沉引起观测数摒偏小。
3检测数据分祈
现场随机选取三根灰土桩进行单桩复合地基载荷试验检
测,第一根灰土桩(DG-1)里程为:DK3+23.92、中心线左偏
6m;第二根灰土桩(DG-2)里程为:DK3+221.44、中心线左
偏3.6m;第三根灰土桩(DG-3)里程为:DK3+194.92、中心
线左偏2.7m。
3.1荷戟一沉降分析
单桩复合地基承载力的荷载一沉降曲线分别如图2、图3
图4所示。
P-S线
日
87ST31501??
2252633000.00
(1)从图中可知,当外荷载较小时,随着荷载增大,桩顶沉
p (kpa)
降近似呈线性增加;当外荷载较大时,随着荷载增大,桩顶沉降
.70
量非线性增加;荷载一沉降曲线斜率绝对值随荷载增加而增
3,80
加。这种变化关系主要受地基土体塑性性质的影响。
5.70
(2)通过三图比较可知,相同等级的外荷载作用下,其桩
顶沉降量有较大差异,这主要可能是各桩不同的土质情况差异
所致