（岩土工程专业论文）钻孔灌注桩后压浆技术的理论分析及试验研究.pdf

摘要 传统的钻孔灌注桩在施工过程中会导致桩底沉渣和桩侧泥皮等固有缺陷，造成桩的 承载力显著降低。后压浆技术是一种比较新的提高桩基承载力的施工技术，它可以有效 的消除桩底沉渣和桩周泥皮的不利影响，降低桩顶沉降，改善桩的承载力性能。 本文在调研国内大量压浆资料的基础上，总结了压浆技术的加固机理、阐述了后压 浆技术通过压密、渗透、劈裂、填充等作用，改善桩端、桩周土体的物理力学性质及影 响压浆的各种因素，并对压浆过程中出现的串浆、冒浆等质量事故进行分析、探讨，进 而提出防治措施。利用桩侧阻力强化效应解释了对桩端、桩侧压浆来提高单桩极限承载 力的可行性。同时，结合压浆工程实例与压浆后的实测试验数据，讨论压浆前与压浆后 各层土极限侧阻力的变化规律，分析了试桩工程中影响压浆桩承载力的原因。工程试桩 的结果表明：后压浆不仅能够大幅提高桩基的承载能力，并使桩侧摩阻力极限值成倍提 高，而且能够大幅降低桩顶沉降量，降低的幅度高达5 0 9 6 。通过压浆前、后侧阻力数据 的对比变化，分析计算出合理的工程桩桩长，得到很好的经济效益。 通过对试验结果的分析，对工程桩的设计、施工和后压浆的施工作出一些建议。最 后，对论文的成果进行了总结，并指出了论文不足之处，本论文的研究成果希望能够对 以后的工程起到一定的指导意义。 关键字：钻孔灌注桩；后压浆技术；强化效应；静载试验：灰色系统；极限承载力 a b s t r a c t s o m ed r a w b a c k ss u c ha ss e d i m e n t a t i o no nt h eb o a o mo fp i l e sa n dm u da r o u n dt h es h a f t a r i s ef r o mt r a d i t i o n a lc o n s t r u c t i o nt e c h n i q u eo fb o r e d p i l e t h o s ed i s a d v a n t a g e sw i l lb e r e d u c e p i l e7 sb e a r i n gc a p a c i t yn o t a b l e l y p o s t g r o u t i n gt e c h n i c a li sab r a n d - n e wc o n s t r u c t i o nt e c h 。 n i q u eo ni m p r o v et h ep i l ef o u n d a t i o nb e a r i n gc a p a c i t y i tc a nb eo v e r c o m et h o s ed i s a d v a n t a g e s a n di m p r o v et h ep i l e sb e a r i n gc a p a c i t y b a s eo ni n v e s t i g a t i n ga n ds t u d y i n gm a s s i v el i t e r a t u r ei nt h ed o m e s t i c ，t h ea r t i c l e s u m m a r i z e ds t r e n g t h e nt h e o r ya n dt h ef a c t o ro fe f f e c ta b o u tp o s t - g r o u t i n gp i l e ，d i s c u s s e dt h e f a c t o r so fh o w p o s t g r o u t i n gt e c h n i q u ei m p r o v e st h ep h y s i c a la n dm e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i c s o ft i pl a y e ra n dl a t e r a ls o i lo ft h ep i l es q u e e z i n g ，f e e d i n g ，s p l i t t i n g ，r e p l a c i n ga n dp r o b l e m ss u c h a sc h a n n e l i n ga n ds l u r r ye m i t t i n ge t c t h e np r o p o s e ds o m ec o r r e s p o n d i n gp r e c a u t i o n s u s e d t h es k i nf r i c t i o no fp i l eh a s s t r e n g t h e n i n ge f f e c t t o e x p l a n a t e t h ef e a s i b i l i t yw h i c h p o s t - g r o u t i n g c a l la d v a n c ep i l e sl i m i tb e a r i n gc a p a c i t y i nt h es a m et i m e ，t h r o u g ht h e p o s t - g r o u t i n gp r o je c tp r a c t i c ea n dt h ed a t ao ft e s t s ，d i s c u s s e dt h a tt h er u l eo fv a r i o u ss o i ll a y e r l i m i tf r i c t i o nr e s i s t a n c ew h i c ho c c u r r e db e f o r eg r o u t i n ga n da f t e rg r o u t e d ，a n a l y z e dt h ef a c t o r w h i c hi n f l u e n c et h es u p p o r t i n gc a p a c i t yo ft h ep o s t - g r o u t i n gp i l e t h er e s u l to ft e s tp i l e ss h o w t h a tp o s t - g r o u t i n gp i l en o to n l yc a na d v a n c ep i l e sl i m i tb e a r i n gc a p a c i t ya n dd e c r e a s i n go f s e t t l e m e n t ，b u ta l s om a d es k i nf r i c t i o ni n c r e a s eb ys e v e r a lt i m e sa n dr e d u c es e t t l e m e n t a m o u n t so nt h et o po fp i l e s o nt h eb a s i so fs t a t i cl o a d i n ge x p e r i m e n t ，t h es e t t l e m e n tc a n r e d u c et o5 0 t h r o u g ht h ed a t ac o n t r a s t ，a n a l y z e dr e a s o n a b l el e n g t ho fp i l e ，g e t t e dav e r y g o o de c o n o m i ce f f e c t t h r o u g ha n a l y s i st o t e s tr e s u r ，m a k es o m es u g g e s t i o n st op r o j e c tp i l e sd e s i g n ， c o n s t r u c t i o na n dp o s t g r o u t i n gc o n s t r u c t i o n a tl a s t ，t h i sp a p e rs u m su pt h ec o n c l u s i o n sa n d d e f e c t s h o p i n gt h ep a p e r sc o n c l u s i o n sc a ng e tu pt oc e r t a i ng u i d i n gs i g n i f i c a n c ef o rt h e p r o j e c t k e y w o r d s ：d r i l l i n gh o l ep o u rp i l e ；p o s t - g r o u t i n gt e c h n i q u e ；s t r e n g t h e n i n ge f f e c t ； s t a t i cl o a d i n ge x p e r i m e n t ；g r e ys y s t e m ；u l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t y i i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究已经 做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式表明，本论文中不包 含任何未加明确注名的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 l 论文作者虢嚣印p 7 年钥姗 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务工作，知识产权归属学 校。学校享有以任何形式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 铷签名：彳缸 ，l - 驭 哲 一 ， 降水 长安大学硕士学位论文 1 1 前言 第一章绪论 桩基础在我国的应用可追溯到距今约6 0 0 0 - 7 0 0 0 年的新石器时代【1 1 。浙江余姚河 姆渡文化遗址出土的木桩和木结构遗存经测定，浅层距今约6 0 0 0 年，深层距今约7 0 0 0 年，是迄今发现的规模最大，也最具典型意义的木桩遗存。公元前2 0 6 年到2 0 0 年，我 们的祖先在桥梁建设上就有使用木桩基础的记载，到了宋朝，桩基技术逐渐成熟【2 1 。随 着社会发展的日新月异，桩基有了很大的变化，特别是近代，桩基础从型式到工艺和规 模都有了飞跃的发展，桩型也发展成有钻孔灌注桩、人工挖孔桩、钢筋混凝土预制桩、 爆扩桩等多种桩型，与此同时，桩形也呈多样化发展趋势，例如：管桩、方桩、三角桩、 多边桩、h 形、锥形桩、蒜头形、梨形等已在我国迅猛发展。 在钻、冲孔灌注桩成桩后实施压浆，是2 0 世纪9 0 年代兴起的在基础工程中综合应 用多种工程技术的典型代表。该技术取得了消除桩底沉渣隐患，改善桩端和桩侧土性质， 对于提高桩基承载力，减少桩顶沉降有着明显的作用效果。 1 2 桩的分类及桩基础的独特功能和作用【3 】 1 2 1 桩基础的定义 桩是将承台荷载( 竖直的和水平的) 全部或部分传递给地基土( 或岩层) 的具有 一定刚度和抗弯能力的杆件。桩基础则是通过承台把若干根桩的顶部联结成整体，共同 承受动静荷载的一种深基础。 1 2 2 桩的分类【4 】 由于制桩材料、制桩工艺、桩径大小和施工方法等的不同，桩的分类也有多种。 1 按施工方法的不同，桩可分为：预制桩和灌注桩两大类： 2 按桩身材料的的不同，桩可分为：木桩、钢筋混凝土和预制混凝土桩、钢桩、组 合桩； 3 按桩身形状不同，桩可分为：等截面柱形桩和楔形桩( 或称锥形桩) ： 4 按桩的截面分类，桩可分为：圆形、多边形、方形、矩形、三角形、和h 形或 工字形； 5 按桩尖形式分类，桩可分为：锥形、扩头和平底。 第一章绪论 6 按桩的受力条件，桩可分为：摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩或端承摩擦桩。 7 按设置效应分类【5 】： 随着桩的设置方法( 打入或钻孔成桩等) 的不同，桩孔处原土和桩周土所受的挤土 作用也很不同，挤土作用会引起桩周土天然结构、物理状态和应力状态的变化，从而影 响桩的承载力和沉降，这些影响属于桩的设置效应问题，按设置效应可将桩分为：挤土 桩、小量挤土桩、非挤土桩。 8 按桩径大小分类，工业与民用建筑中可分为：小桩，桩径d 2 5 0 m m ；中等直径 桩，2 5 0 m m 1 3 9 桩端压浆 0 8 4 5 0 0 粉质粘土 7 6 2 4 1 4 2 未压浆 o 87 0 0 0 中密细砂 8 4 0 01 0 0 6 桩端压浆 0 87 0 o o 中密细砂 1 0 0 0 01 1 9 桩端、桩侧压浆o 8 7 0 o o 中密细砂1 2 0 0 01 4 8 7末压浆o 7 5 4 9 6 0 可塑粉质粘土 4 1 6 01 0 0 桩端压浆 0 7 54 9 8 0 可塑粉质粘土 7 8 0 01 8 8 未压浆o 83 3 7 0强风化岩4 4 0 01 0 0 8 桩端压浆o 83 3 7 0 强风化岩 6 8 0 0 1 5 4 未压浆 o 84 6 0 0 密实卵石 3 3 7 51 0 0 9 桩端压浆 o 84 6 0 0 密实卵石 8 5 8 02 5 4 未压浆 0 93 0 0 0 砾卵石 6 0 0 01 0 0 1 0 桩端压浆 o 93 0 0 0 砾卵石 9 0 0 0 1 5 0 未压浆 0 86 6 0 0 含砾粉土6 3 0 01 0 0 1 l 桩端压浆 0 86 6 o o 含砾粉土 1 3 0 0 02 0 6 长安大学硕士学位论文 未压浆 1 o6 8 0 0 密实卵石 9 2 0 0l o o 1 2 桩端压浆 1 06 6 1 0 密实卵石 1 6 4 0 01 7 8 未压浆 0 8 2 2 o o卵石6 2 0 0 1 0 0 1 3 桩端压浆 o 82 2 o o卵石1 0 0 0 0 1 6 1 由上表可以明显的看出，后压浆技术对提高灌注桩承载力有着显著的作用，提高的 幅度在大多在3 0 9 0 之间。 2 2 桩端后压浆技术提高桩承载力的机理【7 】【2 1 - 2 3 1 通常情况下，桩端压力注浆主要通过以下途径来提高桩的承载力。 ( 1 ) 减少桩底沉渣厚度、加固桩端持力层 不论桩端土性如何，注入桩端的浆液都会对桩端沉渣进行加固，从而使沉渣厚度减 小。同时，浆液会沿着桩端持力层的孔隙进行扩散和渗透，如果浆液压力超过劈裂压力， 会出现劈裂加筋效应，使桩端土层强度提高；浆液在压力作用下把桩端虚土、沉渣及周 围土体颗粒之间的孔隙压缩并填充成水泥土或化学土混合浆液，使桩端形成“扩大头”， 会产生扩底效应；桩底沉淤也与注入的浆液发生物理、化学反应，使得桩底土体固化、 密实，形成由混合浆液所组成的胶结材料的桩端结石体。 ( 2 ) 改善桩土界面特性 在桩端注浆工程中，随着注浆量和注浆压力的增加，部分浆液沿桩侧薄弱部位上升， 地下水位以下桩端注浆由于水压力向上递减，故浆液沿桩侧泥皮和软弱扰动层向上扩散 ( 1 0 - - 1 5 ) m 的高度口4 】改善了桩土接触面的条件，由于浆液在压力作用下不断向受泥浆 浸泡而疏软的持力层中渗透、挤密和劈裂，使持力层的强度和变形模量得到大幅度的提 高，而且形成以浆脉网络及桩底复合胶结材料组成的梨形体口5 1 ，如图2 1 所示，对桩侧 阻力起到增强作用。 必必必必必必 桩体 ，j 、 ， 、 ， 图2 - 1 桩底压浆示意图 9 第二章后压浆技术提高桩承载力的机理 ( 3 ) 增加桩体法向应力 由于桩端压浆在桩底形成梨形的扩大头，使得桩底的持力层土体受到挤压、密 实。增加了桩端及桩端周围土层的侧向压力，同时提高桩侧阻力。 ( 4 ) 增强了桩侧阻力的强化效应 当桩底有沉渣时，桩侧阻力降低；当桩底无沉渣时，桩侧阻力提高，这种桩端附近 的桩侧阻力受桩端条件影响而增加或削弱的现象称为桩侧阻力的强化效应。 根据桩端阻力和桩侧阻力相互作用的原理，在桩端土层强度得到提高后，桩侧土层 阻力可以得到明显提高。据试验在桩端2 5 d 范围内注浆桩的侧阻力可以提高2 5 倍【2 6 】。 ( 5 ) 预加应力效应 在桩端注浆时，桩身有上台现象，这种注浆引起的上台力需克服桩侧摩阻力和桩身 自重才能出现，等于给桩身上施加了向上的预应力，在受到竖向荷载时，该预应力将承 受部分荷载。 、， 稔 逍 1 6 1 2 8 4 压力( m p a ) 图2 - 2 注浆压力与桩端位移的关系 图2 2 是注浆压力与桩端位移之间的关系曲线。从中可以看出，在注浆压力的作用 下桩端会产生一定的竖向位移和径向位移，一般竖向位移要大于径向位移。竖向位移会 使得桩身产生向上的预加应力；同时，由于产生的径向位移必然会对桩侧土体产生一个 法向应力，这个法向应力会转化成为切向应力，同样会使得桩的承载力得到提高。 对于不同的桩端土质条件，桩端注浆加固的作用机理也并不相同： 在桩端为粘性土( 粘土粒径 8 0 ) 可取s = 6 0 8 0 m m 对应的荷载。 2 压浆前试桩成果分析 ( 1 ) 从图3 3 、3 4 、3 5 中我们可以发现，三根试桩均达到最大加载q r 嗽= 2 7 0 0 0 k n ， 且q s 曲线为缓变型，无明显转折特征点，未达到破坏。在各级荷载作用下，沉降量 逐渐增大，但都无突然增大的趋势，加载到最大荷载时，沉降均能稳定。卸载后，回弹 量大，残余沉降有l l 一- - 1 9 m m 。 ( 2 ) 试桩桩项、桩端在最大加荷下的沉降与卸载稳定后的残余沉降统计表如表3 3 ： 压浆前桩顶、桩端沉降统计表 表3 - 3 试桩成孔时桩项荷载试桩桩顶试桩桩端 编号间( t ) o ( k n )沉降量( m m )同弹量( m m )残余沉降量( m m )沉降量( n u n ) n o 。l1 9 6 h2 7 0 0 04 7 5 7 62 8 0 4 81 9 5 2 8 o n o 28 9 h2 7 0 0 04 5 0 4 02 7 3 5 91 7 6 8 l0 n o 32 0 h2 7 0 0 03 2 0 0 42 0 3 8 01 1 6 2 4o 第三章后压浆桩的试验分析 从表3 2 、表3 3 中数据可知： 试桩在相同荷载作用下，各试桩的沉降差异较大，n o 1 号桩沉降量最大，n o 3 号桩沉降量最小。通过相同沉降量对应的荷载值对比，可以得出n o 3 号桩承载力最高， n o 2 号桩承载力次之，n o 1 号桩承载力最低。 从成孔时间分析：由于第三章讨论过成孔时间与灌注桩承载力的关系，从中我们 可以得到，成孔时间越长承载力越低。n o 1 号桩成孔时间最长，n o 3 号桩成孔时间最 短，故也可得出n o 3 号桩承载力最高，n o 2 号桩承载力次之，n o 1 号桩承载力最低。 从试桩回弹后残余沉降值比较可知，试桩沉降量小的桩回弹量大，沉降较大的桩 回弹量小，回弹率在0 5 7 7 - 0 6 3 7 之间。 从表3 3 中还可以得知：桩顶在2 7 0 0 0 k n 作用下，桩端仍无沉降，可见轴力也没 有传递到桩端，因此，桩顶沉降应为桩身混凝土压缩变形所致。 在最大荷载2 7 0 0 0 k n 作用下，三根试桩桩身混凝土均未破坏，q s 曲线也未出 现陡降，可见三根试桩单桩极限承载力值均大于最大加载值2 7 0 0 0 k n 。 3 压浆后试桩成果分析 ( 1 ) 压浆后n o 1 、n o 3 试桩的加载值均大于压浆前的最大加载量，且都是桩身混凝 土破坏后而终止试验，说明在破坏前桩侧、桩端阻力尚未充分发挥，只是试桩桩身材料 强度不够而破坏。 ( 2 ) 从表3 2 中分析发现：与压浆前对比，压浆后桩顶沉降量大大减小。n o 2 号桩在 最大荷载2 7 9 0 0 k n 时，桩头混凝土破坏，荷载偏低。通过混凝土试块抗压强度试验，发 现桩身混凝土强度偏低，可能是浇注混凝土时，正值温度为1 1 ，混凝土受冻导致强 度降低。 ( 3 ) 压浆后，三根试桩桩端在混凝土破坏前均无沉降，桩身轴力未传递到桩端，故桩 顶沉降量为桩身混凝土压缩变形所致。 ( 4 ) 压浆前试桩卸压后，桩身有一定数量的残余变形，但压浆后，静载试验前再测发 现残余应力基本消除，故压浆后的试桩可不考虑残余应变的影响。 ( 5 ) n o 3 号桩压浆后，在前几级荷载作用下，桩顶沉降量较压浆前略大，主要可能是 养护时问较短，上部桩侧面压浆效果尚未发挥，加固土体强度偏低所致。 ( 6 ) 从表3 2 中还可以看出：当三根试桩破坏前一级稳定荷载作用下的沉降量都 小于压浆前最大加荷时的沉降量，且压浆后试桩破坏前的稳定荷载均大于或等于压 浆前的最大加荷。这说明压浆能提高桩的承载力，大大减小桩的沉降量。 2 4 长安大学硕士学位论文 ( 7 ) 图3 - 3 、3 - 4 、3 5 中，三根试桩压浆前、后q s 曲线对比，压浆后q - s 曲线明 显平缓，可见压浆能有效的减少沉降、提高承载力。 3 4 桩侧阻力发挥性状分析 桩顶受竖向荷载作用后，桩身压缩并向下位移，桩侧表面即受到土的向上摩阻力； 桩身荷载则通过发挥出来的侧阻力传递到桩周土层中，桩身荷载与压缩变形随深度的增 加而递减。桩侧阻力与桩端阻力发挥的过程就是桩身荷载的传递过程。由于本工程试桩 长度长，即使桩顶加载到最大荷载，桩身混凝土出现破坏，但仍未测到桩端变形或沉降， 可知桩端也未产生阻力，试桩的竖向承载力仅由桩侧阻力承担，因此，这里仅分析讨论 桩侧阻力发挥性状。 桩身受荷载向下位移，导致桩土之间产生相对位移，由此而在桩周土体中产生剪应 变和剪应力，剪应变和剪应力从桩侧壁起沿径向向外扩散而减小，直至为零。桩侧阻力 的发挥不仅与桩周土的土类、土性、土层的分布位置、桩径的大小有关，还与桩的施工 工艺，施工质量密切相关。 3 4 1 试验成果 表3 4 为压浆前、后各试桩土层桩侧阻力最大发挥值表；表3 5 为压浆前、后各土 层侧阻力最小值、最大值和平均值比较表；为更直观的反映桩侧阻力的变化趋势，图3 - 6 、 图3 7 、图3 8 分别是n o 。1 、n o 2 、n o 3 号桩在各土层侧阻力最大值对比图：桩侧极 限侧阻力的发挥，既与桩土相对位移有关，又与土性有关。 一般认为，对于粘性土极限侧阻力发挥所需位移小于砂性土，对于加工软化型土， 如：密实砂、粉土、高结构性黄土等，所需位移值较小，且侧阻力达到最大值后，又随 位移的增大而减小。当桩侧土中最大剪应力发展至极限值，即开始出现塑性滑移，但该 滑移面往往不是发生在桩土晃面，而是出现在仅靠桩表面的土体中，这是因为浇注混凝 土时，水泥浆渗入桩孔壁中形成紧贴于桩侧面的硬壳层，剪切滑移面发生于硬壳外层， 相当于增大了有效桩径，侧阻力因而提高。 压浆前、后桩侧阻力发挥值表表3 - 4 地层编号 土层名称 桩侧阻力最人值( k p a ) 乐浆前 压浆后 试桩桩顶 n o 。1n o 。2n o 3n o 1n o 2n o 3 黄土 7 7 1 3 12 l o 1 2 7 2 8 93 1 4 古土壤 8 21 7 01 7 13 8 92 4 62 8 5 第三章后压浆桩的试验分析 黄- 七 5 81 6 41 1 72 9 42 0 31 9 0 中、粗砂 8 72 0 72 2 3 2 6 5 2 2 23 2 2 粉质粘土 8 49 8 1 3 0 1 6 2 1 8 4 1 3 0 粉质粘七 1 3 69 41 2 91 3 33 08 5 一 ；、9中砂 1 7 41 6 22 3 4 1 8 15 01 1 4 粉质粘士 2 0 81 9 l1 7 53 44 44 2 粉质粘士 1 4 31 2 83 01 21 08 粉质粘土 3 71 81 1 0 7 4 ( 1 1 ) 粉质粘士 1 51 57o00 j 、 粉质粘土 0o0000l f 压浆前、后各土层侧阻力比较表3 5 压浆前q i l l 【( k p a )压浆后q i l l 【( k p a ) 地层编号土层名称 最小值最人值平均值最小值最大值平均值 黄t 7 72 1 01 3 91 2 73 1 4 2 4 3 古十壤 8 21 7 l1 4 1 2 8 53 8 93 0 7 黄土 5 81 6 41 1 31 9 02 9 42 2 9 中、粗砂 8 72 2 31 7 22 2 23 2 22 7 0 粉质粘士 8 4 1 3 0 1 0 4 1 3 01 8 41 5 9 粉质粘土 9 41 3 61 2 03 01 3 38 3 中砂 1 6 22 3 41 9 05 01 8 11 1 5 粉质粘土1 7 52 0 81 9 13 4 4 4 4 0 粉质粘士 3 01 4 31 0 081 21 0 粉质粘土 1 13 72 207 4 粉质粘土 71 51 20 0 0 3 4 2 桩侧阻力发挥性状分析探讨 由表3 4 可以看出：压浆前后n o 1 桩，第、z 层的桩侧阻力变化不大，在地第 层以前，压浆后桩侧阻力急剧增大，最小提高1 6 倍，最大提高5 1 倍，z 层后桩侧 阻力减小的倍数更大；n o 2 桩在第层以前，压浆后桩侧阻力，最小提高1 1 倍，最大 提高2 2 倍，层以后侧阻力又急剧减小；n o 3 桩，压浆后层桩侧阻力不变，层以 前桩侧阻力，最小提高1 4 倍，最大提高1 7 倍。层以后侧阻力也大幅下降。如果我 们把压浆前、后桩侧阻力基本不变且上、下侧阻力有明显彼此消长的层称为“分界层 ， 那么从上表分析中可以得n - ( 1 ) 压浆前后，除“分界层 外，桩侧阻力最大值急剧、大幅变化。“分界层以 上层，压浆后侧阻力急剧增大；“分界层 以下层，压浆后侧阻力急剧减小。 ( 2 ) 从图3 - 6 中，也可以很明显的看出n o 1 桩的“分界层 为第、z 层；从 图3 7 中，可以看出n o 2 桩的“分界层变化较大、无明显的分界，若按定义可以认 长安大学硕士学位论文 为层；图3 8 中，n o 3 桩的“分界层”明显为第层； 埋深 高程 n ol 桩侧阻力| f i 舨p a ) 土层 土层名称 图例 ( n )( n ) 层号 试坑地坪0 0 04 0 3 3 0 s 9i o p1 5 0 唧a 印3 9 03 s o4 p o 黄土9 4 53 9 3 8 5 古土壤 1 3 0 53 9 0 2 5 黄土 2 0 0 53 8 3 2 s z c 中粗砂2 3 i 53 8 0 1 s 粉质粘土3 4 2 53 6 9 0 s 荔 i i i i 荔 粉质粘土1 0 8 83 5 9 9 5 z 中砂4 3 3 53 6 0 。2 0 3 粉质粘上5 2 3 03 5 1 0 0爹 粉质粘土6 6 0 53 3 7 2 5 毳 i i l i i 粉质粘土7 4 1 53 2 9 1 5缓 i i i o粉质粘土8 1 6 53 2 1 6 5髟 。粉质粘土 z 图3 - 6n o 1 桩压浆前、后各土层侧阻力对比 一一一一一一压浆前侧阻力 ( 3 ) 在“分界层 以上的土层，桩侧 阻力明显比压浆前大的原因，第二章已讲 述过；在“分界层”以下的土层，桩侧阻 力明显比压浆前小的原因，可能是桩侧阻 力的发挥需要一定的位移，而“分界层 以上桩侧阻力发挥所需要的位移已达极 限，“分界层 以下桩侧阻力发挥所需要的 位移并未完全发挥。 ( 4 ) n o 1 桩的侧阻力提高幅度明显好 于n o 2 、n o 3 桩，侧阻力的提高幅度与 压浆量的大小有关。n o 1 桩侧压浆3 0 t ， 桩端压浆4 0 t 。n o 2 、n o 3 桩侧压浆1 4 t ， 桩端压浆1 6 t 。 土层 上层名称 坪深高稃 n o2 桩侧阻力图( k p e ) ( n ) ( n ) 网例 联弓 试坑地胛0 0 04 0 3 3 05 p1 叩1 5 p2 q d 绎即叩叩 黄土9 2 83 9 4 0 a 古土壤 1 3 9 83 8 9 3 ： l 黄土1 9 8 83 8 3 4 2 i z cl i 租砂 2 1 7 83 8 1 5 2 i 粉质粘土3 4 3 6 9 2 a 豸 绣 粉质粘土4 0 b 33 6 2 4 7 z 巾砂4 3 1 83 6 0 1 2 粉质粘土5 1 8 83 5 t 4 己 爹 粉质粘土6 5 2 33 3 8 0 7 荔 粉质粘土7 3 9 s3 2 9 3 7缓 8 1 5 33 2 1 7 7豸。粉质粘士 纪。粉质粘上 上层 层号 土层名称 埋深高挥 n o3 桩侧阻力网( k p o ) ( n )( n ) 图例 4 0 3 。3 0 5 pi 叩1 5 p 印茚o3 9 0 爷p o 试坑地衅0 0 0 i 8 7 83 9 4 5 2 i 黄土 i 3 8 9 。9 2 古土壤 1 3 3 8 黄土1 9 3 83 8 3 9 己 ：l z c 巾粗砂2 2 2 83 8 1 0 2 ， ， 粉质粘土3 3 6 03 6 9 7 0 绣 粉质粘土4 0 2 03 6 3 5 9 j： z 中砂2 7 l3 5o 5 9 r ， 粉质粘土5 1 4 l3 5 1 8 9， 咿， ， 二， 粉质粘土6 4 8 l3 3 8 4 9 粉质粘土7 3 s l3 2 9 7 9绥 ； 。粉质粘土b i 1 23 2 2 1 8 o粉质袖上 乡7 第三章后压浆桩的试验分析 ( 5 ) 通过图形3 - 6 、3 - 7 、3 8 我们可以发现，在压浆前，土层极限侧阻力值发生在 z 、层；而压浆后，确发生在前4 层，侧阻力极限发挥值明显上移。 ( 6 ) 压浆后桩侧阻力并没有传递到桩端，故对桩侧压浆失去压浆效果。 ( 7 ) 压浆技术可以很好的提高工程桩的承载能力。 如图3 2 所示，桩侧压浆管设置四层，分别在试桩地面以下2 0 m ，3 2 m ，4 4 m ， 5 6 m 处，桩端压浆管在钢筋笼内对称设置两根。桩侧压浆管设置的高程恰好与“分 界层”所处高程几乎相一致，这说明，对桩侧的压浆能极大改善工程桩的性状。 3 4 1 3 通过桩侧阻力发挥值确定合理的桩长 按照本工程工程桩设计要求，工程桩的单桩竖向极限承载力标准值为： q 眯= 1 8 5 0 0 k n 则根据规范j g j 9 4 9 4 ，基桩竖向承载力设计值为：r = q 脒脚 ( 3 1 ) 规范中明确规定泥浆护壁钻( 冲) 孔灌注桩，按静载试验法的桩基竖向承载力抗力 分项系数为：r s e = 1 6 2 。 则： r = 1 1 4 2 0 k n ， 根据机械工业部勘察研究院提交的岩土工程勘察报告书，下列土层的极限端阻 力标准值分别为：第层粉质粘土 q p k = 1 0 0 0 k p a 第层粉质粘土 q p k = 1 3 0 0 k p a 第层粉质粘土 q p k = 1 0 0 0 k p a 第层粉质粘土q p k ；一1 0 0 0 k p a 中砂( 中密) q p k = 1 7 0 0 k p a 如果将工程桩的桩端分别设置在上述土层中，各工程桩平均直径为：d = 1 0 m 。 桩的横截面积为： a = 0 2 5 * 3 1 4 1 6 1 2 = o 7 8 5 4 m 2 。 桩的横断面周长为： “= 3 1 4 1 6 1 0 m = 3 1 4 1 6 m 。 用经验参数法计算单桩极限承载力标准值q 眦的表达式： q 。l = q ，露+ qp k = “，+ 9 尹女彳p ( 3 2 ) 式中： 长安大学硕上学位论文 q 业，q 旃一单桩极限摩阻力标准值，极限端阻力标准值，k n ； u ，4 ，一桩的横断面周长和桩底面积m ，m z ；厶一桩周各层土的厚度，m ； g 赫一桩周第i 层土的单位极限摩阻力标准值，k p a ； g 麻一桩底土的单位极限端阻力标准值，k p a ； 要确定合理的桩长，即要充分发挥桩侧阻力，又要较充分的发挥桩端阻力，由图3 1 和表3 4 中的数据和公式3 2 可以进行反算，进而确定桩长。 ( 1 ) 通过计算可确定，压浆前工程桩的桩长大约为4 4 m - - 5 5 m ，而压浆后工程桩的 桩长约3 4