¿Diseño experimental para pruebas in situ del rendimiento de extracción de pilotes de placas de soporte?
Con el auge y desarrollo de los rascacielos urbanos, la ingeniería de cimientos con pilotes se utiliza cada vez más. En la ingeniería general de cimientos de pilotes, los cimientos de pilotes desempeñan el papel de carga de presión superior, y la investigación teórica y experimental relevante se ha descrito en muchas literaturas. Para algunos edificios especiales, como torres de televisión, chimeneas y edificios subterráneos que están sujetos a fuerzas de flotación, a menudo se utilizan pilotes antilevantamiento como cimientos. En la actualidad, existen relativamente pocos estudios experimentales sobre las características de carga de pilotes de elevación de placas ramificadas extruidas y expandidas [1], y las pruebas in situ son aún más raras.
1 Condiciones hidrogeológicas del sitio
1.1 Descripción general del proyecto
Este proyecto es la tercera estación del ramal olímpico del metro de Beijing. El pozo de cimentación de la estación está dividido en dos. pisos subterráneos El primer piso se excava mediante nivelación, el pozo de cimentación del segundo piso subterráneo está protegido por pilotes perforados y el soporte interno adopta un sistema de soporte de acero. Debido al alto nivel de agua subterránea en el sitio de la estación, el peso muerto de la estructura de la estación y el suelo suprayacente en el techo no pueden cumplir con los requisitos antiflotación. Se colocan pilotes anti-salida debajo del piso estructural. Pilotes moldeados in situ con placas de soporte extruidas y expandidas. La parte superior del pilote se ubica debajo del piso estructural con una elevación de 27,80 m. Esta prueba simulará pilotes de ingeniería e hincará tres pilotes de prueba en la capa subterránea con una elevación de 35,50 m en el pozo de cimentación (consulte la Figura 1 para la ubicación), y realizará pruebas de prueba in situ sobre el rendimiento de extracción vertical del pilote único. .
1.2 Descripción geológica
El sitio del proyecto está ubicado en el extremo norte del abanico aluvial del río Yongding. Los estratos se distribuyen de arriba a abajo de la siguiente manera:
Capa de acumulación artificial: El espesor total de la capa de relleno artificial es de 0,70 m~4,00 m, y la elevación del fondo es de 40,34 m~43,59 m.
Capa aluvial cuaternaria: El espesor total de esta capa es de 7,40 m~13,00 m, y la elevación del fondo es de 30,51 m~33,93 m.
Capa de arcilla limosa: El espesor total de esta capa es de 3,80m~11,90m, y la cota del fondo es de 22,56m~26,60m.
Capa de guijarros.
1.3 Condiciones hidrológicas
Según los datos proporcionados por el Instituto de Estudios y Diseño de Beijing, el agua subterránea se divide en tres capas, a saber, agua freática, agua entre capas y agua a presión, y agua entre capas y agua a presión. El agua se recarga principalmente por escorrentía lateral y desbordamiento, y se descarga por escorrentía lateral y minería artificial.
La primera capa de agua subterránea es freática y la elevación del nivel del agua es de 36,28 m a 39,39 m (la profundidad del nivel del agua es de 5,00 a 8,20 m).
La segunda capa de agua subterránea es agua entre capas y la elevación del nivel del agua es de 25,46 m a 34,74 m (la profundidad del nivel del agua es de 9,30 a 18,70 m).
La tercera capa de agua subterránea es agua a presión, con una elevación del nivel del agua de 11,06 ma 19,69 m (profundidad de entierro del nivel del agua de 25,00 ma 33,10 m) y una altura de cabeza de agua de 2 ma 5 m.
2 Diseño de cimentación de pilotes y método de construcción
2.1 Breve descripción del diseño del pilote de prueba
Este diseño de prueba incluye 3 pilotes de prueba y 4 pilotes de anclaje. La longitud del pilote de diseño es de 24,50 m, el diámetro del pilote es de 850 mm, la resistencia del hormigón del cuerpo del pilote es C30 y el diseño requiere un valor característico de capacidad de carga de extracción vertical de un solo pilote de 4040 kN. El diámetro del pilote, la resistencia del hormigón del pilote y las especificaciones de refuerzo principal son las mismas que las de los pilotes de ingeniería. Los pilotes de prueba se hincan sobre la capa subterránea de la excavación del pozo de cimentación. La elevación de la capa subterránea es 7,70 m más alta que la elevación superior de los pilotes de ingeniería. Por lo tanto, durante la construcción de los pilotes de prueba, solo es necesario verter hormigón hasta el final. la longitud del pilote es de 24,50 m y la parte superior de 7,70 m no requiere imprimación.
2.2 Construcción de pilotes moldeados in situ con ramas extruidas y expandidas (consulte las "Especificaciones técnicas para pilotes moldeados in situ extruidos y expandidos" en el borrador de presentación de normas de construcción de ingeniería chinas)
1) Medición, posicionamiento y revestimiento enterrado;
2) Equipo de formación de orificios en su lugar e inspección de herramientas de perforación.
3) Inspección de formación de orificios, formación de placas e inspección de placas de soporte; ;
4) Barras de acero Fabricación de jaulas, izado y levantamiento de tubos de lechada y limpieza de orificios;
5) Verter hormigón bajo el agua e inspeccionar la calidad de los pilotes realizados.
Para estudiar las características de carga del pilote extraíble con discos de soporte extruidos y expandidos y la transferencia de fricción con el lado del cuerpo del pilote, se preparó la tensión de las barras de acero del cordón de acero. -incrustado en el cuerpo del pilote por encima y por debajo de los discos de soporte y entre los dos discos. Según el plano, el lugar de enterramiento se muestra en la Figura 2.
3 Plan de prueba
3.1 Prueba de capacidad de carga
3.1.1 Principio del método y equipo
Según la situación real en el sitio, Esta prueba adopta el método del pilote de anclaje. La prueba del método del pilote de anclaje es un método de prueba que utiliza pilotes de anclaje para proporcionar fuerza de reacción al pilote de prueba. En esta prueba, se hincó un pilote de reacción a cada lado de cada pilote de prueba como pilote de anclaje. Los 7,70 m superiores del pilote de prueba solo están equipados con refuerzos principales sin vertido de hormigón, y los refuerzos principales están expuestos al suelo durante 1 m. Las barras principales del pilote de prueba están ancladas en la viga de acero de carga y ambos extremos de la viga de acero se apoyan en la parte superior del pilote de reacción. Asegúrese de que la distancia central entre el pilote de prueba y el pilote de reacción no sea inferior a 3,4 m[2]. La posición relativa entre el pilote de prueba y el pilote de reacción se muestra en la Figura 3. Los dos pilotes de reacción del medio se reutilizan una vez. Cada pilote de reacción debe proporcionar una capacidad de carga de compresión de no menos de 5000 kN. Según los cálculos basados en el informe del estudio, el extremo del pilote de reacción debe entrar en la capa de guijarros 800 mm, la longitud del pilote es de aproximadamente 25,50 m. La parte superior está ubicada a una altura de 35,50 m, y el diámetro del pilote, la resistencia del hormigón del cuerpo del pilote es la misma que la del pilote de prueba. El refuerzo debe reforzarse adecuadamente cerca de la parte superior del pilote para evitar que la cabeza del pilote se rompa debido a una presión de prueba excesiva.
El equipo de prueba incluye: sistema de reacción, dispositivo automático de carga y carga, extracción de la parte superior del pilote y sistema de observación del asentamiento del pilote de reacción. El sistema de reacción es una viga de reacción principal, de 8 m de largo, con una capacidad de suministro de fuerza de más de 10 000 kN en el punto medio de ambos extremos. El sistema de observación consta de 4 medidores de desplazamiento electrónicos, 2 indicadores de cuadrante con pantalla digital, sensores de presión y carga estática. probadores. El diagrama de diseño se muestra en la Figura 4.
3.1.2 Métodos de carga y descarga de prueba
El valor característico de la capacidad de carga de extracción vertical de un solo pilote diseñado para el pilote de prueba es 4040 kN, y el valor de carga máximo en la prueba no es menor que la capacidad de extracción vertical de un solo pilote 2 veces el valor característico de la capacidad de carga, es decir, no menos de 8080 kN. La carga adopta el método de carga dimensional de baja velocidad y se divide en 10. niveles.
Esta prueba utiliza dos gatos colocados sobre los pilotes de reacción. La presión se mide mediante una celda de carga colocada en el gato, y la suma de las lecturas de presión de los dos instrumentos es la carga superior del pilote de prueba. Se instalaron cuatro medidores de desplazamiento electrónicos en la parte superior de la pila de prueba para medir la cantidad de extracción de la parte superior de la pila bajo varios niveles de carga, y se usó un indicador de cuadrante con pantalla digital para medir el asentamiento de la pila de reacción.
3.1.3 Observación de desplazamiento
1) Instalación de vigas de referencia
Cada pilote de prueba está equipado con dos vigas en I I 32a como vigas de referencia. Se monta sobre el pilote de referencia, con un extremo fijo y el otro apoyado libremente. La distancia entre dos pilotes de referencia debe ser de al menos 6,8 m. El pilote de referencia puede ser un pilote de tubo de acero o un pilote moldeado in situ, que se entierra a 2 m bajo tierra. El medidor de desplazamiento se fija al haz de referencia a través de una base de medidor magnético.
2) Método de observación de la extracción de la parte superior del pilote [3]
a Después de aplicar cada nivel de carga, mida la extracción de la parte superior del pilote a los 5 min, 15 min, 30 min, 45 min y. 60 min Mida y lea cada 30 minutos a partir de entonces.
b. Estándar de estabilidad de extracción del pilote: la cantidad de extracción de la parte superior del pilote dentro de cada hora no excede los 0,1 mm y ocurre dos veces seguidas (a partir del minuto 30 después de que se aplica la carga nivelada). aplicado, continuo durante 1,5 horas. Calcule los valores observados tirando hacia arriba tres veces cada 30 minutos).
c. Cuando la tasa de extracción de la parte superior del pilote alcanza un estándar relativamente estable, se aplica el siguiente nivel de carga.
d. Al descargar, cada nivel de carga se mantiene durante 1 hora. Después de medir la extracción de la parte superior del pilote a los 15 min, 30 min y 60 min, se puede descargar la carga del primer nivel. Después de descargar a cero, se debe medir la cantidad de extracción residual en la parte superior de la pila. El tiempo de mantenimiento es de 3 horas. El tiempo de lectura es en el minuto 15 y 30. Después de eso, se debe medir la cantidad de extracción residual. cada 30 minutos.
3.2 Detección del disco de soporte
3.2.1 Exploración de estratos
Junto al pilote de prueba se dispone un pozo geológico con una profundidad de 34,00 m. La plataforma de perforación SH30 se utiliza para perforación por impacto y protección de paredes de carcasa. Se requiere identificar los estratos dentro de una profundidad de 34,00 m bajo el suelo y estratificarlos con precisión.
3.2.2 Exploración de la posición, tamaño y espesor de la placa de soporte
Disponga 3 orificios de perforación en cada pilote, con un diámetro exterior de 100 mm, y los orificios queden uniformemente y distribuido simétricamente desde el centro del pilote. A 850 mm, la profundidad del orificio se determina perforando la placa de soporte. Registre la profundidad y el espesor de la placa de soporte. Se guardan todas las muestras de hormigón de la placa de soporte.
4 Cuestiones a las que se debe prestar atención durante la prueba
4.1 Instalación del medidor de barra de acero
Habrá una desviación entre la posición real del disco del pila de placa de soporte y la posición diseñada del disco. El medidor de barra de acero se puede instalar solo después de determinar la posición de la bandeja de acuerdo con las condiciones reales del suelo del sitio.
4.2 Método de instalación del calibre de barra de acero
Se pueden utilizar dos métodos: soldadura con barra de unión y unión a tope de carcasa. Cuando se utiliza el tipo de soldadura atada, se debe prestar atención al enfriamiento del medidor de barra de acero para evitar daños al medidor de barra de acero causado por una temperatura de soldadura excesiva, lo que resulta en datos inexactos, la carcasa está conectada a tope y el medidor de barra de acero debe ser confiable; Se fija al enhebrar para evitar que se afloje y se dañe.
4.3 Protección de la línea de datos del medidor de barras de acero
Cuando se saca la línea de datos del medidor de barras de acero, el extremo de la línea de datos debe colocarse en la superficie anular de la pila Jaula de acero para evitar el vertido de hormigón. El equipo está dañado. Además, también se deben realizar trabajos de protección con barras de acero antes de la construcción.
4.4 Identificación de líneas de datos
Esta prueba tiene muchos puntos de medición, pilas largas y está construida en secciones, por lo que se deben colocar etiquetas con anticipación. Se recomienda colocar una etiqueta impermeable cada 0,5 m, y el cable debe extenderse preferiblemente de 3 a 5 m desde el suelo.
4.5 Preste atención a la protección de las líneas de datos
Los cables del medidor de barra de acero son relativamente frágiles. Para evitar que se dañen, se recomienda el método de revestimiento de los cables. se utiliza para resolver este problema. Se recomienda utilizar una carcasa de metal ignífuga. La carcasa en sí tiene cierta resistencia y el cable puede deslizarse libremente dentro de la carcasa. La tubería también tiene un efecto de resistencia a altas temperaturas, lo que puede resolver eficazmente los problemas de extrusión, tracción y altas temperaturas.
4.6 Preste atención a la impermeabilización durante la construcción segmentada
Debido al largo cuerpo del pilote, los cables deben desconectarse durante la construcción segmentada y la impermeabilización en las juntas es crucial. Se recomienda utilizar manguitos de conexión después de conectar los cables de cobre en los cables, sellarlos con tubos de plástico, luego cubrirlos con manguitos, aplicar pegamento impermeable y girar ambos extremos de los manguitos. En este momento, los cables están abrochados. en las mangas para evitar que se salgan.
5 Conclusión
Esta prueba es la primera prueba de extracción de carga estática in situ de pilotes de soporte y discos en China a través de la elaboración de cada eslabón de la prueba y el análisis de los asuntos. Al necesitar atención durante la prueba, puede proporcionar referencia para probar pilotes de cimentación similares.
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