静力法沉桩的压桩力与桩的极限承载力
静压桩终压力及单桩竖向承载力的相关性_pdf
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 8 000 kN ,可施 压直 径为 300～800 mm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 。
终止压桩瞬间出现的荷载 ,其每次出现持续的时间通 常仅 5～10 s,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 。
静压法与锤击法施工预制桩沉桩机理及承载力差异研究
静压法与锤击法施工预制桩沉桩机理及承载力差异研究通过工程实例分析，对静压法与锤击法两种沉桩方法造成的承载力差异进行了深入研究，探讨了在同一地质条件下静压法与锤击法施工预制桩其单桩承载力存在较大差异问题及解决对策。
标签：静压法锤击法预制桩承载力粉土液化沉桩机理[中圖分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-407-1在地基与基础工程施工中，预制桩由于具有效率高、成本低、质量好且桩体形状可根据设计需要灵活改变等特点，故被广泛应有。
目前国内常用的沉桩方法有静压法和锤击法，设计计算承载力时一般认为，在相同技术参数和地质条件下，两种沉桩方法得到的单桩极限承载力应该是一样的，但在实际工程施工中，检测数据证明存在较大的差异。
1工程实例1.1地质条件位于浙江杭州甲、乙两个工地，相互毗邻，建筑基础均采用预制管桩桩基，经取样检测，地层岩性为粉土，中密、中-低压缩性、接近-完全饱和状态。
1.2施工工艺和检测结果工地甲采用PC-600（100）预应力管桩静压法施工，桩长15.0m，桩端入土15.7m，沉桩后3天静载荷试验时加载到2565KN，沉降量为20.8mm，且承载力还有提高的空间。
工地乙采用PC-600（70）预应力管桩锤击法施工，桩长15.0m，桩端入土15.8m，沉桩后15天进行静载荷试验，普遍的极限承载力仅有1500-1700KN。
沉降量一般达到40mm以上，静置14天后再行复测，承载力亦无明显提高。
2工程佐证鉴于以上测试结果，笔者研究了一些具有可比性的预制桩单桩承载力的检测结果，发现采用不同的沉桩方法，单桩承载力差异明显的现象并不是特例。
例如江苏徐州某工地，施工区内地层17m以浅地段为稍密-中密状态的粉土，其下为中-低压缩性的粘性土。
设计桩基为预制桩，规格400mm×400mm，桩长15m，桩端入土18.5m，其沉桩方式一部分采用静压法施工，一部分采用锤击法施工。
静压桩的压桩力与承载力关系分析
静压桩的压桩力与承载力关系分析摘要：随着人类对环保意识的不断增强，静压法将逐渐取代锤击法，而静压预应力管桩具有能承受较大的负荷、质量稳定、造价低等优点，近年来在国内很多地区得到广泛应用，本文结合中山固莱尔阳光板有限公司厂房A,B工程静压桩桩基检测不合格问题，清楚静压桩的压桩力和承载力关系的重要性，分析静压桩施工的机理，探讨了静压桩的压桩力与承载力关系。
关键词：静压桩、压桩力；承载力引言：静压法施工是使用施工机械将混凝土预制桩压入土层中的一种施工方式，以这种方式进行施工的桩被称为静压桩。
与其它桩相比，静压桩的优点很多，诸如施工无振动、无噪音，适宜在精密仪器用房、危房及河口堤岸附近地区施工。
在施工过程中，可实时显示和记录压桩阻力，可对整个施工过程进行定量观察；还可以控制终压值，对单桩承载力进行预估。
一、清楚静压桩的压桩力和承载力关系的重要性静压预应力管桩（以下简称静压管桩）施工终压力和竖向极限承载力的关系是施工单位和设计单位十分感兴趣的问题，确定静压桩竖向极限承载力与施工终压力的经验公式主要有以下两种用途：一是在设计初步或开工前试桩阶段估算单桩竖向承载力特征值（作为辅助方法和补充手段）：已知桩的终压力（Pze）桩的入土深度及桩周土质情况，可以很快估算出该桩的竖向极限承载力（Qu），从而可求得该桩的竖向承载力特征值Ra；二是选择施工用的压桩机、确定终压控制标准（一种简便的初估手段）：已知桩的入土深度（根据工程地质资料预估）土质情况及桩的竖向承载力特征值，可很快求得需要的终压力，因此，弄清静压管桩施工终压力和竖向极限承载力的关系，对静压桩的进一步推广应用有着重要意义。
二、静压桩的压桩力与承载力关系由静压桩的沉桩机理及承载机理，静压桩的压桩力与极限承载力之间存在着某种数学关系。
据《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008[5]规定的方法，根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力的标准值，计算如下：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp（1）式中：qsik—桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；qpk—极限端阻力标准值；li—桩穿越第i层土的厚度；u—桩身周长；Ap—桩身截面积。
静力压桩
一、适用范围适用于软土、填土及一般粘性土层中应用，特别适合于居民稠密的地区沉桩，但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有2m的中密度以上砂夹层的情况。
二、施工准备2．1 技术准备1．认真熟悉图纸，理解设计意图，做好图纸会审及设计交底工作。
2．编制施工组织设计或施工方案，确定施工工艺标准。
3．针对工程基本情况，收集工程所需的相关规定、标准、图集及技术资料。
收集工程相关的水文地质资料及场区地下障碍物、管网等其他资料。
4．对现场施工人员进行图纸和施工方案交底，专业工种应进行短期专业技术培训。
5．组织现场管理人员和施工人员学习有关安全、文明施工和环保的有关文件和规定。
6．进行测量基准交底、复测及验收工作。
7．其他技术准备工作。
2．2 材料要求1．预制桩材料要求(1) 钢筋：静压法沉桩时最小配筋率不宜小于o．6％，主筋直径不宜小于φ4。
钢筋质量应符合设计和国家现行质量技术标准。
(2) 混凝土：混凝土强度等级不应低于C30。
2．静压预制桩施工材料要求(1) 钢板：应符合设计要求，一般宜用低碳钢。
(2) 电焊条：电焊条应符合设计及施工规范要求，一般宜采用E43型。
(3) 硫磺胶泥：配合比应通过试验确定。
其物理性能应达到设计和国家现行技术规范要求。
(4) 法兰的钢板和螺栓宜用低碳钢。
2. 3 主要机具设备1．压桩机械设备：常用的静力压桩机有YZY系列和ZYJ系列液压静力压桩机、DY-80型绳索式压桩机。
2．其他机械设备：轮胎式起重机、运输载重汽车等。
3. 辅助工具：钢丝绳吊索、卡环、撬杠、砂浴锅、铁盘、长柄勺、浇灌壶、扁铲、台秤、温度计等。
2．4 作业条件1．已排除桩基范围内的高空、地面和地下障碍物。
场地已整平压实，能保证打(沉)桩机械在场内正常运行。
雨期施工，已做好排水措施。
2．打桩场地附近建(构)筑物有防震要求时，已采取防震措施。
3．桩基的轴线桩的水准基点桩已设置完毕，并经过复查办理签证手续。
每根桩的桩位已测定，用小木桩或短钢筋打好定位桩，并用白灰做出标志。
论文范文：静压管桩单桩承载力及其与压桩力关系研究
论文范文：静压管桩单桩承载力及其与压桩力关系研究第1章绪论1.1 概述桩基是建筑基础的一种，属于深基础，它的作用是使上部结构的荷载能够通过它直接传递到较深处的坚硬、压缩性不大的土层或岩层，而不传递到上层的较为软弱的地层。
桩基础是一种非常古老的基础形式，它的应用可以追溯到一万两千年到一万四千年前。
那时，还没有水泥，聪明的人类就选择天然材料作为桩体，例如石桩和木头桩。
后来随着科技和工业的发展出现了水泥，并且钢筋混凝土得以应用，并在建筑行业开始流行，随之就出现了钢筋混凝土桩。
20时间前期，尤其是二战之后，桩基础的技术和理论成果有了迅猛的发展，而桩基础的研究和应用也就越来越广，出现了各种各样的桩型，包括各种管桩。
比如：预应力混凝土管桩、钢管桩等等。
随着科学技术的发展和桩基的广泛应用，人们对桩基础的设计、施工、承载机理以及桩与上部结构之间的关系有了比较系统、深入和客观工程实践经验与理论研究。
时至今日，桩基已经是基础工程的一个重要分支。
预应力混凝土管桩是在工厂制作然后运往施工现场进行施工的。
在生产工厂，利用预应力的先张法工艺与离心成型工艺生产预应力管桩，预应力管桩成型以后还要进行蒸压养护，最后形成预应力管桩成品，见图1-1至图1-4。
运抵施工现场后，可以通过静压的方法沉入地下，也可以通过锤击的方法沉桩，最后形成建筑物的深基础。
因为管桩在工厂制作，所以可以批量生产，规格尺寸准确误差小、成桩质量控制性强、节能、低碳环保、浪费少、充分利用资源。
如果现场采用静压法施工，可使施工现场整洁规范、施工文明、无噪声、无污染、施工所需劳动量少、机械化程度高、施工速度快、从而减低成本。
并且，预应力管桩具有强度高、单桩承载力高、耐久性可靠性都较高。
再加之现在城市生活对环境的要求，“静压”的工艺越来越受欢迎，因此，工程中对预应力混凝土静压管桩的应用越来越多。
1.2 预应力管桩特点预应力混凝土管桩具有鲜明的特点和优势，但与传统桩相比也有其不足，具体表现如下：预应力混凝土管桩的优势表现为：1.承载力高。
管桩施工各项要求
一、管桩的分类、原材料、构造和质量要求。
〔一〕管桩各部位的尺寸允许偏差应符合表一的规定。
表一：管桩的尺寸允许偏差与检查方法〔二〕管桩的外观质量要求应符合表二的规定。
表二：管桩的外观质量要求二、管桩根底施工〔一〕一般要求1、沉桩顺序应符合以下规定：1)沉桩顺序应在施工组织设计或施工方案中确定。
2)布桩较密集且距周边建(构〕筑物较远、施工场地较开阔时，宜从中间开场向四周进展；布桩密集、场地狭长、两端距建〔构〕筑物较远时，宜从中间开场向两端进展；假设布桩密集且一侧靠近建〔构〕筑物时，宜从毗邻建〔构〕筑物的一侧开场由近及远地进展。
3)宜先长桩，后短桩。
4)宜先大直径桩，后小直径桩。
5)宜先主楼(髙层)桩，后裙房〔低层〕桩。
6)宜先密距桩，后疏距桩。
7)管桩间距小于3.5倍管桩外径时，宜采用跳打。
2、施工用管桩在施打前应双控，即桩的混凝土强度应到达100%的设计强度，同时应满足锤击静压管桩混凝土龄期常温养护不小于28d和髙压釜养护管桩龄期不小于3d 的要求。
〔二〕装卸和堆放1、管桩装卸应符合以下规定：1〕管桩在装卸过程中应轻吊、轻放，保持平稳，防止碰撞。
2〕管桩单节长度经历算符合钩吊要求的，可以采用专用吊钩直接钩住管桩两端内壁水平起吊，吊绳与管桩夹角应大于45°。
对单节长度不符合钩吊要求的，应按设计要求的吊点进展吊运。
3〕施工时管桩长度不大于15m且符合"先张法预应力混凝土管桩"GB 13476规定的单节长度时，宜采用两点起吊。
2、管桩堆放应符合以下规定1〕堆放场地应平整坚实，堆放时应设垫枕防滑防滚，且排水良好。
2〕按不同规格、长度及施工流水顺序分别堆放。
条件许可时，可按工程进度及时分批供桩，防止二次搬运。
3〕管桩宜单层堆放，叠层堆放时，外径400 ~ 600mm的管桩不宜超过7层，外径700 ~ 1000mm的管桩不宜超过4层。
施工现场堆放不应超过2层。
4〕叠层堆放管桩时，应在垂直管桩长度方向的地面设置两道垫木，垫木应分别位于距桩端0.21倍桩长处，底层最外的管桩在垫木处塞紧以防滚动。
静压桩施工技术规程
静压桩施工技术规程一、静压法施工静压法施工是通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺。
由于这种方法具有无噪音、无振动、无冲击力等优点，适应今后岩土工程的要求；同时压桩桩型一般选用预应力管桩，该桩作基础具有工艺简明，质量可靠，造价低，检测方便的特性。
两者的结合便大大推动了静压管桩在广东地区的应用，使之有望成为广东今后桩基发展的主打产品。
人们在对《静压桩基础技术规程》千呼万唤的同时，也希望对静压桩的沉桩机理及工程实践中的应用有进一步的了解，本文为此作一介绍。
二、静压桩沉桩机理沉桩施工时，桩尖刺入土体中时原状土的初应力状态受到破坏，造成桩尖下土体的压缩变形，土体对桩尖产生相应阻力，随着桩贯入压力的增大，当桩尖处土体所受应力超过其抗剪强度时，土体发生急剧变形而达到极限破坏，土体产生塑性流动（粘性土）或挤密侧移和下拖（砂土），在地表处，粘性土体会向上隆起，砂性土则会被拖带下沉。
在地面深处由于上覆土层的压力，土体主要向桩周水平方向挤开，使贴近桩周处土体结构完全破坏。
由于较大的辐射向压力的作用也使邻近桩周处土体受到较大扰动影响，此时，桩身必然会受到土体的强大法向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻力的抵抗，当桩顶的静压力大于沉桩时的这些抵抗阻力，桩将继续刺入下沉。
反之，则停止下沉。
压桩时，地基土体受猛烈扰动，桩周土体的实际抗剪强度与地基土体的静态抗剪强度存有非常大差异。
随着桩的坠入，桩与桩周土体之间将发生相对剪切加速度，由于土体的抗剪强度和桩土之间的辊筒力促进作用，土体对桩周表面产生摩阻力。
当桩周土质较软时，剪切面出现在桩与土的接触面上;当桩周土体较硬时，剪切面通常出现在周边于桩表面处的土体内，粘性土中随着桩的坠入，桩周土体的抗剪强度逐渐上升，直到减少至重塑强度。
砂性土中，除松砂外，抗剪强度变化并不大，各土层促进作用于桩上的桩两端摩阻力并不是一个常值，而是一个随着桩的稳步下陷而明显增加的变值，桩下部摩阻力对沉桩阻力起至明显促进作用，其值可以占到浮桩阻力的50～80％，它与桩周处土体强度成正比，与桩的排钱深度成反比。
压桩力与桩竖向承载力的关系
压桩力与桩竖向承载力之间存在密切的关系。
压桩力是指在沉桩过程中，压桩机械为克服桩尖土层的冲剪阻力和桩周土摩阻力所施加给桩的静压力。
而桩竖向承载力是指沉桩完成后，该桩能保持正常使用（即稳定下沉量不超过容许值）时可承受的最大荷载。
具体来说，压桩力在沉桩过程中起到关键的作用，它是使桩能够贯入土层的主要推动力。
这种静压力的作用原理主要是通过克服土层的阻力，使桩能够逐渐进入土层。
压桩力并不是简单地随深度而递增，而是随着桩尖到达的土层所产生的抗冲剪阻力而浮动。
另一方面，桩竖向承载力主要来源于桩侧土的摩阻力和桩端土的支承力。
当沉桩完成后，这些力量将共同作用，决定桩能承载的最大荷载。
值得注意的是，单桩竖向承载力标准值是沉桩结束后，桩周土体产生因结后，满足上部结构要求所能承受的最大荷载。
虽然压桩力和单桩竖向承载力都是衡量桩稳定性的重要指标，但两者具有不同的性质和作用原理。
压桩力主要是一种破坏土层的极限荷载，而单桩竖向承载力则主要利用上层支承力和摩擦力的容许荷载。
因此，在具体的工程实践中，需要根据实际情况和设计要求，综合考虑两者的影响，以确保桩基工程的稳定性和安全性。
浅析静压桩终止压力与单桩极限承载力设计的联系
浅析静压桩终止压力与单桩极限承载力设计的联系摘要：在建筑领域中桩基础已有近百年，并逐渐趋向于成熟。
但是我国现行的《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008），对于桩基施工过程中的动态分析几乎没有涉及。
对于静压桩工艺施工预制桩而言，很多技术人员仍然认为沉桩力（过程力或终止压力）与桩的极限承载力之间存在必然的数学关系。
关键词：静压桩；单桩极限；承载力设计前言我们从静压桩施工基本原理及单桩极限承载力恢复的基本条件入手，对黄河三角洲软土地区某高层住宅桩基施工过程中存在静压桩终止压力不足的情况进行了理论分析和试验验证，得出了静压桩终止压力与单桩的极限承载力之间的关系，从而为该建设项目的优化设计提供了理论基础。
1工程概况黄河三角洲软土地区某高层住宅项目，共计18栋高层住宅，地下1层，地上最低的9层，最高的17层，总规划建筑面积约16万m2。
基础采用预制钢筋混凝土管桩PHC－A400（95），PHC－A500（110），桩长度有多种，其中最长的为25m，最短的为22m，采用静力压桩方案。
在施工刚开始时发现静压桩终止压力小于单桩的设计极限承载力标准值，部分小于单桩的设计极限承载力标准值的85%，故暂停施工。
按以往工程经验和惯例，多采用加长桩长的方式以确保单桩的设计极限承载力，一般加长长度为3～5m。
综合考虑桩－土共同作用的时效性，认为在饱和软土中单桩极限承载力在沉桩完成后会有一定程度的增长，通过理论分析计算和现场单桩极限承载力试验，确定了不改变桩长而是充分利用桩的恢复力以保证单桩极限承载力的方案。
2问题的提出项目所处场地属河流冲积平原，地势平坦，土层层序清楚且厚度较为均匀，按以往的工程经验，压桩力一般均在单桩的设计极限承载力以上。
结合本工程实际情况，有如下问题需要分析研究：（1）静压桩终止压力能否代表单桩的设计极限承载力？若不能代表，终止压力过小说明了什么问题？（2）静压桩终止压力与单桩的实际极限承载力是否存在一个与时间有关的函数关系？（3）考虑时间效应时，单桩的实际极限承载力能恢复多少？能否达到单桩极限承载力标准值以上？2.1两个基本概念在分析问题之前需明确两个基本的概念，即静压桩的沉桩力和单桩极限承载力。
桩的承载力检测方法
桩的承载力检测方法桩的承载力检测是指通过一系列工程测试和试验，来评估桩的承载能力和稳定性，以确保桩在施工和使用过程中的安全可靠性。
常用的桩的承载力检测方法包括静载试验、动载试验、静力触探试验和钻孔灌浆试验等。
下面将详细介绍这些方法。
1. 静载试验：静载试验是常用的桩的承载力检测方法之一。
该方法通过加载预定的静力荷载，来测定桩在负荷作用下的沉降和反力。
静载试验主要有两种形式，即侧向静载试验和端阻力静载试验。
侧向静载试验通常用于测定桩的水平承载能力。
测试时，通过向桩施加侧向水平力，记录桩的侧向变形和水平力。
侧向静载试验结果能够衡量桩在侧向荷载条件下的承载能力。
端阻力静载试验是测定桩的端承载力的常用方法。
试验中，通过施加垂直荷载于桩的顶端，记录桩的沉降和反力。
根据沉降和反力曲线的特征，可以计算出桩的承载力。
2. 动载试验：动载试验是一种较为直接且经济有效的桩的承载力检测方法。
该方法通过施加冲击荷载于桩身，记录桩在冲击荷载下的响应，来评估桩的承载能力。
动载试验适用于各种类型的桩，如沉桩、钻孔灌注桩等。
动载试验一般分为冲击桩试验和振动桩试验两类。
冲击桩试验是通过冲击或打击装置，向桩身施加冲击荷载，观测桩身的振动反应，从而获取桩的动力特性和承载能力。
振动桩试验则是通过施加振动装置，向桩身施加振动荷载，记录桩身的振动参数，来评估桩的承载性能。
3. 静力触探试验：静力触探试验是一种快速、经济的桩的承载力检测方法，适用于各种类型的桩。
该方法通过探针向桩体施加静力荷载，并记录探针在穿越土层和桩中的阻力。
通过解析土层和桩的阻力变化曲线，可以评估桩的承载能力。
在静力触探试验中，一般使用钢制探头，通过液压或机械装置向桩体施加荷载。
根据探针在穿越土层和桩中的阻力变化，可以判断桩的桩底形状、桩端阻力和桩身摩阻力等参数，进而推算桩的承载能力。
4. 钻孔灌浆试验：钻孔灌浆试验是一种常用的桩的承载力检测方法，特别适用于灌注桩和钻孔桩。
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静力法沉桩的压桩力与桩的极限承载力刘俊龙(福建省建筑设计研究院 福州 350001) 摘 要:通过两个工程及266根不同桩径、不同桩长,采用静力法沉桩的压桩力与极限承载力的对比分析,探讨静力法沉桩中,位于不同持力层中桩的终压力与极限承载力的关系及桩的恢复力与入土深度的关系,并提出估算沉桩阻力的近似方法,其结果将为静压桩设计及施工提供有益的参考。
关键词:静力法沉桩 压桩力 极限承载力THE PI LE DRIVING PRESSURE AN D THE U LTIMATE BEARING CAPACIT YOF PI LE DRIVING B Y STATIC FORCELiu Junlong(Fujian Architectural Design and Research Institute Fuzhou 350001)Abstract :Based on tw o projects and tw o hundred and sixty six static pressed piles with different section and different length ,the relationship between the final driving force and the ultimate bearing capacity of pile and that between the recovering pressure and the driving depth of pile are discussed.Als o ,an approximation to estimating the pile driving resistance is put forward.K eyw ords :driving pile by static force pile driving pressure ultimate bearing capacity作 者:刘俊龙 男 1968年4月生 高级工程师收稿日期:2004-08-200 前 言静力法沉桩主要指在钢筋混凝土预制桩、PHC管桩、钢管桩等桩基施工中,采用中压式、箍压式、前压式等静力压桩工艺,将桩沉入到预定土层中。
该法具有施工速度较快,振动小,噪音小,压桩费用较低,对周围环境影响较小的优点,在桩基工程中的使用量越来越大。
在静压桩施工中,终止沉桩时的压桩力是重要的指标,设计单位也往往以压桩力大小作为终止沉桩的控制标准,有些尚要求沉桩的终压力不小于设计的极限承载力。
这对大部分桩基是偏于安全的,但也有些桩安全度则可能不足。
静压桩的终压力与桩的极限承载力关系如何,以下通过具体工程的实测数据,对其相关关系做进一步分析。
1 静压桩的压桩力与桩的极限承载力的区别压桩力是沉桩过程中使桩贯入土层所需的“动”压力,它包括桩端土动阻力及桩侧土的滑动摩阻力。
沉桩过程中因桩周、桩端附近土体受到挤压、扰动而产生较高的超孔隙水压力,发生软化(粘性土)或稠化(粉土、砂土),土体抗剪强度降低,桩侧土体的摩阻力较静阻力大大降低,从而有利于桩的连续贯入。
当土层强度较高时,沉桩阻力往往以桩端阻力为主。
压桩力是一种“动”阻力,反应桩周、桩端土体对桩的动态支承能力。
桩的极限承载力是在桩周、桩端土体中的超孔隙水压力消散,受扰动的重塑土重新固结,强度恢复后,在竖向荷载作用下,桩不发生稳定失稳或桩顶沉降量不超过某一数值所对应的承载力,是反应土体对桩支承能力的“静止”阻力。
文献[1]表明,软土或粘性土中,在沉桩过程中桩侧土阻力降低,桩端阻力也降低,一般为静止阻力的013～110倍,但当粘性土中有砂夹层(或在砂砾石层中),沉桩时与处于纯粘性土中的桩相比将会显著增大桩端阻力,其增大值可达50%～100%,因此,压桩力与桩的极限承载力概念不同,性质不同,数值大小也不同,两者不可进行简单等同。
静压桩沉桩阻力主要由桩侧动摩阻力及桩端动阻力构成,总体上可将静力法计算桩承载力的理论公式进行修正后得到,由式(1)估算。
P =βU Σl i q s i k +αq pk A P (1)式中 P ———压桩力,kN ;46 Industrial C onstruction V ol 135,N o 12,2005工业建筑 2005年第35卷第2期 U———桩身截面周长,m;l i———桩穿越第i层土的厚度,m;A P———桩端截面积,m2;q s i k———桩侧第i层土的极限侧阻力,kPa;q pk———桩端土的极限端阻力,kPa;β———静压沉桩时的桩侧土摩阻力系数;α———静压沉桩时的桩端土端阻力系数。
2 工程实例分析标贯试验是岩土工程勘察中最常用方法之一,标贯击数N值的大小反应土体强度高低。
桩侧摩阻力、桩端阻力大小随标贯击数增大呈非线性增长,并具有较好的对应关系,文献[2]通过大量的统计分析,得出用标贯击数估算预制桩单桩极限承载力的经验公式如下:Q uk=UΣl i q s i k+q pk A P(2)式中 Quk———桩的极限承载力,kN;q s i k———第i个标贯点标贯击数估算的桩侧土极限侧阻力,kPa;q pk———用标贯击数估算的极限端阻力,kPa。
q s i k、q pk按式(3)～式(6)计算:砂土q s i k=140th N s i30+0107(3)q pk=12000th N p25-0105(4)粘性土q s i k=130th N s i24+0105(5)q pk=8000th N p25-011(6)式中 Ns i———桩侧第i个标贯点的标贯击数;N p———桩端附近土层标贯击数,取桩尖以上和以下各4D范围内(D为桩径)标贯击数平均值。
因此,可通过试桩桩侧、桩端土层的标贯成果,求得静压法沉桩过程中不同深度处桩的极限承载力,并与相应深度的压桩力进行对比。
211 粘性土中压桩力与承载力福州某工程1,基础采用<500PHC预应力管桩,桩端持力层为残积土,采用静压法沉桩,场地内试桩位置附近土层如下:1)杂填土,厚度116～212m,标贯击数N=3～4击;2)粘土,厚度0～114m,N=3～5击;3)淤泥,厚度116～314m,N=1～2击;4)粉质粘土,厚度316～319m,N=5～11击;5)坡积土,厚度115～211m,N=12～16击;6)残积土,厚度2114～2413m,标贯击数N=5～43击,呈上小下大。
利用试桩附近钻孔的标贯试验成果,根据式(2)～式(6)计算单桩极限承载力,52号桩(桩入土深2910m)及103号桩(桩入土深3310m)沉桩过程中的实测压桩力P及计算的单桩极限承载力Quk与桩入土深度关系见图1。
QukΠP随深度变化结果见图2。
1-52号桩压桩力;2-52号桩极限承载力;3-103号桩压桩力;4-103号桩极限承载力图1 粘性土中压桩力或承载力与桩入土深度关系1-52号桩;2-103号桩图2 粘性土中Q ukΠP与桩入土深度关系比较结果表明,桩的极限承载力随深度变化的规律与压桩力随深度变化的规律相似,在深度6m以内,粘性土中桩的极限承载力Quk小于压桩力P, Q ukΠP在01473～110间,深度大于6m以后,粘性土中的极限承载力Quk大于压桩力P,QukΠP在110～3127间,平均值为2123,该值大小随深度变化而波动,反应出土体强度及压桩速率变化及接桩停歇等的综合影响。
根据实测压桩力按公式(1)进行反算,桩侧摩阻力折减系数β=013～014,桩端土端阻力系数α=0150～0170。
56静力法沉桩的压桩力与桩的极限承载力———刘俊龙212 砂性土中压桩力与承载力福州某工程2,基础采用<500PHC 预应力管桩,桩端持力层为细中砂,采用静压法沉桩,场地内试桩位置附近土层如下:1)填砂,厚度411～413m ,N =3～16击;2)淤泥夹砂,厚度119～214m ,N =4～8击;3)中砂,厚度815～1112m ,N =9～16击;4)淤泥质土夹砂,厚度818～1217m ,N =4～22击;5)粉质粘土,厚度014～210m ,N =5击;6)细中砂,厚度20～22m ,N =13～35击。
利用桩附近钻孔的标贯试验资料采用式(2)～式(6)计算单桩极限承载力,89号桩(桩入土深3710m )及90号桩(桩入土深4513m )沉桩过程中的压桩力P 及极限承载力Q uk 与桩入土深度关系见图3。
Q uk ΠP 随桩入土深度变化的曲线见图4。
1-89号桩压桩力;2-89号桩极限承载力;3-90号桩压桩力;4-90号桩极限承载力图3 砂性土中桩的压桩力和极限承载力与桩入土深度关系1-89号桩;2-90号桩图4 砂性土层中Q uk ΠP 与桩入土深度关系比较结果表明,桩的极限承载力随深度变化的规律与压桩力随深度变化的规律相似,在深度10～14m 以内,砂性土中的极限承载力Q uk 小于压桩力P ,Q uk ΠP 在01194～110间,深度大于10～14m 以后,砂性土中的极限承载力P uk 大于压桩力P ,Q uk ΠP 在110～1160间,平均值为1123,该值总体上没有随深度增大而增大的现象。
根据实测压桩力按式(1)进行反算,桩侧摩阻力系数β=016～018,桩端土端阻力系数α=0180～112。
3 静压桩的恢复力静压桩的恢复力指桩的极限承载力与终止压桩力的比值。
从以上分析知,因为静压沉桩过程中桩侧阻力降低,因此多数情况下,桩的极限承载力大于静压桩的终压力。
桩侧、桩端土强度恢复,是由于桩周、桩端土超孔隙水压力消散,土体重新固结,强度得以提高。
因为不同土类超孔隙水压力的消散速率差异很大,孔隙度较大的砂类土、砾卵石类土中孔压消散很快,土体强度一般在几十分钟到几天内就能大部分恢复,而排水效果差的粘性土,强度一般则需几十天到几年才能慢慢恢复,即粘性土中的桩承载力具有较强的时效性[3],因此,不同土中桩的恢复力是不同的,该值还与桩侧、桩端土的土体结构、组成及压桩速率、压桩及试桩间歇时间等有关。
下面通过收集到的266根位于不同持力层,桩长211～5119m ,桩径200mm ×200mm ～500mm ×500mm 或<400～<500的静压预制桩的实测压桩力及极限承载力结果,对桩的恢复力进行分析。
以下压桩力特指终止沉桩时的压桩力,由于压桩过程中若在间隔一时间后进行复压,压桩力将有不同程度的提高[4],因此,本次统计的压力值特指连续沉桩过程中“初压值”,由压桩机上经标定后的压力表换算测得,桩的极限承载力根据桩的静载荷试验确定。
当载荷试验结果能判定桩的极限承载力(按(G B50007-2002)[5]附录Q 中的相关标准确定)时,直接取用测定的极限承载力。