静压桩终压力及单桩竖向承载力的相关性_pdfVIP专享VIP免费

第28卷第5期2006年9月南京工业大学学报JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.28No.5Sep.2006静压桩终压力及单桩竖向承载力的相关性蒋跃楠,韩选江(南京工业大学土木工程学院,江苏南京210009)摘要:以苏南软土地区的静压桩施工实测资料为依据,着重分析了静压桩的终压力与单桩竖向承载力之间的相互关系,并按照静压桩的入土深度,提出两者之间的相关性估算方法,为静压桩的安全、合理施工提供参考。关键词:静压桩;终压力;单桩竖向承载力3中图分类号:TU47311+3文献标识码:A文章编号:1671-7643(2006)05-0063-04近年来,随着新型静力压桩机械的投入使用,无噪音、无振动、无污染的静压施工法得到很快发展,特别在地下水较丰富的沿海地区十分普及[1]。静压桩的施工机械经过多年发展,最大压桩力已达8000kN,可施压直径为300～800mm的预应力管桩[1]。静压桩已用于建造20层以上的高层建筑,目前,静压桩已成为一种广泛使用的桩基类型。但在静压桩的设计与施工中,仍有许多问题需要解决,如单桩竖向承载力的分析研究一直是该类型基础的难点问题[2-3]。笔者以苏南软土地区的静压桩基工程为例,通过理论与实际相结合,研究了静压桩的终压力和单桩竖向承载力的相关性,提出根据终压力和桩入土深度推算静压桩单桩竖向承载力的方法,为同类型桩基的设计和施工提供参考。1终压力与单桩竖向极限承载力的关系当预制桩在垂直静压力作用下沉入土层时,桩周土体会发生剧烈的挤压扰动,土中孔隙水压力急剧增大,桩周一定范围内的土体将产生重塑区,使土的抗剪强度显著降低,桩身连续向下贯入。沉桩阻力是沉桩过程中压桩机械为克服桩尖土层的冲剪阻力和桩周土摩擦力所施加给桩的“准静压力”。称它是准静压力,是因为这种静压力是相对于动力打桩而言,该压桩力对桩体施压缓慢,无明显冲击。实际上,压桩时桩身一直做较低速的运动。而终压荷载是桩尖达到持力层终止压桩时出现的最终静压力。终压力是终止压桩瞬间出现的荷载,其每次出现持续的时间通常仅5～10s,终压力主要由桩侧土体的滑动摩擦力和桩端持力层处土体的抗冲剪阻力构成。桩的竖向承载力是桩侧土体提供的侧摩阻力和桩端持力层提供的端阻力之和,是桩抵抗由上部结构传来的长期作用荷载的能力。当竖向荷载逐步施加于单桩桩顶时,桩身上部受到压缩而产生相对于桩周土体的向下位移,与此同时,桩身侧表面受到土的向上摩阻力的作用,桩身荷载通过摩阻力传递给桩周土层;随着荷载的增加,桩身的压缩量和位移增大,桩身下部的摩阻力随之逐步发挥出来,从而将部分荷载传递给桩端土层,并使其压缩和产生端阻力。如果桩顶荷载继续增加,桩端持力层土体将大量压缩和塑性挤出,此时桩端阻力达到极限破坏,静压桩所承受的荷载就是极限承载力。一方面,静压桩的终压力与单桩承载力是两个不同的概念。土层分布与土质情况、桩的类型及截面尺寸、桩长、排水条件的不同,导致终压力与单桩承载力之间的关系是个变数。如果桩身长且桩周土体抗剪强度恢复充分,其对桩侧表面提供的侧摩阻力远大于滑动摩擦力,该静压桩的极限承载力将大于施工终压力值;对于短桩而言,特别是长度为5～8m超短桩,考虑到地面以下8倍桩径范围内桩周侧摩阻力得不到充分发挥,桩侧提供的侧摩阻力很小,桩的承载力主要由桩端阻力和桩端进入持力层深度范围内的侧摩阻力提供,该类型静压桩的极限承载力将小于终压力值。3收稿日期:2006-04-18作者简介:蒋跃楠(1969-),女,江苏宜兴人,工程师,硕士生,主要研究方向为桩基基础,现在江阴职业技术学院工作;韩选江(联系人),教授,E2mail:limingjiangsu@126.com另一方面,静压桩的终压力与单桩承载力又是密切相关的。承载力是在终压力的基础上,经过触变恢复和固结时效发展,在桩周土未达到充分固结恢复之前的承载力,称为广义承载力[4]。从这个意义上说,终压力是零时刻的广义承载力,而不同时刻的广义承载力都收敛于桩的真实极限承载力。目前,已大致掌握两者的定性关系,即桩型及终压力值相同的桩,其极限承载力要综合考虑桩长、桩周土的灵敏性、桩端土条件等多项因素,一般来说,桩越长则极限承载力越高;而极限承载力要求相同的同桩型的桩,终压力大小的控制要综合考虑地质条件、桩长等因素,一般来说,桩越短则终压...