设计师需要什么来验证木板路地基的土工能力

发布:2022年9月14日

在思考适合项目的木板路基础,进行岩土工程勘察对项目的整体成功至关重要。彻底的岩土工程调查有助于防止投标过程后的变更命令(允许更准确的投标),它使结构设计师能够促进尽可能好的木板路或桥梁。

精心策划的木板路基础确保承包商的安装过程更加顺利,成品那更好符合设计师最初的设想,和一群快乐的主人!

在这篇文章中,我们将研究岩土工程师需要为结构工程师提供什么来设计一个每种类型的基础都有木板路或桥

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怎样才能进行彻底的岩土工程勘察?

应在设计过程的早期就完成拟议的木板路结构的土工勘察。

为了最大限度地发挥作用,应该沿着未来的木板路路线进行多次钻孔。使用钻机或手钻的土壤钻孔可提供所需的土壤特性信息。

土壤勘探的方法(钻机还是手钻)将由岩土工程师根据现场访问情况确定。

什么类型的工程师?

让我们来阐明两种不同类型的工程师,我们将在本文中引用它们。

  1. 岩土工程师:这类工程师将进行特定场地的岩土工程调查并撰写报告。调查和报告将包括土壤条件的分析,基础类型的建议,以及结构工程师使用的相关设计参数。设计师应该在项目规划过程的早期咨询这些岩土工程师。
  2. 结构工程师/大西洋设计师:这类工程师利用分析和数据土工报告设计木板路基础的强度,使用能力和嵌入深度.当与PermaTrak合作时,我们的结构工程师团队可以,如果需要,处理这部分项目,并提供免费的体育部门批准的施工图纸。

木板路地基:浅地基

基础类型 岩土工程师为设计基金会提供给结构工程师的信息 岩土工程师为设计基金会提供给结构工程师的信息
浅基础 许用轴承压力,滑动系数,土压力系数 业主检验员对路基进行CPT, DCP, PP或目视检查

在安装浅基础之前,针对木板路的特定场地岩土技术报告应提供允许的土壤承载压力,单位为磅/平方英尺(psf)。这个允许的承载压力是基于在施工前岩土工程师的土壤调查中发现的土壤条件。

工程规范中的规定通常要求业主检验员在浇筑浅基础之前检查基础路基。检验员通常是在设计阶段准备土工报告的同一家土工公司。

如果预期的土壤条件与在土工勘察中发现的不同,承包商将与土工工程师和木板路设计师联系,在施工过程中重新评估现有的土壤条件。

浅基础土条件验证的典型过程

通常,浅基础的土壤条件验证是通过锥渗透试验进行的。锥穿透测试(CPT)*是一种通用的测深方法,可用于确定土壤剖面中的材料和估计其工程特性。这种测试也被称为静态渗透测试,不需要钻孔进行。在最初的版本中,一个60度的圆锥,底部面积为10厘米2(1.55。2)以20毫米/秒(0.8英寸/秒)的稳定速度推入地面,并测量穿透阻力(称为点阻力)。电流锥穿透计测量以下内容:

  1. 锥对侵彻形成的锥阻力(qc),等于施加在锥上的垂直力除以其水平投影面积;而且
  2. 摩擦阻力(fC),这是由位于锥上的套筒测量的电阻,套筒周围是当地的土壤。摩擦阻力等于施加在套筒上的垂直力除以它的表面积——实际上是摩擦力和附着力的总和。

(*来源:Das, B.M.(2016)。基础工程原理,第八版.Cengage学习。)

其他土壤验证方法包括动态锥渗透计测试和或使用袖珍渗透计*。的动态锥穿透测试提供了一种测量材料原位穿透阻力的方法.测试的方法是在2.26英尺(575毫米)的距离上,用17.6磅(8公斤)的重量反复撞击一个金属锥。每次冲击后测量锥的穿透度,并记录下来,以提供持续的抗剪性测量,直到地面以下5英尺。试验结果可与现场密度、弹性模量和承载力相关。

(*来源:https://pavementinteractive.org/reference-desk/pavement-management/pavement-evaluation/dynamic-cone-penetration-test/

袖珍渗透计是一种小型手持测量仪,它包含一根可伸入土壤的杆。杆进入土壤的距离对应着表盘上的抗压强度。

用于支撑木板路基础的常见浅底座包括:预制桥墩和带圆形柱的现浇底座。

浅基础的例子

木板路基础:螺旋桩/码头或螺旋桩:

基础类型 岩土工程师为设计基金会提供给结构工程师的信息 岩土工程师为设计基金会提供给结构工程师的信息
螺旋桩/码头或螺旋桩 带吹击计数的钻孔日志(SPT n值) 静态负载测试

螺旋桩,有时被称为“螺旋桩”可以作为你的木板路项目的一个伟大的基础。

螺旋桩由一个或多个螺旋板附着在中心钢轴上组成,需要较小的安装设备,通常对环境友好。

螺旋桩的强度是通过每个螺旋上的土承重来实现的,螺旋上的土承重附着在螺旋墩的引线段上。螺旋墩的引线段通常是钢管或方杆。它们使用轻型施工设备快速安装,对于PermaTrak和木栈道来说都是一种具有成本效益的解决方案。

螺旋墩(螺旋桩)安装工艺由Keller-NA

有关螺旋桩的更多信息,查看我们的文章,“所有工程师和建筑师应该知道的关于螺旋桩的3件事。”

在安装之前,岩土工程报告应该包括每个样品的钻孔计数(SPT n -值)。这被称为通用SPT或标准渗透测试程序。螺旋墩被认为是一种特殊的基础系统,详细的设计留给螺旋墩承包商和他们的专业工程师。在这个领域的一些公司的例子包括基础技术/机会而且码头技术系统

通用SPT(标准渗透试验程序)

用落锤将一根厚壁管(称为裂勺取样器)打入地下。锤重140磅,落差30英寸。测试包括将铁锤连续3 / 4次插入未被破坏的土壤中,每次增加6英寸。SPT n值是第2个增量(6 - 12英寸)和第3个增量(12-18英寸)的打击数之和,表示每英尺的打击数。

这是一种常见且相对便宜的测试,可以让岩土工程师分析土壤的岩土参数并提供建议。根据钻井测井资料中显示的各土层的SPT n值,螺旋墩设计者可以将这些参数输入到螺旋墩软件中,并进行适当的螺旋墩设计。

一旦安装了螺旋墩,验证安装的桩可以承受设计桩的荷载(由栈道设计者提供)的一种方法是通过静载试验。静态负载试验是美国测试和材料协会(ASTM)的负载试验。在施工过程中,当一桩安装完毕后,会在现场进行荷载试验,以验证桩的安装是否足以抵抗设计桩的荷载。

通常情况下,需要进行多少静载试验的要求将在施工前由业主(或业主代表)确定。PermaTrak可以为螺旋墩规范提供指导,包括标准螺旋墩提交要求,安装公差和负载测试要求。

木板路基础:钻孔竖井和CFA(螺旋桩):

基础类型 岩土工程师为设计基金会提供给结构工程师的信息 岩土工程师为设计基金会提供给结构工程师的信息

钻孔井和CFA桩

土的允许表面摩擦和/或允许端部承受压力 业主检验员对路基进行CPT, DCP, PP或目视检查

钻孔井和CFA(连续飞行螺旋钻)桩都是就地浇筑的深基础元素,可用于支持各种结构,包括木板路。这些基础依赖于表层摩擦和/或土壤的末端承重为了达到它所支持的结构系统所需的能力。

钻孔竖井与CFA桩在安装后功能基本相同,但主要不同的是施工方法。

来自Keller-NA的钻井井安装过程。

来自Keller-NA的CFA(螺旋铸造)安装过程。

与浅基础类似,在安装钻孔井或连续飞行螺旋桩(CFA)之前,针对栈道的特定场地岩土技术报告将提供允许的端承压力。

然而,除了允许的端轴承压力值外,岩土工程师还将提供在岩土勘察中发现的每一土层的表面摩擦值。该值通常以磅/平方英尺(psf)提供,作用于圆井或CFA桩的周长。

结构工程师/栈道设计师利用土力工程师提供的表面摩擦和端部承重值,设计地基所需的直径和埋深,以抵抗施加的桩荷载。

在施工过程中,承包商应核实岩土工程报告中引用的土壤状况是否反映了已安装地基的确切位置的土壤状况。如果是这样,承包商将安装基础到结构工程师/栈道设计师在平面图上注明的最小嵌入深度。如果没有,承包商将联系土工工程师和木板路设计师进行重新评估。

木板路基础:打桩

基础类型 岩土工程师为设计基金会提供给结构工程师的信息 岩土工程师为设计基金会提供给结构工程师的信息

驱动桩

土的允许表面摩擦和/或允许端部承受压力 岩土工程师通过WEAP分析和/或使用CAPWAP分析的PDA测试提供驱动标准

常用的支撑栈道基础的打桩桩有:玻璃钢(纤维增强聚合物)桩、h型钢桩、钢管桩和圆木桩。

来自Keller-NA的驱动h型钢桩安装工艺。

混凝土桩是另一种驱动桩,虽然不常见,也不常用于栈道基础。驱动混凝土桩具有耐久性和寿命,它们通常制造成圆形或方形。对于PermaTrak预制混凝土栈道,PermaTrak帽与其他混凝土选项类似,通过钢钉和环氧树脂连接。

就像对钻孔井和CFA桩,岩土工程师提供木板路设计器允许的端轴承和/或表面摩擦值待确定的预估桩深。在一些情况下,对于打入桩,岩土工程师甚至可以提供所需的嵌入深度,以抵抗施加的桩荷载。在这种情况下,结构工程师仍将负责提供侧向稳定性所需的最小嵌入量。

对于打入桩,岩土工程师负责提供标准,以允许打桩工/安装人员验证已安装的打入桩能够承受设计桩的荷载。为了确定这一标准,在施工之前,在安装桩之前,岩土工程师要进行岩土分析,并提供给打桩机。用于此分析的最常见的岩土分析软件称为GRLWeap,它为打桩机/安装人员提供了知道他们何时满足所安装桩所需的垂直荷载的标准。

基本上,打桩机需要知道“在我知道我可以停止并移动到下一桩之前,我需要在这桩上扔多少次打桩机锤?”

桩身配图标明竖向荷载满足要求时。

GRLWeap分析正是提供了这一点,它输出了打桩机在不推进桩超过一英尺(称为打击/英尺)的情况下,将打桩锤扔在桩上所需的次数。

GRLWeap分析输出示例确定打桩准则

岩土工程勘察与分析:不要跳过这一步!

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浅基础

许用轴承压力,滑动系数,土压力系数 业主检验员对路基进行CPT, DCP, PP或目视检查

螺旋桩/码头或螺旋桩

带吹击计数的钻孔日志(SPT n值) 静态负载测试

钻孔井和CFA桩

土的允许表面摩擦和/或允许端部承受压力 业主检验员对路基进行CPT, DCP, PP或目视检查

驱动桩

土的允许表面摩擦和/或允许端部承受压力 岩土工程师通过WEAP分析和/或使用CAPWAP分析的PDA测试提供驱动标准

通过传递正确的信息、数据和分析,岩土工程师帮助结构工程师有效地设计和规划木板路或桥梁项目的适当基础。

对于景观工程师、工程师或其他刚接触这一过程的设计师,我们很乐意提供帮助。通过访问我们的“联系”页面,让我们注意到您即将到来的项目,我们的工程师团队将与您联系。

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主题:木板路设计