压板静载试验在全风化泥岩中的应用

时间日期：2010-4-28 已被阅读次：[8785]

佛山建筑设计院有限公司姚江

　　[摘　要]　根据CFG桩复合地基和夯实水泥土桩复合地基的承载机理和特性，提出了将两
　　　　　　　者结合应用的复合地基。结合工程实例，通过现场原位试验，证明了它的应
　　　　　　　用价值。
　　[关键词]　CFG桩夯实水泥土桩复合地基

　　1.工程概况
　　佛山市三水欣华投资有限公司筹建之乐平新华医院住院部大楼，位于佛山市三水区乐南
新路与齐力大道交汇处西南侧。住院部大楼地上十一层，地下一层，基坑开挖深4m，建筑物
占地面积1607m2。根据钻探揭露的地质资料，建筑场区内全风化泥岩埋藏深度一般在3.5m～
4.5m，厚度在3m～7m，其下为强风化泥岩或中风化泥岩。其中一角为强风化泥岩，埋藏深度
在0～10.8m，厚度在7.8m～10.8m，其下为中风化泥岩。现拟采用柱下独立基础的基础方案
，按照岩土工程勘察报告提供的承载力特征值，全风化泥岩为450KPa，强风化泥岩为600KPa
。根据以往的设计经验，勘察报告中的全风化泥岩承载力特征值偏小，为了能充份发挥全风
化泥岩的承载力，即使建筑物安全，又能节约经济开支，现采用压板静载试验来达到预期的
目的。
　　2.压板静载试验点位置的选择
　　由于住院部大楼有地下室，地下室施工时也要进行土方的开挖，故先整体开挖至地面下
3.8m，进行压板静载试验。根据压板试验的要求，选取3个点进行试验。压板下持力层的岩
性为灰色、灰黄色强风化泥岩，岩石风化强烈，性软易碎，矿物成份已基本泥化，岩石风化
成近呈硬土状，标贯试验击数N=24.9～42.6击。
　　3. 压板静载试验仪器设备、方法和标准
　　（1）试验加载装置
　　试验采用压重平台反力装置。压重平台反力装置作为荷载反力，将大于最大试验荷载的
荷重在试验开始前一次性加上平台，试验时用ZZY型测力传感器和JCQ－503A静力荷载测试仪
，在油压千斤顶的作用下分级进行自动加、卸载和自动记录沉降量，压板面积（1.0mX1.0m
）。
　　（2）试验加载方法和沉降观测
　　a)要求试验荷载：1200KN。
　　b)试验加载：采用快速维持荷载法，每级加载为要求最大试验荷载的1/10，第一级可按
2倍分级荷载加载，在每一级荷载作用60分钟后，可加下一级荷载。
　　c)沉降观测：在压板两边装设4个百分表，按规定时间测定沉降量，百分表精度为0.01m
m。
　　（3）检测标准
　　参照国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)和《岩土工程勘察规范》
(GB50021－2001)的有关规定进行。
　　4.试验结果分析
　　（1）1＃试验点：试验加载共分7级，每级压板下的应力增量为150KPa；根据试验结果
作出的P－s(压板的压应力P与沉降s关系)、s－lgt(压板的沉降s与时间t关系)曲线见图一所
示，从图中可看出试验加载到1200KN时，总沉降量11.24mm，沉降量不大，而且 Q～s曲线
平缓，s～lgt曲线呈平行排列，最大回弹量6.21mm，回弹率55.2％。
（2）2＃试验点：试验加载共分7级，每级压板下的应力增量为150KPa；根据试验结
果作出的P－s(压板的压应力P与沉降s关系)、s－lgt(压板的沉降s与时间t关系)曲线见图一
所示，从图中可看出试验加载到1200KN时，总沉降量27.57mm，沉降量稍大，但 Q～s曲线
平缓，s～lgt曲线呈平行排列，最大回弹量15.87mm，回弹率57.6％。
（3）3＃试验点：试验加载共分9级，每级压板下的应力增量为120KPa；根据试验结
果作出的P－s(压板的压应力P与沉降s关系)、s－lgt(压板的沉降s与时间t关系)曲线见图一
所示，从图中可看出试验加载到1200KN时，总沉降量2.51mm，沉降量不大，而且 Q～s曲线
平缓，s～lgt曲线呈平行排列，最大回弹量1.09mm，回弹率43.4％。
（4）从3个试验井的3个点的压板静载试验结果可知，P－s曲线近似线性变化，可用
半元限理想弹性公式计算岩体的变形模量E0，公式如右： E0=ω(1一μ2 )pb／s
　　式中：
E0——变形模量，MPa；
　　ω——刚性承压板形状换算系数，刚性方形压板取0.88；
　　μ——土的泊桑比，取0.3；
　　b——承压板的边长，mm；
　　p——地基承载力特征值所对应的荷载，KPa；
　　s——与承载力特征值所对应的沉降，mm。
　　用上式计算的1＃～3＃试验点在各级压力作用下全风化泥岩的变形模量和试验结果的P
、s值如表1所示。
从3个点的压板静载试验结果来看，2＃试验点的变形模量最小 E0=34.9～55.0MPa，
故取E0=35MPa计算基础沉降。
　　5.基础持力层的强度及沉降计算
　　5.1基础持力层的强度计算
　　根据3个试验点的试验和卸载回弹特性，试验点的卸载回弹系数 K=43.4％～57.6％，
平均卸载回弹系数K=52.1％，取全风化泥岩的极限承载力为1200KPa，除以2的安全系数，则
全风化泥岩的承载力特征值为600KPa。
　　5.2基础沉降分析
　　假定基础宽度为3.0～3.5m，基底全风化泥岩的承载力特征值为600KPa，地基最终变形
可按下式计算：
　　S=αP0b/ E0
　　式中：
s——地基最终变形量，mm；
　　E0——变形模量，取35MPa；
P0——相应于荷载效应准永久组合标准值的基底附加压力，取600KPa；
　　b——基础宽度，mm；
　　α——经验系数，按单独基础取1.2。
根据表2计算的桩端沉降，基础的沉降约62～72mm左右，该沉降量小于建筑物地基变
形的允许值(体形简单的高层建筑天然基础平均沉降量
　　最终变形允许值200mm)
　　6.结论
　　通过上述3个试验点所做的压板静载试验结果分析，说明全风化泥岩的变形模量E0取35M
Pa，承载力特征值取600KPa是安全的。
　　7.结束语
　　通过对全风化泥岩进行压板静载荷试验，承载力特征值由原450KPa提高到600KPa，充份
发挥了全风化泥岩的地基承载力，既使建筑物安全，又能节约经济开支，使工程建筑基础获
得最佳的经济效益。
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