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填海地基上嵌岩桩施工及大吨位静载土木工程试验研究

时间:2018-06-27 20:37来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是一篇土木工程论文,土木工程需掌握建筑材料、结构计算、构件设计、地基处理、给水排水工程和计算机应用方面的基本知识、原理、方法与技能,初步具有从事土建结构工程的
本文是一篇土木工程论文,土木工程需掌握建筑材料、结构计算、构件设计、地基处理、给水排水工程和计算机应用方面的基本知识、原理、方法与技能,初步具有从事土建结构工程的设计与研究工作的能力。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇土木工程论文,供大家参考。
 
第 1 章绪论
 
1.1 选题依据及研究意义
嵌岩桩以其桩端嵌入岩层而得名,随着高层建筑和市政桥梁等工程的大量建设,大直径嵌岩桩得到了人们广泛的使用。特别是因为嵌岩灌注桩的承载性能及设计、施工方法的独特性,这些年以来促使工程界以及学术界给予很高的关注,许多项目对此立题并进行深入研究。嵌岩桩承载力主要分为两部分:嵌岩段的侧摩阻力和端承力,前者依靠嵌岩段的加深而获得较大值。然而根据目前大量试验研究的结果,事实上,在许多情况下,仅增加嵌岩深度对发挥桩端承载力有一定的限制,但却增加了很大的施工难度和工程造价,而且还会延长工期。因此,有必要对嵌岩桩的承载力性能进行研究和探讨。以下介绍本论文依托的两个工程项目的基本情况。青岛万达东方影都项目位于青岛市黄岛区滨海大道南侧,柏果树河入海口东侧海域,主要包括大剧院秀场、酒店群、高层住宅、商务办公区等工程。项目座落于填海人工岛上,人工岛为开山石回填而成,回填材料以开山花岗岩块石、碎石为主,回填厚度 13-20 米,按照由岸边向海域,由周边围堰向中间的整体顺序回填而成。项目桩基采用泥浆护壁冲击成孔嵌岩灌注桩,桩径 800-1000mm,以第 层中等风化泥质粉砂岩作为桩基持力层,桩端进入持力层深度不小于 2 倍桩身直径。桩基混凝土强度等级为 C45,抗渗等级为 P10,采取防腐阻锈措施,后压浆采用桩端注浆。青岛万达维多利亚湾项目位于黄岛区齐长城路东侧,连江路北侧,主要包括万达广场、高层住宅等工程。项目场地为在原有海相淤泥吹填层上回填开山石造陆而成,经过堆载预压处理,固结沉降期 6 个月。勘察资料表明,拟建场地勘察深度范围内地层结构较简单,层序较清晰,上覆第四系由素填土、吹填土、中细砂、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉质黏土组成,下伏基岩为石前庄组流纹斑岩。项目桩基采用泥浆护壁冲击成孔嵌岩灌注桩,桩径 800-1000mm,以第 层中风化流纹斑岩为桩基持力层,桩端进入持力层深度不小于 1m,同时保证桩端持力层岩石完整程度为完整或较完整。桩身混凝土强度等级为 C50,抗渗等级为 P8,采取防腐阻锈措施,后压浆采用桩端注浆。
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1.2 桩基发展概述
据历史记载,中国的围海造地工程始于汉代,到唐、宋时期,江浙地区开始出现围海造陆的百里长堤。新中国成立以来,我国的围海造陆开始大规模的发展,至今主要出现了以下 4 次围海造陆高潮:20 世纪 50 年代到 60 年代初期的围海晒盐;60 年代中期到 70 年代为扩展农业用地的围垦海涂;80 年代中后期到 90 年代初的滩涂围垦养殖;进入 21 世纪,中国开始大规模的掀起建设中国特色的工业开发区、经济发展特区。从建国到 20 世纪末,中国的填海面积平均以每年230-240平方公里的速度快速增加,总计达到1.2万平方公里,而最近 10 年,根据国际海洋局公开的数据,沿海各省市地区的填海造陆面积每年都有一定的增加,中国由围海造地而成的海域使用权面积大约是 500 多平方公里。上海临港新城于2003 年 11 月 30 日正式启动,总规划面积 311.6 平方公里,填海造陆的面积相当于香港面积的 3 倍,或者 20 个澳门的面积,其中由填海而成的陆域占 45%,是目前世界上最大的填海造地项目。辽宁大连自 2012 年开工建设新机场,计划 5 年内建成“世界上最大的海上机场”。海南三亚也计划填海建设 28 平方公里的大型空港,预计投资上千亿元。此外,天津滨海新区、河北曹妃甸等地区都在不断扩大填海面积。桩基础是在工程中得到大范围使用的深基础。当今,随着社会经济、工业化、人口聚集等快速的发展,为了满足生存空间的需要,越来越需要兴建高层超高层建筑。桩基础具有能够承受荷载大,沉降量小,也可以适应各种地质条件等优点,已慢慢成为修建高层超高层甚至港口等各种大荷载建筑物最合理的基础形式。根据理论知识和实践经验,通常在以下几种情况的工程基础中选择采用桩基:(1)地下水位较高的软弱地基上建筑荷载较大或较重要的建筑物时,原有地基承载力及沉降变形不能符合条件时;(2)地面上覆有大面积的堆载,由于堆载量过大,使较软弱的地基产生过量的变形,基础出现不均匀沉降;(3)地基土性不稳定,如地基土层存有液化土、湿陷性黄土、季节性冻土、膨胀土等性质较差的特殊性土,或地基上部存在较厚的软弱土层而不宜作为持力层,采用桩基能够将荷载传递至地基下部土性稳定的持力层或岩层;(4)在抗震设防区,将桩穿过可液化的土层并进入稳定土层足够深度,可防止建筑物因上部土层液化而发生震陷,使震害减轻,提高抗震能力。
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第 2 章 工程地质与水文地质条件
 
2.1 项目概况
2.1.1 工程概况
青岛万达东方影都投资有限公司拟在国家级开发新区青岛海西开发区建设国际级的东方影都项目和维多利亚湾项目(详见图 2.1-1),其中东方影都项目填海人工岛上主要有:大剧院秀场、系列酒店群、高层住宅、商务办公区等(详见图 2.1-2);维多利亚湾项目主要有:万达广场、高层住宅等(详见图 2.1-3)。因两个项目建设场地都是在滨海潮间带上填海造陆而成,开展桩基础、地基处理、基坑等地下四大块的研究工作,对工程安全、质量、进度及造价等都特别有意义,对于建立填海造陆工程设计与施工经验也有重要意义。通过前期试桩的静载试验,基本清楚反映了上述两个区域的单桩竖向承载力情况,场区地层相对稳定,基岩层面变化较小,在桩基施工工艺和控制措施一致的条件下,已有试桩成果具有代表性。因此,后续地块可根据勘察资料,类似地质情况下,可采用已有试桩成果作为设计依据。除有特殊需要外(如出现特殊地层),可不必进行提供设计参数的试桩。
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2.2 东方影都填海人工岛工程地质与水文地质条件
东方影都填海人工岛原始地形为滨海潮间带,由当地政府在 2013 年 6 月到 2014 年 6月期间完成,由岸边向海域、由周边围堰向中间的总体顺序进占造陆,回填后场地形成了大小不一的淤泥包(详见图 2.1.1)。场区内地层结构简单,层序清晰,第四系主要由全新统人工填土层、海相沼泽化层以及上更新统洪冲积层组成(无、有淤泥包区域详见图 2.1.2-1 和图 2.1.2-2)。考虑新近回填碎块石层,以大剧院秀场场地勘察报告为基础,按照从上到下、由新到老的顺序分述如下:第 1-2 层、含淤泥素填土:该层广泛分布于整个场区,为第 1-1 层碎(块)石素填土底部挤入原海相淤泥层形成。大剧院秀场区域层厚 0.20~3.50 米,层底标高-12.74~-6.93m。灰褐色,饱和,松散;以回填风化碎屑、中粗砂为主,含约 20%淤泥质土,局部为淤泥质土或含淤泥中粗砂,含约 20%碎石,粒径 3~10cm,不均匀。第 12 层、中粗砂:大剧院秀场区域层厚 0.30~6.00m,层底标高-15.91~-7.59m。褐黄色~黄褐色,稍湿,中密~密实;以长石、石英为主要矿物成分,分选一般,磨圆一般~较好,不均匀,含约 5%~20%黏性土,局部含量较高,该层内部揭露黏性土透镜体,层位不稳定,厚度差异大,规律性较差。第 12-1 层、粉质黏土:该层为第 12 层中粗砂内的夹层,仅局部钻孔揭露。大剧院秀场区域层厚 0.40~5.50m,层底标高-14.41~-8.33m。黄褐色,可塑,具中等压缩性;韧性一般,干强度中等,含铁锰氧化物及少量高岭土,含约 5%~20%中粗砂,切面较光滑,略有光泽,无摇震反应,结构性一般~较好。
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第3章 深厚填土区嵌岩桩试桩施工研究分析.........19
3.1 嵌岩灌注桩试桩施工工艺..........19
3.2 嵌岩灌注桩重点施工质量防治措施.........23
3.3 嵌岩灌注桩试桩施工成果..............24
3.4 本章小结.........26
第4章 东方影都填海人工岛大吨位嵌岩桩静载试验成果研究分析......28
4.1 大剧院秀场试桩成果....28
4.2 酒店群四星 A 试桩成果...........31
4.3 酒店群四星 A 外非淤泥包区试桩成果.........37
4.4 酒店群淤泥包区试桩成果.......42
4.5 酒店群商务办公区试桩成果..............45
4.6 人工岛住宅首开区试桩成果..............48
4.7 负摩阻力对桩基承载力的影响..........51
4.8 本章小结.............52
第5章 维多利亚湾大吨位嵌岩桩静载试验成果研究分析...........53
5.1 维多利亚湾 A 地块试桩成果..............53
5.2 维多利亚湾万达广场试桩成果..........58
5.3 维多利亚湾 B 地块试桩成果..............62
5.4 混凝土抗腐蚀耐久性设计.......67
5.5 本章小结.............68
 
第 5 章 维多利亚湾大吨位嵌岩桩静载试验成果研究分析
 
5.1 维多利亚湾 A 地块试桩成果
1、直径 800mm 灌注桩进入中风化流纹斑岩不小于 1m,按照桩身 C40 的轴心抗压强度标准值,不考虑防腐裕量则桩身强度提供极限承载力约 14000kN;2、根据勘察报告提供的桩基相关参数估算,并考虑了灌注桩工作系数、桩侧软土未作改良时的压曲稳定、强腐蚀地层的防腐裕量等因素,设计要求的特征值承载力 3250kN,极限承载力为 6500kN;3、场地经过了强夯置换预处理,三根试桩的强夯置换段、淤泥段使用了长护筒护壁冲击成孔,充盈系数 1.7~2.0;加载达到设计要求的承载力 6500kN 时,9 根试桩最大沉降为 9.94mm、,平均沉降 6.86mm,持力层面以上侧阻力占比 37%,持力层侧阻及端阻占比 63%,将持力层侧阻端阻换算成端阻的均值为 8.2MPa,只有饱和单轴抗压强度(20.39MPa)的 40%,扣除持力层侧阻后实际端阻发挥量显然低于 40%;因此,所加最大荷载严重偏小,远没有体现出基岩承载力,桩的承载力尚有较大潜力可挖.
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结论
 
本文以东方影都人工岛项目和维多利亚湾项目深厚回填土层桩基工程为例,借助大吨位静载试验研究手段探讨嵌岩灌注桩的承载性能以及通过试桩施工探讨嵌岩灌注桩在深厚填土层的施工工艺等方面,均获得了较为宝贵的实践经验及成果。基于两个项目共 9 个地块的嵌岩灌注桩施工及静载试验,结合本次研究报告分析,可得到如下表 6.2 所示的承载力特征值一览表:通过对本次试桩成果报告的分析与研究,结合查阅有关资料,所得到的主要结论如下:
1、经过本地区地区最高吨位的静载荷试验(最大加载 20000kN),静载加荷高出 C45~C60混凝土桩身强度承载力极限值,因此当桩身强度低于 C60 时,800mm 直径桩可按桩身强度控制取极限单桩承载力;
2、依据试桩成果报告,填海人工岛场区主要分淤泥包和非淤泥包两大类地层结构,目前既有试桩成果已经覆盖到淤泥包地层和构造破碎带同时存在的不利情况,可以认为人工岛目前已有试桩资料具有普遍代表性,后续地块可根据勘察资料,在类似地质情况下,可采用已有试桩成果作为设计依据。除有特殊需要外(如出现特殊地层情况),可不必进行提供设计参数的试桩;
3、深厚碎块石填海地层和吹填填海地层采用泥浆护壁冲孔灌注桩(后注浆)工艺是适宜的;后续工程桩的施工工艺和控制措施应与既有试桩的工艺完全一致;施工前应对场区进行地基处理(比如采用真空预压等方法);为保证淤泥段施工质量,对淤泥层区域,须采用打穿淤泥层的钢护筒护壁等措施.
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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