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岩石抗压强度与地基承载力换算


岩石抗压强度与地基承载力换算 (桩基与扩大基础)

随着我国西部大开发的进程, 我省高速公路也在日新月异的发展 中,在我省高山丘岭的特殊环境下,桥梁工程在高速公路中也占据主 要的领域。 在桥梁工程的建设施工中,桥梁基础是十分关键的部位,在设计 和施工中都有相应的严格要求, 在设计图纸中对地基承载力也有严格 的控制,但有时施工中的特殊因数(比如:桩基孔深、涌水量

大,试 验人员无法到达孔底检测,试验仪器在孔底无法操作等) ,就对孔底 的地基承载力无法进行相应的试验检测。 此时, 就可以从开挖到设计嵌岩深度时开挖出来的岩石作单轴极 限抗压强度试验,以换算地基承载力,从而得到相应的检测数据。 在作单轴极限抗压强度试验之前, 必须把开挖出来的岩石切割成 直径为 7~10cm,高度与直径相同的立方体试件,再进行抗压强度试 验, 取其一组六个试件的平均值为该岩石单轴极限抗压强度的代表值 (Ra) 。 在已知岩石的单轴极限抗压强度后, 还必须了解施工中的几个重 要参数和设计图纸中的几个指标,然后进行换算:

[P]=(C1A+C2Uh)Ra 式中: [P]— 单桩轴向受压容许承载力(KPa) Ra— 天然湿度的岩石抗压强度值(KPa) h— 为桩嵌岩深度(m) ,不包括风化层 U— 桩嵌入基岩部分横截面周长(m) 对于钻孔桩和管柱按设计直径采用 A—桩底横截面面积(m2) , 对于钻孔桩和管柱按设计直径采用 C 岩石的破碎程度等因素而定的系数 C1, 2 根据清孔情况, 条件 良好的 一般的 较差的 C1 0.6 0.5 0.4 C2 0.05 0.04 0.03

在贵州省崇溪河至遵义的高速公路上 K70+310 段, 是一座 3×20 米装配式预应力砼空心板桥,下部构造采用双墩柱, 基础为直径 1.2 米 桩基, 桩基设计要求嵌岩深度不低于 3 米, 地基承载力要求≥3.5MPa, 在开挖终孔时嵌岩深度实测值为 3.3 米,岩石破碎程度一般,取其终 孔时开挖出的岩石,切割成 7×7×7(cm)试件 6 个,经过试验测得天 然湿度下的抗压强度平均值为 36.6MPa,对该桩基地基承载力换算 为:

[P]=(C1A+C2Uh)Ra =((0.5×1.13)+(0.04×3.77×3.3)) ×36600 =38911(KPa) =38.9(MPa) 经换算该孔桩桩基地基承载力为 38.9MPa,大于设计值。 桥台设计为重力式 U 型桥台,基础为扩大基础,地基承载力要 求≥2.5MPa,对于扩大基础地基承载力的换算,也要开挖至设计标高 取其具代表性岩石做抗压强度试验,并且还要计算出相关的参数: ?a=ψr. ?rk 式中: ?a—岩石地基承载力特征值(KPa) ?rk—岩石饱和单轴抗压强度标准值(KPa) ψr—拆减系数根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、 产状和组合,由地区经验确定。无经验时,完整岩体取 0.5,对较完 整岩体可取 0.2~0.5,破碎岩体可取 0.1~0.2;

?rk=ψ.? 式中: ?rk—岩石饱和时抗压强度平均值

ψ—统计修正系数
1.704 n 4.678 ).δ n2

ψ=1-(

+

式中: ψ—为修正系数 n—试样个数 δ—变异系数 δ=s/μ 式中: s—标准差

μ—试验平均值
n

μ=

1 n

∑?
i =1

i

∑ (?
s=
i =1

n

2 i

? n? 2 )

n ?1

在基础开挖到设计标高时,取基底具代表性岩样,岩样试 验中,试件尺寸为φ50mm×100mm,经过抗压强度试验并得其结果分 别为 46.2MPa、43.8MPa 44.8MPa、 45.6MPa、 44.6MPa 计算: μ=
1 n

∑?
i =1

n

i

=44.75

∑ (?
s=
i =1

n

2 i

? n? 2 )

n ?1

=1.031

δ=s/μ=0.023
1.704 n 4.678 ).δ=0.981 n2

ψ=1-(

+

?rk=ψ.?=43.9

?amax=43.9×0.5=22.0

?amix=43.9×0.2=8.80

?a=(22.0+8.80)/2=15.4

根据换算求出扩大基础地基承载力 15.4MPa 大于设计值, 由此可 以得出该桥的桩基础和桥台扩大基础均能满足设计要求。 此时对基底 持力层进行钎探检测, 检测基底下 4m 深度范围内均无空洞、 破碎带、 软弱夹层等不良地质情况,则证明该桥地基承载力满足设计要求。


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