某电厂灌注桩水平承载力试验研究

白 金 杰

(中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸 056031)



某电厂灌注桩水平承载力试验研究

白 金 杰

(中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸 056031)

针对徐州市某电厂工程的特点及设计要求，在冷却塔区域进行了钢筋混凝土灌注桩水平静载荷试验，通过试验确定了单桩水平承载力及地基土水平抗力系数的比例系数m值，提出了一些工程桩的设计施工建议。

电厂，冷却塔，灌注桩，承载力，水平抗力系数

1 工程概况及试验目的

大屯热电“上大压下”新建电厂项目中采用双塔合一的冷却塔，拟采用灌注桩基础，由于冷却塔的特殊结构性质，在使用过程中对桩基础水平承载力及水平位移有严格要求。为保证设计及施工顺利进行，需在冷却塔周边区域进行灌注桩试桩试验[1]，研究钢筋混凝土灌注桩水平承载力及变形特征，提供地基土水平抗力系数的比例系数m值。

2 试桩方案及试验过程

2.1 工程地质条件

根据试桩场地勘测成果及详细勘察阶段岩土工程勘测报告，冷却塔场地及试桩区域土层按自上而下的顺序分层，详见表1。

表1 试桩区土层情况一览表

2.2 单桩水平承载力估算

其中，Rha为单桩水平承载力特征值；α3为桩的水平变形系数；EI为桩身抗弯刚度；νx为桩顶水平位移系数；χoa为桩顶允许水平位移(计算时取10mm)。

经过分析估算，φ800灌注桩的水平极限承载力特征值约188kN。

2.3 试桩方案及试验方法

在拟建冷却塔的西北角布置4根试验桩。试桩布置按菱形布置，桩顶高程为32.5m，试验桩桩间距为6.0m。试桩及试坑布置详见图1。

桩基水平静载荷试验采用堆载提供反力，采用单向多循环加卸载法[3]，水平载荷试验现场装置见图2。由堆载配重块及两个试验桩综合提供反力，记录加荷及观测系统采用JCQ静力载荷测试仪系统。

每级加载量为36kN，在每级荷载施加后，恒载4min，测读水平位移，然后卸载至零，停2min测读残余水平位移，至此完成一个加载循环；如此循环5次，完成一级荷载的位移观测，施加下一级荷载，直至破坏。单桩水平极限荷载取水平力—位移梯度(H—ΔY0/ΔH)曲线第二直线段的终点对应的荷载,取设计桩顶标高处水平位移(10mm)所对应荷载的0.75倍作为单桩水平承载力特征值。

3 试验结果及分析

3.1 试验结果

现场进行了三根单桩的静载荷试验，均加载至规范要求的破坏标准，根据试验过程数据分别得出桩顶位移为6mm及10mm的水平承载力特征值,详见表2。

表2 单桩承载力试验结果统计表 kN

3.2m值的计算分析

水平抗力系数的比例系数m值按JGJ 106—2014建筑基桩检测技术规范及JGJ 94—2008建筑桩基技术规范中的方法进行，假定桩顶自由，且水平力作用点位于天然地面下2.3 m处。根据载荷试验结构按下式计算m值：

其中，m为地基土水平抗力系数的比例系数，kN/m4；∂为桩的水平位移，m-1；νy为桩顶水平位移系数；H为水平力，kN；Y0为水平力作用点的水平位移，m；EI为桩身抗弯刚度，kN·m2；b0为桩身计算宽度,m。

根据水平静载荷试验结果，水平位移6mm对应比例系数平均值为18.65kN/m4，水平位移10mm对应比例系数平均值为10.25kN/m4。

由试验结果可以看出，现场试验与理论估算的承载力特征值基本吻合，在标高为32.5m处，桩基侧面主要影响深度3.8m范围内[4]地基土为第③层粉土及第④层淤泥质黏土，按照地基土物理力学性质及规范给出的推荐表确定的m值平均值分别为24.5及10.0，与通过试验结果反算的m值对比发现，实测m值几乎与第④层淤泥质黏土的m值相同。

3.3 试验结果分析

水平抗力系数的比例系数m值是一个根据规范查表得出的经验值，规范规定，当桩侧地基土为多层土时采用根据土层厚度的加权平均值确定m值，在本工程中，影响深度范围内地基土第③层粉土厚度为2.5m，第④层淤泥质黏土的厚度为1.1m，m值厚度加权平均值为16.8。通过分析实测值与推荐值存在差异性的主要原因是在影响范围内存在呈流塑状态的第④层淤泥质黏土。当影响范围内地基土内软土层达到一定厚度时会对m值起到控制性作用。

4 结论及建议

通过对冷却塔区域工程试桩结果分析，得出以下结论：

1)电厂区域采用m法确定灌注桩单桩水平承载力是可行的，φ800混凝土灌注桩单桩水平承载力特征值可达到189kN，可满足设计要求。

2)单桩水平承载力静载荷试验建议采用堆载法提供反力的单向多循环加卸载法。

3)水平抗力系数的比例系数m值取值由桩基影响范围内存在的淤泥质软土控制。

[1] 吴群昌.西安地区钢筋混凝土钻孔灌注桩试桩试验研究[J].城市勘测,2014(4):172-175.

[2]JGJ94—2008,建筑桩基技术规范[S].

[3]JGJ106—2014,建筑基桩检测规范[S].

[4] 施 峰,郝世龙.PHC管桩水平承载力实验研究[J].岩石力学,2015(36):617-622.

Research on horizontal bearing capacity test of a power plant cast in place pile

Bai Jinjie

(ChinaCoalHandanDesignEngineeringLimitedLiabilityCompany,Handan056031,China)

According to the engineering characteristics and design requirements of a power plant in Xuzhou, in the cooling tower area made horizontal static load test of reinforced concrete cast in place pile, through the test determined the proportional coefficientmvalue of single pile horizontal bearing capacity and foundation soil horizontal resistance coefficient, put forward some design and construction suggestions of engineering pile.

power plant, cooling tower, cast in place pile, bearing capacity, horizontal resistance coefficient

1009-6825(2017)14-0059-02

2017-03-09

白金杰(1982- )，男，工程师

TU473.11

A