沉降控制条件下的基桩设计实例

张武; 姚晓旭; 张波; 郭哲

doi:10.3969/j.issn.1007-2993.2023.05.007

沉降控制条件下的基桩设计实例

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.05.007

张武^1,,
姚晓旭²,
张波¹,
郭哲¹

1.
中国建筑科学研究院有限公司，北京　100013
2.
河南省建院勘测设计有限公司，河南郑州　450014

详细信息

作者简介:
张　武，男，1963年生，博士，研究员，主要从事地基处理、桩基础技术的工程实践与理论研究。E-mail：zhangwu422@163.com

中图分类号: TU 473.1⁺2
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出版历程
- 收稿日期: 2022-05-31
- 修回日期: 2022-08-25
- 录用日期: 2022-12-09
- 网络出版日期: 2023-10-16
- 刊出日期: 2023-10-16

An Example of Foundation Pile Design under Settlement Control

1.
China Academy of Building Research, Beijing 100013, China
2.
Henan Geological Investigation & Design Institute Co., Ltd., Zhengzhou 450014, Henan, China

摘要

摘要: 以西非某集装箱码头轨道桩基优化设计为工程实例，分别采用现行中国规范方法和单桩竖向抗压刚度方法估算荷载作用下的桩顶位移，对比分析和试桩检测结果表明，采用单桩竖向抗压刚度方法可以简捷地评估在工作荷载下的桩顶沉降、规定试验荷载下的最大沉降、经历最大加载后卸载的桩顶残余沉降等，满足国际专业标准中桩基沉降控制的技术要求。
- 单桩竖向抗压刚度 /
- 设计最大荷载 /
- 工作荷载 /
- 基桩沉降 /
- 残余沉降 /
- 回弹率
Abstract: Through an engineering example of optimal design of track pile foundation of a container terminal in West Africa, the displacement of pile top under load was estimated by comparing the current Chinese code method with the vertical compressive stiffness method of single pile. The engineering example shows that the vertical compressive stiffness method of single pile can simply evaluate the settlement of pile top under working load, the maximum settlement under specified test load, and the residual settlement of pile top after unloading after the maximum load, which meets the technical requirements of pile foundation settlement control in international professional standards.
- vertical compressive stiffness of single pile /
- design maximum load /
- working load /
- foundation pile settlement /
- residual settlement /
- rebound degree

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图 1 项目集装箱码头轨道桩基地质钻孔平面图

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图 2 试桩区地质钻孔柱状图

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图 3 钻孔TH61试桩沉降与桩端承载比$ \alpha $关系

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图 4 钻孔TH61试桩沉降与桩端下卧土层计算深度${Z}_{{\rm{n}}}$关系

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表 1 基桩土层物理力学参数

土层名称	厚度/m	SPT/N	压缩模量/MPa	灌注桩极限侧摩阻力标准值/kPa	灌注桩极限桩端阻力标准值/kPa
回填中粗砂层	19.6～25.7	≥15		60
3₁松散细粗砂	0.70～6.7	2～10	5.7	23	900
3₂ 中密细粗砂	0.45～6.2	11～20	16.0	50
3₃中密—密实细粗砂	0.50～12.7	15～35	49.4	60	1900
3₄密实细粗砂	0.50～15.2	43～54	188.9	90	2000
3₆硬黏土	0.50～3.4	9～20	13.3	60
4_1-1 坚硬黏土	0.8～1.8	20～26	25	90	1700
4₂含有机质硬黏土	0.30～4.7	6～14	13.4	70
4₃ 含有机质坚硬黏土	0.60～1.5	16～20	18.5	90	1700
5₁中密—密实细粗砂	0.40～3.2	13～30	44.8	60
6₁坚硬有机质黏土	1.6～8.4	10～29	28	90
6_2-2软黏土	1.1～10.4	8～12	6.6	30
6₄稍密中砂	0.70～6.9	6～12	5.2	35
7₁坚硬黏土	1.2～24.2	47～100	39	100	1800
7₄中密细粗砂	0.60～2.5	12～20	21	45	1500
注：在进行桩基承载力与沉降分析时，其地下水位按+2.0 m考虑，土的重度取19 kN/m³。

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表 2 单桩竖向极限承载力计算表

钻孔编号	桩长48 m单桩极限承载力/kN	桩长30 m未注浆单桩极限承载力/kN	桩长30 m后注浆单桩极限承载力/kN	后注浆灌注桩承载力提高幅度/%
TH61	10589.83	8455.02	14038.04	66
TH25	10881.47	7946.02	13238.86	67
TH30	8678.14	6878.08	12102.72	76
TH66	10979.81	8227.98	14670.86	78
平均值	10282.31	7876.775	13512.62	72

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表 3 钻孔TH61试桩沉降计算汇总表 mm

Z_n/m	α
Z_n/m	0	0.05	0.1	0.15	0.25	0.5	0.75	1
$ 5 $	10.748	12.968	15.186	17.404	21.839	32.930	45.922	57.013
10	20.128	22.764	25.398	28.033	33.299	46.470	61.543	74.714
15	22.194	24.894	27.593	30.292	35.688	49.182	64.578	78.073
18	23.089	25.812	28.534	31.255	36.695	50.301	65.808	79.414

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表 4 钻孔TH30、TH25、TH66试桩沉降计算汇总表 mm

试桩位置	Z_n/m	α
试桩位置	Z_n/m	0	0.05	0.1	0.15	0.25	0.5	0.75	1
TH30	$ 5 $	29.151	37.801	46.450	55.098	72.394	115.64	160.78	204.02
	10	40.393	49.591	58.788	67.985	86.376	132.36	180.25	226.23
	15	43.963	53.272	62.580	71.887	90.500	137.04	185.48	232.01
	18	45.626	54.977	64.326	73.675	92.371	139.12	187.76	234.51
TH25	$ 5 $	15.124	18.432	21.738	25.043	31.653	48.181	66.611	83.140
	10	26.570	30.406	34.240	38.074	45.740	64.910	85.981	105.15
	15	29.751	33.686	37.619	41.552	49.416	69.081	90.647	110.31
	18	31.207	35.178	39.147	43.116	51.053	70.898	92.645	112.49
TH66	$ 5 $	21.359	26.606	31.851	37.095	47.583	73.807	101.93	128.16
	10	25.675	31.121	36.566	42.010	52.897	80.119	109.24	136.47
	15	40.247	46.158	52.067	57.975	69.791	99.335	130.78	160.32
	18	41.645	47.590	53.534	59.477	71.362	101.08	132.70	162.46

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表 5 试桩单桩竖向抗压刚度及沉降估算表

钻孔编号	单桩竖向抗压刚度/（MPa·m）	不同桩顶荷载时相应的桩顶沉降/mm
钻孔编号	单桩竖向抗压刚度/（MPa·m）	5150 kN （工作荷载）	7800 kN （验证荷载）	12900 kN （试验最大加载）
TH61	969.23	5.31	8.05	13.31
TH25	952.52	5.41	8.19	13.54
TH30	1005.26	5.12	7.76	12.83
TH66	1031.97	4.99	7.56	12.50
平均值	989.75	5.21	7.89	13.05

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表 6 试桩残余沉降估算（验证荷载7800 kN）

钻孔编号	沉降估算值/mm	残余沉降估算值/mm
TH61	8.05	1.61～4.83
TH25	8.19	1.64～4.91
TH30	7.76	1.55～4.66
TH66	7.56	1.51～4.54
平均沉降	7.89	1.58～4.73

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参考文献(15)

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