对自平衡试验报告的补充

对自平衡试验报告的补充对自平衡试验报告的补充 一 一 关于试验桩的极限承载力关于试验桩的极限承载力 在自平衡试验过程中 不存在桩侧土的负摩阻力问题 桩侧土均表现为正摩阻力 提供荷载抗力 也就是说 该实验未能区分桩基在实际工作状态下可能产生的正负摩阻 力问题 这就使得自平衡实验得出的桩基承载力会高于实际工作状况下的承载能力 1 20 承台的三根试验桩 加载到最后一级 即第 10 级 6242KN 达到稳定 以后 上下段桩的位移 Q S 曲线均呈缓变型 均没有出现陡变现象 故这 三根桩应该都还没有达到极限状态 否则至少应该有某个桩的上段或下段的 位移出现陡变 所以 20 承台的三根试验桩 其抗压极限承载力应高于 12000KN 至少还应有 1 2 级加载量的富余 11 承台的三根试验桩为嵌岩桩 由于其桩端承载力远大于桩侧摩阻力 故实验中 三个桩的上段均被顶出 特别是 11 2 11 5 均未能实现最大加 载量 已有数据不足以支撑过多分析 但下文算出的 11 三根试验桩的负摩 阻力近似值都很小 对嵌岩桩的影响不大 2 国内外大量现场试验资料表明 自平衡试验结束后对试验桩进行压浆处理 桩侧极限摩阻力和桩基极限承载力均能得到不同程度地提高 二 二 关于桩侧摩阻力关于桩侧摩阻力 一 桩侧摩阻力强度对比分析 20 4 桩侧摩阻力强度分布图 0 0 6 1 5 7 9 6 24 2 33 9 63 0 80 0 116 8 16 6 4 14 24 34 44 020406080100120140 桩侧摩阻力强度 KPa 高程 m 20 2 桩侧摩阻力强度分布图 0 0 4 9 6 0 8 4 18 0 40 4 55 2 82 1 109 4 16 6 4 14 24 34 44 0 020 040 060 080 0100 0120 0140 0 桩侧摩阻力强度 KPa 高程 m 20 1 桩侧摩阻力强度分布图 0 5 6 6 7 10 9 26 8 32 3 53 5 88 8 121 5 16 6 4 14 24 34 44 020406080100120140 桩侧摩阻力强度 KPa 高程 m 11 2 桩侧摩阻力强度分布图 0 0 7 2 3 2 4 5 1 31 2 106 1 7 3 13 23 33 43 050100150 桩侧摩阻力强度 KPa 高程 m 11 5 桩侧摩阻力强度分布图 0 2 1 4 0 1 6 5 8 33 2 139 3 7 3 13 23 33 43 020406080100120140160 桩侧摩阻力强度 KPa 高程 m 11 3 桩侧摩阻力强度分布图 0 2 5 2 2 3 8 6 1 30 4 163 3 9 4 0 6 10 6 20 6 30 6 40 6 050100150200 桩侧摩阻力强度 KPa 高程 m 由上面的桩侧摩阻力强度分布图 可发现以下规律 1 对比 20 号承台的 3 根试验桩的桩侧摩阻力强度分布图 可知 3 根桩的桩侧摩 阻力强度分布图非常相似 由桩顶到钢护筒底部这一段 桩侧摩阻力强度自上而下缓慢 增长 而且数值大小明显低于下部 但过了钢护筒的位置以后 摩阻力强度随着深度的 增加几乎是呈线性快速增长 2 对比 11 号承台的 3 根试验桩的桩侧摩阻力强度分布图 可知 3 根桩的桩侧摩 阻力强度分布图非常相似 由桩顶到钢护筒底部 然后再往下 包括护筒底部以下的几 米范围内这一段 桩侧摩阻力强度自上而下呈增长趋势 但增长量极小 再往下 摩阻 力强度才随着深度的增加快速增长 3 对比 20 号承台与 11 号承台试验桩的桩侧摩阻力强度分布图 可知 所有 6 根 试验桩 在钢护筒所对应的高度内 桩侧摩阻力强度值都比较小 最主要的原因应该是 素填土自身的土力学性质 涂有沥青的钢护筒的存在 使得桩土界面的摩擦系数显 著减低 这也初步验证了消除负摩阻力的工艺措施的效果 同时也可发现 20 号承台下的 3 根试验桩在钢护筒高度内的桩侧摩阻力强度值明显 大于 11 号承台下的 3 根试验桩在钢护筒高度内的桩侧摩阻力强度值 最主要的原因可 能是素填土层均匀性比较差 在不同的地点密实度变化较大 其工程性质变化也较大 二 桩侧负摩阻力的近似计算 要确定桩侧负摩阻力的大小 首先要确定中性点的位置 也即正负摩阻力的分界位 置 欠固结土体要完成固结需要很长的时间 在固结完成之前 桩身中性点是变动的 相应的桩身摩阻力 正摩阻力和负摩阻力 的分布也是变化的 只有土体固结完成之后 桩的中性点才能稳定 桩身摩阻力的分布才能稳定 在自平衡实验的过程中 中性点是不存在的 而且在该实验中 计算分析中的中性 点以上土层不仅不会出现负摩阻力 还会表现为正摩阻力提供荷载抗力 但如果近似地假设 自平衡实验得出的桩侧摩阻力强度即为桩基实际工作状态下的桩侧摩阻力强 度 整个素填土层 对应于钢护筒高度 为软弱土层 对桩均产生负摩阻力 即 认为 20 桩基桩侧产生负摩阻力的土层高度取 20 米 11 桩基取 18 米 此假 设有一定的保守性 因为大量的现场试验表明 在一般情况下 产生负摩阻 力的土层深度约为软弱土层厚度的 0 7 0 8 倍 在上述两个条件下 在桩侧产生负摩阻力的高度内 用自平衡试验得出的桩侧摩阻 力强度乘以所对应的桩侧面积 再进行分段累加 即可得到 6 根试验桩的桩周负摩阻力 的近似值 如下 20 4 桩 693 KN 20 2 桩 600 KN 20 4 桩 762 KN 11 2 桩 74 3 KN 11 5 桩 189 2 KN 11 3 桩 211 6 KN 上面的计算值都不大 但在桩的自平衡实验中 试压荷载施加是在很短的时间内完成的 而桩周软弱土层 的变形需要很长的时间才能完成 在试压荷载施加的过程中 软土的固结沉降变形完全 可以忽略不计 也就是说 自平衡实验过程中负摩阻力不可能充分发挥出来 实验得出 的桩侧摩阻力强度并不能准确反映桩基后期实际工作状态下的桩侧摩阻力强度 在桩基的实际工作状态下 桩侧负摩阻力的强度与桩基沉降及桩侧土质压缩沉降 沉降速率 稳定历时等因素有关 且具有时间效应 桩侧土与桩的粘着力和桩表面负摩 阻力的大小取决于土的抗剪强度 地基土的沉降速率越大 负摩阻力值亦越大 这是由 于负摩阻力实质上是土的抗剪强度 且其随着剪切速率的提高 固结度的增长而增大 同时 负摩阻力的发生和发展经历着一