1研究的目的與意義
靜壓預(yù)應(yīng)力管樁（以下簡稱靜壓管樁）施工終壓力和豎向極限承載力的關(guān)系是施工單位和設(shè)計(jì)單位十分感興趣的問題，確定靜壓樁豎向極限承載力與施工終壓力的經(jīng)驗(yàn)公式主要有以下兩種用途：
（1）在設(shè)計(jì)初步或開工前試樁階段估算單樁豎向承載力特征值（作為輔助方法和補(bǔ)充手段）：已知樁的終壓力（Pze）、樁的入土深度及樁周土質(zhì)情況，可以很快估算出該樁的豎向極限承載力（Qu），從而可求得該樁的豎向承載力特征值Ra。
（2）選擇施工用的壓樁機(jī)、確定終壓控制標(biāo)準(zhǔn)（一種簡便的初估手段）：已知樁的入土深度（根據(jù)工程地質(zhì)資料預(yù)估）、土質(zhì)情況及樁的豎向承載力特征值，可很快求得需要的終壓力。
因此，弄清靜壓管樁施工終壓力和豎向極限承載力的關(guān)系，對靜壓樁在廣東地區(qū)得以進(jìn)一步推廣應(yīng)用有著重要意義。
2終壓力與豎向極限承載力的區(qū)別
靜壓管樁終樁力和豎向極限承載力是兩個(gè)本質(zhì)絕然不同的概念，終壓力指的是靜力壓樁過程中使樁尖達(dá)到持力層終止壓樁時(shí)出現(xiàn)的最終靜壓力，是一種破壞土層的極限荷載，主要是來自克服樁端土層的抗沖剪阻力和樁側(cè)滑動(dòng)摩擦力；豎向極限承載力指的是壓樁結(jié)束后，樁周土體產(chǎn)生固結(jié)、樁端土體產(chǎn)生回彈后，該樁能保持正常使用時(shí)可承受的最大豎向荷載，是樁側(cè)極限摩阻力與樁極限端阻力的總和。
終壓力是終止壓樁瞬間出現(xiàn)的荷載，其每次出現(xiàn)持續(xù)的時(shí)間通常僅5s～l0s，而單樁承載力是樁能抵抗由上部結(jié)構(gòu)傳來的長期荷載作用的能力。
終樁力和豎向極限承載力本質(zhì)區(qū)別決定了兩者在數(shù)值上是不同的，因土層結(jié)構(gòu)、樁型截面、樁長等的不同，會(huì)出現(xiàn)終壓力大于或小于單樁豎向極限承載力的情況，但大量工程實(shí)測資料表明兩者之間也是有一定的關(guān)系的。
3靜壓管樁終壓力與豎向極限承載力關(guān)系的理論分析
靜壓管樁豎向極限承載力與施工終壓力的比值會(huì)隨著土層結(jié)構(gòu)、樁型截面、樁長的改變而變化，大量工程實(shí)測資料表明，樁長的變化對靜壓樁豎向極限承載力與施工終壓力關(guān)系影響最大。當(dāng)樁長較短時(shí)，施工終壓力一般大于單樁極限承載力；當(dāng)樁長較長時(shí)，施工終壓力一般小于單樁極限承載力。這主要是因?yàn)?，靜壓管樁在靜壓力的作用下壓入地基土中時(shí)，樁側(cè)表面與樁周土之間的摩擦力是滑動(dòng)摩阻力，這種滑動(dòng)摩阻力很小，而且在同一土層中，基本保持不變，不隨樁身入土深度的增長而累積增大，壓樁阻力并不一定隨著樁身入土深度的增長而累積增大，而是隨著樁端處的土體軟硬程度即樁端處土體的抗沖剪阻力的大小而波動(dòng)，所以靜壓管樁的壓樁力主要來自樁尖向下穿透土層時(shí)直接沖剪樁端土體的阻力。而靜壓管樁壓樁穿越的土層一般是軟弱松散的，含水量較高，孔隙比較大，當(dāng)管樁在垂直靜壓力作用下壓入地基土中時(shí)，樁尖直接使土體產(chǎn)生沖剪破壞，同時(shí)樁周土體也產(chǎn)生剪切擠壓破壞，孔隙水受此沖剪擠壓作用形成不均勻水頭，產(chǎn)生了超孔隙水壓力，擾動(dòng)了土體結(jié)構(gòu)，使樁周一定范圍內(nèi)的土體抗剪強(qiáng)度降低，粘性土發(fā)生軟化，砂土粉土發(fā)生稠化，此時(shí)樁身容易下沉。當(dāng)樁身進(jìn)入持力層后，端阻力大幅增加，壓樁力也隨之增長，所以靜壓樁施工終壓力主要是克服樁端阻力和樁側(cè)的滑動(dòng)摩阻力。
一旦壓樁終止并隨著時(shí)間的推延，樁周土的觸變時(shí)效和固結(jié)時(shí)效體現(xiàn)出來，土體中的孔隙水壓力逐漸消散，土體發(fā)生固結(jié)，土的抗力逐漸恢復(fù)，甚至超過其原始強(qiáng)度，這時(shí)樁身和樁周土之間的摩擦力，已經(jīng)不是施工下沉?xí)r的滑動(dòng)摩阻力而是變成承載時(shí)的靜摩阻力，靜壓樁這時(shí)才獲得工程意義上的極限承載力。根據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)分析，靜壓樁的極限承載力中，樁端所提供的承載力約為終壓力值的40～45%，其余部分要靠樁周土體抗剪強(qiáng)度的恢復(fù)來補(bǔ)充，如果樁身較長且樁周土體摩阻力的恢復(fù)值又大，那么該靜壓樁的端承力、樁側(cè)摩阻力的綜合即樁的極限承載力就會(huì)大于樁的施工終壓力值；如果樁身較短，樁側(cè)提供的摩阻力就小，這種情況下樁的極限承載力就會(huì)小于樁的終壓力值。
4廣東地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式
靜壓樁的終壓力與單樁豎向極限承載力是不同性質(zhì)的力，但兩者之間卻具有一定的相關(guān)性。如果從純理論方面來看，影響兩者關(guān)系的因素相當(dāng)多，目前還難以建立能反映出各種影響因素的定量計(jì)算公式。但廣東省的工程技術(shù)人員通過大量現(xiàn)場試驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，刪除一些次要的影響因素，想法找出事物內(nèi)在本質(zhì)的要素，建立實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)公式來指導(dǎo)工程實(shí)踐，在建立靜壓樁終壓力與極限承載力兩者經(jīng)驗(yàn)關(guān)系公式的工作中，做出了有益的嘗試，并得出了適合廣東省的經(jīng)驗(yàn)公式。廣東地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式如下：
6m≤L≤8m時(shí)Qu＝βPze＝（0.6～0.8）Pze
8m＜L≤15m時(shí)Qu＝βPze＝（0.7～1.0）Pze
15m＜L≤23m時(shí)Qu＝βPze（0.85～1.0）Pze
L＞23m時(shí)Qu＝βPze＝（1.0～1.15）Pze
Qu——入土部分的靜壓樁豎向極限承載力；
β——靜壓樁豎向極限承載力與終壓力的相關(guān)系數(shù)；
L——靜壓樁的入土深度；
Pze——靜壓樁施工終壓力值。
（1）本公式適用于淤泥層厚度不大于L/3的端承摩擦樁或摩擦端承樁，不適用于摩擦樁或端承樁。
（2）當(dāng)終壓力小于極限承載力較多時(shí)，該樁應(yīng)屬于摩擦樁，此公式不適用。
（3）當(dāng)樁入土深度較長且土質(zhì)較好時(shí)，β可取大值；反之，則取小值；中間可內(nèi)插或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。相關(guān)系數(shù)β的取值各地可根據(jù)工程實(shí)際自行積累經(jīng)驗(yàn)，特別是當(dāng)樁的入土深度小于15m時(shí)，相關(guān)系數(shù)的變幅較大，當(dāng)缺乏類似工程經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可采用試壓實(shí)測手段來確定。
5廣東東莞地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式
由于地質(zhì)條件的不同，各地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)也不盡相同。東莞地區(qū)沿海片地質(zhì)以淤泥為主，持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖，基樁選型為端承樁；平原片、丘陵片地質(zhì)以粘土為主，持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖和殘積層，根據(jù)地質(zhì)資料，當(dāng)粘土層較厚，下臥層為殘積土?xí)r，基樁選型為摩擦樁；當(dāng)粘土厚度足夠大，持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖，基樁選型為摩擦端承樁。東莞地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式如下：
?。?）對于摩擦樁，主要適用于較厚粘土層為主的地層，其關(guān)系式為：
Qu＝（1.0～1.15）Pze（L＜21m）
Qu＝（1.15～1.25）Pze（L≥21m）
?。?）對于端承樁，主要適用于樁尖持力層以標(biāo)貫值較高的強(qiáng)風(fēng)化為主的情況，其關(guān)系式為：
Qu＝（0.7～0.8）Pze（L≤14m）
Qu＝（0.8～0.9）Pze（14＜L＜21m）
Qu＝（0.9～1.0）Pze（L≥21m）
?。?）對于摩擦端承樁，主要適用于上部以軟性土層為主，下部以標(biāo)貫值較高的強(qiáng)風(fēng)化為主的情況其關(guān)系式為：
Qu＝（0.8～0.9）Pze（L≤14m）
Qu＝（0.9～1.0）Pze14＜L＜21m）
Qu＝（1.0～1.1）Pze（L≥21m）
以摩擦樁為主的樁取低值，以端承樁為主的樁取高值。對于各類砂層較厚的地層亦可分為摩擦樁、端承樁和摩擦端承樁，粉細(xì)砂、中砂層較厚的地層按摩擦樁考慮，粗砂層較厚的地層以及以礫砂為主的持力層按端承樁考慮。但根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及靜載結(jié)果，以粗砂、礫砂作為持力層的基樁單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值比以上相應(yīng)端承樁數(shù)值降低約25%。
6小結(jié)
工程實(shí)踐表明，靜壓樁豎向極限承載力與施工終壓力的關(guān)系地區(qū)性比較強(qiáng)。不同地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式可能不同。目前廣東地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式基本上適合廣東地區(qū)的使用。目前兩者關(guān)系的研究成果只適用于端承摩擦樁或摩擦端承樁，不適用于摩擦樁或端承樁，主要是由于總結(jié)兩者的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系時(shí)所采用的工程實(shí)例樣本所限，也從側(cè)面說明廣東地區(qū)的靜壓管樁大部分為端承摩擦樁或摩擦端承樁，這是與廣東地區(qū)的大部分地區(qū)基巖埋藏較淺情況是相符的。
[1]王離.靜壓樁豎向極限承載力與施工終壓力關(guān)系的研究[Z].廣東省標(biāo)準(zhǔn)《靜壓樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》編制組，2004年8月.
[2]黎志中.靜壓樁樁長、終壓力、極限承載力關(guān)系研究[A].98學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文集[C].廣東省土木建筑學(xué)會(huì)土力學(xué)與地基基礎(chǔ)學(xué)術(shù)委員會(huì)編輯出版，1998年.
[3]徐醒華.靜力壓樁在東莞地區(qū)的應(yīng)用及研究[J].廣東土木與建筑，2002年，第11期：17-20.
成功提示
錯(cuò)誤提示
警告提示
評論 （0）