地基處理預應力管樁終壓值與單樁極限承載力的關系

1、地基處理預應力管樁終壓值與單樁極限承載力的關系【摘要】根據(jù)對預應力管樁施工參數(shù)的分析和探討，靜壓樁機終樁壓力值一般情況下與單樁 極限承載力存在一定的差異，通過對兩者之間的關系進行理論分析，得出花崗巖殘積層中終 樁壓力和極限承載力間關系，對在該區(qū)域靜壓樁施工有一定的指導意義?！娟P鍵詞】預應力管樁；終樁壓力；單樁極限承載力【中圖分類號】TU470【文獻標識碼】A【文章編號】1002-8544（2017）04-0225-02一 、八刖言深圳前海地區(qū)始地貌為濱海灘涂及濱海潮間帶，該區(qū)域地基處理主要為淤泥層和粘土層，淤 泥多含有機質，呈流塑狀態(tài)，粘土層承載力較低，均無法直接作為路基基礎持力層。該區(qū)域由大

2、規(guī)模人工填海形成。表層分布有人工填土及人工填石層，其下部分布有海陸交互 沉積層的淤泥，第四系全新統(tǒng)沖洪積層粘土，第四系中更新統(tǒng)殘積層，該層土為砂質粉質粘 土，為混和花崗巖的殘積土。下伏基巖為加里東期全強風化混合花崗巖。試樁施工參數(shù)根據(jù)地基處理要求，采用預應力管樁施工，單樁承載力為640KN，符合地基承載力不小于 200Kpa，樁徑400，有效樁長10m，樁間距為2.2m，樁頂鋪設300厚碎石褥墊進行處理。有 效樁長進入淤泥層0.8m，粘土層2.5m，砂質粉質粘土殘積層6.7m。根據(jù)要求，按照單樁承載力特征值的2.2倍壓力值即1410KN壓力進行控制施工?，F(xiàn)場施工采用300噸靜力壓樁機進行靜壓施

3、工。在正式施工刖，現(xiàn)場進行了試樁施工，采用 10m樁進行施工，樁機終樁壓力值為830KN，未達到2.2倍單樁承載力特征值。調整樁長15m后，樁機終壓值為為1600KN，達到設計要求，樁長進入殘積層11.7m。但現(xiàn)場施工中發(fā)現(xiàn)，對于已經施工完畢的10m預應力管樁，24小時后進行復壓，其單樁承 載力可達到240KN。對于15m長預應力管樁，24小時復壓后其單樁承載力可超過靜壓樁機 最大油缸壓力3000KN，遠大于設計計算單樁豎向極限承載力。根據(jù)復壓結果，樁機油缸壓力值均遠大于設計計算的單樁承載力極限值。靜壓管樁終樁壓力值和單樁極限承載力之間的關系終樁壓力為靜力壓樁過程中樁尖進入持力層后的最大靜壓力

4、，其反應了土層在豎向壓力下發(fā) 生刺入破壞的極限荷載，主要反應了抵抗樁端土層的沖剪阻力及樁身的滑動摩擦側阻力。而 單樁豎向極限承載力為壓樁完畢后，樁周土回彈恢復后，可承受的最大豎向荷載。是樁側極 限摩阻力與樁端極限端阻力之和。前者為終樁時出現(xiàn)的瞬間荷載，其持續(xù)時間一般為幾秒，后者為承受上部建筑結構傳遞的最 大荷載，是能夠承受長期荷載的能力。因為兩者從本質上的不同，最終決定了其在壓力值上 的差異性。因為地層樁長等差異性，兩者之間的關系并不完全相似，但是根據(jù)大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 兩者之間也存在一定的關系。當靜壓樁機將預制樁垂直向下壓入粘性土層時，樁周邊土體開始發(fā)生劇烈的擾動和擠壓，土 體中的孔隙水壓快速增

5、加，從而使得樁周土體發(fā)生一定范圍的重塑，其抗剪強度迅速下降， 在這種情況下，樁身易于下沉，此時樁機壓力主要用來克服向下穿透土體時的沖剪阻力，同 時根據(jù)壓樁過程的油壓表數(shù)據(jù)，此時壓力并不是隨著樁身入土深度加大而增加，而是隨著樁 尖土體的密實程度等因素發(fā)生不同程度的大小波動，隨著土層性質的不同，油缸壓力發(fā)生強 烈變化，當土層性質相同時，油表讀數(shù)趨向于穩(wěn)定。由此可以判斷，樁身側阻力此時很小， 油壓表讀數(shù)主要反映的是樁尖端阻力的變化。如果此時終止壓樁，隨著時間的增加，樁周范 圍的土體因擠壓重塑二增加的孔隙水壓力開始逐漸減小恢復，土體重新發(fā)生固結，其抗剪強 度也開始逐漸增加，因為擠壓效應，其抗剪強度甚至

6、會超過原土體強度。土體抗剪強度完全 恢復或區(qū)域平穩(wěn)后，此時的抗剪強度才是樁身獲得的最終極限承載力。，同時根據(jù)大量的工程資料表面，在粘性土中樁長較大的預應力樁，其追終得極限承載力比其 終樁壓力高。在砂層中進行靜壓樁施工，因砂層的滲透系數(shù)一般比較大，樁尖在擠壓下沉的過程中，其樁 尖的孔隙水壓力消散較快，此時壓樁力會隨著樁尖土層性質的不同而發(fā)生變化，同時在相同 土層中，樁身摩阻力也會隨著下沉深度的增加而增大，當砂層無法被樁尖壓穿時，在樁機荷 載作用下，砂層顆粒趨于密實，其顆粒間的咬合力與樁機壓力形成動態(tài)平衡，當樁機壓力卸 載后，砂曾顆粒間重新排布，使得樁端的承載力和樁身的摩阻力相對減小，此時的樁的豎

7、向 極限承載力通常會小與樁機的終樁壓力由此判斷，當樁長較短時，其樁周土體恢復后對樁的豎向極限承載力影響越小，樁側總摩阻 力對于樁身承載力貢獻較小，其終樁壓力相對于樁身極限承載力差異有限。相反，當樁長較長時，其樁周土恢復后對樁身承載力貢獻較大，終樁壓力相對于樁身極限承 載力也會呈現(xiàn)較大的差異。根據(jù)前海預應力管樁試樁施工參數(shù)，樁長進入粘土或者花崗巖殘積層中大于5m的端承摩擦 樁或者摩擦端承樁，Quk=(1.82.3)Rsm式中Quk靜壓樁單樁豎向極限承載力標準值；Rsm-靜壓樁的終壓力值。土體抗剪強度的這種恢復特性在粘性土層中對提高樁的承載力可以加以利用。通過靜力壓樁 機對工程樁的復壓，根據(jù)終壓值和復壓值的不同，可大致計算出兩者的比值，從而可以調整 樁的承載力設計值，或調整施工樁長，以達到既保證樁的設計承載力又節(jié)約工程造價的目的。參考文獻孟金濤.靜壓管樁抗壓承載力特征值與終壓力關系的探討J.城市建設理論研究:電子 版,2013(14).蔣躍楠，韓選江.靜壓樁終壓力及單樁豎向承載力的相關性J .南京工業(yè)大學學報(自科 版),2006,28(5):63-66.3黃贊.靜壓樁終壓力的確定及其意義J .建筑技術,2002, 33(3):184-