静压预制桩穿透卵石层压桩力的预估与验证.pdf

第 2 3卷 第 4期 重 庆 建 筑 大 学 学 报 V0 1 3 N0 4 O o 1 年 8月 J o u r n a l o f C h o n g q i n g J i a n z h u Un i v e r s it y 蛆 文章编号 1 0 0 6 7 3 2 9 2 0 0 1 0 4 0 1 2 3 0 4 静压预制桩穿透卵石层压桩力的预估与验证 陈书 申 福建建筑高等专科学校 福州3 5 0 0 0 7 摘要 拟定静压预制桩穿透卵石层所要求 的压桩 力的估算 方法 并根据实刹宰层 资料的分 析 兢 计 数 据 验 证 所 拟 估 算 方 法 的 确 性 也 指 出进 行 估 算 所 应 具 备 的 条 件 关键词 静压预制桩 穿透卵石屡 压桩力 中图分类号 T U4 7 3 1 6 文献 标识码 A 静压预制桩作 为几乎 无公害 且质量 稳定 造价合理的桩型近十年来得到迅速推广 t 在部分地 区 几乎成 了主导 桩型 但遇 有软 弱或中软土 层中夹有碎 石类 土 主要是卵石层时 无法回避基桩是否 必须 是否能够穿透卵石层的问题 由于实践经验的缺乏和理论水平的限制 上述问题 往往限髑了 静 压预制 桩的应 用 本文拟 定一种概念明确 方法简单 的穿层压 桩力 估算方法 并通过对福建省 x x 医院病房大 楼 1 5 4 根桩径 5 0 0 mm的预应力管桩压穿卵石层 的实际数据 2 0 0 1 年 1月份资料 的统 计分 析 证明所拟的预估该桩型穿透卵石地层的计算方法基本满足 工程要求 1 工 程概况 实例工 程 X医院 病房大 楼为 十层框 剪结构 房屋 地 下室 底板 埋深 约 4 5 m 建 筑面积 约 1 6 0 0 0 m 建筑物 占地面积 约 l 2 8 0 m 平面上呈倒 人 字形对称布置 建筑场地地貌属山前冲洪 积平原 地 层及其性状 简明描述如表 1 建筑桩基的布置如图 1 设 计采用 一5 0 0m m预应 力管 桩 壁厚 1 2 5 m m 要求基桩 穿越 卵石层 进入残积砾质粘性 土层 一2 约 2 m 设计要求终止压桩力 和单桩承载力设计值均不低于 4 5 0 0 k N 桩机可提供的最大压桩力 为 5 3 0 0 k N 表 I 场地地 层及其性 状 展痰 地层名称 厚 度 m 状 态 0杂填土 o 8 1 4 可塑 粉质帖土 3 9 1 o 可塑N 6 0 i 4 3 怩质砾 卵石 饥9 3 O稿 中 密 N 3 2 O 6 母一 i拽积砂质帖性土 7 9 i 6 9可 硬塑 一8 5 2 9 一 2瘦积砾质帖性土 2 o 7 8 坚硬 3 0 强风化花岗岩 5 0 坚硬 N 5 0 2 预估穿透卵石层的压桩力 2 1 计算模式 已有基桩 冲切 持力 层的验 算公 式常见的是 建 圉 l 建筑桩基平面布置 筑桩基技术规范 J G J 9 4 9 4 的式 5 2 1 3 一1 2 3 其中的式 2 3 是计算桩底之下 假想基础 厦 收 稿 日期 2 0 0 1 0 5 2 2 作者简介 陈书申 1 9 4 1 一 男 福建长乐人 副教授 主要从事岩土工程研究 维普资讯 筑 的附加应力 的公式 由于施工时是单根桩 往下压 故 以宜借用其中的 式 3 原公式 1是用于承载力验算的 现要 求确定最大压桩力 图 2 故 其不等号应反 向 并取 承载力 的极 限值 即 将 7 Z 妇 变为 相应 7 Z A 0 7 8 5 2 t t g O c 一 乱 M n 一 1 2 则 Z Z A Q 3 式中各物理量 的含义及其 确定方式如下 下卧层顶面的极限 承载力 k P a 桩基规范中为 其原意是 软弱下卧层经深度修正后的地基极限承载力标准值 该值在目前国内规 图2 穿层力估算筒图 范体 系中 尚难直接确定 故改用极限承载力 不但意义明确 且可借用 公式 2 推算 具体 处理 详后 y z 一白重应力 k P a A O 7 8 5 n 2 t t 图 2 中 的 假想基础 底面面积 mz t 卜一 极限侧阻力 2 2 本例预估压桩力 目的在于确定 随厚度变化的上包线值 以下计算中指标取值应体现这一原则 2 2 1 下卧层顶面的极限承载力 该层 为残 积砂 质粘性 土层 一 1 其 c P 值取卵石层底下 2 m之 内的层 一 1的土工试验成果 由 于仅见 Z K3 5 7 9的 4 只样本 不适于统 计 又因越近卵石层底 面往往强 度越 低 故统计 时取算术 平 均值 作为计 算指标较为合适 即取 c 2 3 9 k P a 9 1 2 7 考虑 到 公式中 M 项相对而言很 小 故仅取两项并取 2 则算式为 2 d M 当 1 2 7时 Md 2 0 2 M 4 5 1 又取 1 2 5m y 0 2 0 k N m 则 l 2 2 6 k P a 2 2 2 预估要求压桩 力 计算 y z 时 对单 桩 y 应计桩重 取 7 2 0 k N m 则 7 Z 2 0 1 2 5 2 5 0 k P a 在 中 与前一项对 比处于次要地位 因计算的是临界穿层压力 卵石层不计 故沂也L 取 l 0m 因此 瓯 0 5 0 5 a 7 0 1 1 1 2 0 9 k N 本 例卵石最薄 处 f 一 O 9 O m 0 5 B O 5 D o 2 5 m 按 E f E 3取值 0 2 3 l l 估算不 同 t 值要求之 列 于表 2 绘于图 4 寰 2 卵 石厚度 f 与预估 压桩 力 之问关系 3 穿越卵石层的实测压桩力统计 3 1 资料来源与处理 根 据勘察 钻孔分布与平面布桩特点 以卵石层厚度变化 为主要 标准 将 1 5 4 根基桩分成 1 2个 维普资讯 第4期 陈 书申 静压预制桩 穿透 卵石 层压桩力的预估 与验 证 l 2 区统计 图 3示典型的基 桩压 力与人土深 度的过 程曲线 对图示各特征点的压力分别统计 容易接近 问题 的本质 3 2 典型压桩过程线的描述及资料可靠性认定 典型曲线的特点 0 n 段示浅层端阻力出现 a 段 示粘性土层摩 阻力逐渐增长 6 c 段表 明压至卵石层端 阻陡增 c d段表示在穿透卵石层过程中 随着桩底 的卵 石层 厚逐渐减小 穿层 压力逐渐下 降 点d与点 6压力 差 主要表明穿层后侧阻力较穿层前有所增长 d 段 与 n 6 段类似 过了 点 大 约过 了标贯 2 5 3 O的界限 且 越 深越硬 压力急剧上升 终止 压桩 表 3是对 a b d f 点压力的 统计 与结果分析 由分析认定资 料数据 合乎逻 辑 可 以推 断资料 的可 靠性 八土鼍 虚z m 圈 3 压桩力一人士深度典型过程 曲线 衰 3 各特征点 l 2组压力统计结果囊分析 平均层厚 m 3 0 o 2 3 0 2 3 0 2 1 4 1 9 O 1 8 0 1 5 4 1 4 0 1 3 O 1 2 5 1 1 5 o 9 O 由厚到薄 穿层压 力 1 0 k N 5 2 8 4 8 6 4 7 5 4 8 2 4 3 7 4 3 0 3 4 8 4 0 0 4 1 0 3 9 3 3 0 4 2 5 5组 1未瞻穿 连 表中可 以看 出 l 6 组穿 层压力大小与卵 石层厚薄顺序基本 一 致 l l 1 z 组 也符合同一规律 作为外包线相关性均较好 7 l 0的大 小次序的对应与数 据的相关性虽然稍差 但总体亦属 正常 表 4 数据点绘于 图 4 以便 与估算资料对比 4 讨论 4 1 估算 的准确 性 从图 4 可 以看出 估算 压力较 多数点 的实测 压力略0 偏大 可 以说估算 的准确性 基本符合工程需要 4 z 估 算存在的问矗 总体看 层厚较薄时估计压力偏小 可能是模式存在 8 帅 7晰 啪 5哪 哪 3哪 0 0 o l 1哪 圈 4 卵石层厚与穿层压桩力关系 缺陷 供本倒仿照采用的 J O J 9 4 9 4 规范公式本质上是 软弱下卧层承载力验算 公式 下卧层承 载力破坏是一种渐进的过程 也是一种能量 消耗 的过程 当被穿层厚小 假 想基 础底 面小 因而穿层 较快时 这一性质可能表 现为桩机 压力表瞬间压力峰值较计算 为高 其准确的预估方 式待 今后探 讨 4 3 估 算方法的改进 霍薯 R 翊 维普资讯 2 6 重 庆 建 筑 大 学 学 报 第2 3卷 与其他岩土工程问题一样 理论的更新或完善几乎完全依赖实验和试验 主要是足尺模型试验 和原型观测 为了进一步提 高穿层压力预估 的准确性 应选择典型工 程 详细记录穿层前后的压桩 力变化过程 增加测读次数并提高涮读精 度 并对典型桩埋设 传感 器 这 样我们的认识水平可 以有 所提高 5 结论 1 按照 目 前的认识 静压预制桩穿透中密卵石层所要求的压桩力主要与卵石层厚和该层的下 卧土层的极限承载力有关 2 预估压桩力可仿照桩基软弱下卧层承载力验算的单桩模式 但公式应加以改造 状态应取 为极限状态 3 建议刺 甩 建筑地 基基础 设计规范 G B J T 8 9 厂 t 公式 乘 2 后 用以计算 取代 桩基规 范 O G J 9 4 9 4 中的 口 4 上述 A计算对c 值的精度要求很高 所以遇有类似工程时 应在刚穿透卵石层后的 0 5 1 0 m范 围内 对下卧层取 样试验 或原 位测试的统计样本应增加 精度应提高 因为计 算 A 时 t 对 9的变 化非常敏感 5 本例的计算与实测对比表明 对于薄卵石层 如 3 倍桩径 估算的穿层压力往往偏低 对 此类情况 建议计算值加大2 0 作为预计的压桩力 以保证略有储备 6 今 后应提高资料测 读与原 型测试水平 使对这一 问题 的解 答更接近实际 从而 也能更好地 满足工程要求 参考文献 1 J GJ 9 4 9 4 建筑桩基技术规范 s 2 GB j 7 8 9 建筑地 基基础设计规范 S Es t i m a t i n g a nd Ve r i f y i ng t he Pr e s s u r e f o r Dr i v i ng S t a t i c Pr e s s u r e Pi l e s Pe ne t r at i n g Co b b l e S t r a t u m CHEN S hu s h e n Fu n Co l l e g e o f Ar c h i t e c t u r e a n d Ci v i l E ng i n e e r i n g F t t z h o a 3 5 0 0 0 7t Ch i n a Ab s h a c t Th is p a p e r d r a ws u p a f o r mu la t O e s t i ma t e t h e p r e s s u r e t O d r i v e s t a t i c p r e s s u r e p il e s p e r le t r a t in g t h e c o b b l e s t r a t u m Th e r e l a t e d e n g i n e e r i n g ma t e r i a l is a n a l y z e d t O v e r i f y t h e c o r r e c me o f t h e f o r mu la S o