软土复合地基荷载试验在某输汽管道工程应用中几个问题 9页

软土复合地基荷载试验在某输汽管道工程中的应用敖成友（广东江门市新会区建设工程质量检测站，　新会529100）摘要：介绍软土地基极限承载力的几个计算公式，然后根据某工程的具体实例的复合地基压板静载荷试验，应用压板试验的到的变形模量E，计算地基的最终沉降量和固结时间。关键词：地基极限承载力；荷载试验；沉降；变形模量；固结度。一、工程概况双水电厂-振隆纸厂输汽管道全长2050m。整个输汽管线路位于潭江三角洲平原内，属珠江三角洲西缘河网淤积平原地貌。线路经过的地方原为农田，现已部分填平。二、工程水文地质概况参考附近的地质勘探资料（引自《江门市光大化工有限公司岩土工程勘察报告》广东江门新会会城勘测有限公司，黎润洪），试验点附近的地层从新到老分布如下：（1）素填土：层厚1.0～2.10m，欠固结，稍湿，松散状。（2）淤泥：层厚8.8～13.3m，呈流塑状态，主要由粘粒组成，含粉细砂及贝壳，属淤积物，含水量w=58.28～77.90%,密度=1.541～1.656g/cm3,空隙比e0=1.525～2.033,饱和度Sr=98.4～100%,塑性指数Ip=18.7～21.4,液性指数IL=1.695～2.351,内摩擦角度=0.87～2.37°,粘聚力C=2.03～3.19kPa,压缩系数a1-2=1.388～2.777MPa-1，压缩模量Es1-2=0.894～1.506MPa，原位标贯击数N=2击。（3）粘土：层厚3.20～9.70m，=1.888～1.976g/cm3,9\ne0=0.760～0.913,=16.95～17.34°，C=25.3～30.32kPa,压缩系数a1-2=0.241～0.368MPa-1，压缩模量Es1-2=4.776～7.158MPa，原位标贯击数N=4～11击。（4）粉质粘土：层厚2.30～6.40m，=2.001～2.058g/cm3,e0=0.631～0.691,=16.76～18.38°，C=21.26～23.07kPa,压缩系数a1-2=0.244～0.274MPa-1，压缩模量Es1-2=6.001～6.512MPa，原位标贯击数N=10～12击。（5）砂质粘性土：层厚1.20～15.50m，比重Gs=2.702,原位标贯击数N=15～28击。（6）全风化花岗闪长岩：层厚5.50～10.40m，标贯击数N=30～39击，个别57、113击。（7）强风化花岗闪长岩：揭露厚度0.80～8.70m，标贯击数N=50～183击，局部38击。（8）中风化花岗闪长岩：揭露厚度1.80～4.60m，标贯击数N=280～435击。水文地质特征：钻探期间测得的混合地下水位0.60～0.80m，场地内：①层素填土含地表滞水；②层淤泥、③层粘土主要含结合水；④层粉质粘土和⑤砂质粘性土主要含结合水和孔隙水；⑥层全风化、⑦层强风化和⑧层中风主要含裂隙水。而0307孔第④层砂土则含水量丰富，透水性强。场区地下水补给主要来源于大气降水和地下潜流，并与邻近的小河具有一定的水力联系。9\n三、基础方案输汽管道基础拟采用松木桩复合地基基础，基础尺寸为2400mm×2400mm。因为浅基础位于第②层淤泥层上，地基承载力不能满足设计要求，需进行地基处理，处理后复合地基承载力特征值fa=120kPa。先用理论公式计算地基承载力，假设基础埋深d=1.50m：1．地基临塑荷载pcr已知：查表，Nd=1.1,Nc=3.3，代入上式，pcr=1.1×16×1.5+3.3×4=40.kPa用地基临塑荷载pcr作为设计地基承载力特征值fa，本身包含安全系数，故不用除以安全系数。2地基临界荷载查表，，=0+1.1×16×1.5+3.3×4=40.kPa=0+1.1×16×1.5+3.3×4=40.kPa同上，不用除以安全系数。3地基极限荷载pu①太沙基(Terzaghi)公式：已知：，b=2.4m查曲线图，9\npu=0.4×2.4×0+1.2×4×6.0+16×1.5×1.0=52.8kPa太沙基公式计算的极限承载力用作设计承载力特征值时，需除以安全系数K=3.0。所以fa=pu/K=52.8/3=17.6kPa。②斯坎普顿(Skempton)公式：将b=2.4,l=2.4,d=1.5,=16.0kN/m3，c=4kPa代入上式，=51kPa设计时将上述极限承载力除以安全系数(K=1.1～1.5)作为地基承载力特征值。所以，fa=pu/K=51/1.2=42.5kPa。③汉森（HansenJ.B）公式：对于方形基础，中心受荷：Ф=2°，查表，,，，kN/m3=78.7kPa汉森公式安全系数取K＝2.0，fa=kPa④规范（GB50007-2002）推荐公式：9\nФ=2°，kN/m3,kPa,d=1.5m,b=2.4m,kN/m3查规范表5.2.5＝32.5kPa所以，fa=32.5kPa，将各种计算承载力方法与静载荷试验得到的fa结果列表如下：单位：(kPa)表1荷载试验临塑承载力临界承载力太沙基斯坎普顿汉森规范1#5040404017.642.53932.52#5040404017.642.53932.53#5040404017.642.53932.5四、试验刚性板的设计荷载试验采用刚性板，板底面尺寸:2400mm×2400mm，为现浇钢筋混凝土，砼强度为C20。1．有效高度h09\n加上50mm钢筋保护层，，根据经验，基础每阶高度故基础修正为按二阶设计，每阶厚度为300mm，基础总厚度为h0=600mm。2.扩展基础的抗冲切承载力验算，，,满足抗冲切承载力。3.计算基础最大弯矩9\n4.基础底板配筋基础底面每1m的配筋面积：查表，，采用Ф16﹫200mm双向布筋，可满足基础底板配筋要求。五、复合地基褥垫层厚度与应力比关系　　不同的褥垫层厚度进行复合地基试验，最后确定褥垫层厚度h1=15mm。六、荷载试验与单向固结理论1.根据静载荷试验求压缩模量先由荷载试验p-s曲线的弹性段求变形模量E,如右图E=式中,E---变形模量,MPa---压板沉降的形状系数,方形压板,=0.886---土的泊松比,软粘土=0.429\n---比例极限段内对应的某级荷载,kPab---压板宽度,ms---对应于荷载的沉降量,mm2.用分层总和法求最终沉降量s将整个受压淤泥层分层，然后用角点法求附加应力，再根据分层总和法求每层的沉降量。列表计算如下：表2深度z(m)分层厚度hi(m)长宽比l/b深宽比z/b附加应力系数(kPa)附加应力(kPa)平均附加应力(kPa)分层沉降量(m)00.01.00.00.25001201200.0001.921.921.00.80.1999961080.1303.841.921.01.60.112354750.0905.761.921.02.40.06423142.50.0519.603.841.04.00.02701322.00.05311.521.921.04.80.01939.311.00.011累计沉降量s=0.3353.单向排水固结9\n排水面与不排水面应力比假设固结度25%，50%，75%，90%查固结曲线0.017,0.08,0.35,0.75查土工试验结果表MPa-1,e=1.87淤泥的滲透系数k=2.0×10-7cm/s=6.3cm/y固结沉降与时间关系列表计算如下：表3固结度（%）系数时间因子时间(年)沉降量s(cm)2512.90.0170.258.45012.90.0801.1816.77512.90.3505.1625.09012.90.75011.0630.1沉降与时间关系图如下：9