大庆粘性土地区静压PHC管桩竖向极限承载力与终压力关系研究

1、大庆粘性土地区静压phc管桩竖向极限承载力与终压力关系研究高红影，左宏亮，庄 超陈北林业大学，哈尔滇150040)g商要】利用spss统计软件对大庆粘性土地区24根静压phc管桩静载试验数据进行了统计分析。探 讨了大庆粘性土地区静压phc管桩单桩竖向极限承载力与沉桩终压力之间的关系得到大庆粘性土地区静压ph( 管桩单桩竖向极限承载力与沉桩终压力之间的区域经验公式。根据此经验公式既可以合理地选择压桩机型及r 重.也可以快速估算出单桩竖向极限承载力，用以指导静压预应力混凝土管桩的设计和施工。【关键同】大庆粘性土地区;静压phc管桩;单桩竖向极限承载力;终压力【中图分类号】tu47311【文献标识码

2、】b【文章编号】1001 - 6864(2011)04 - 0102 - 02study on relatdnshipof verticalultimate bearing capacity and final pressure ofjacked2in phc pipe pile in daqing cohesive so il regdngo honging, zuo hong21iang, zhuang chao(northeast forestry univl，harbin 150040，china)abstract: the static bad test data of 24 jac

3、ked2in phc pipe pile in the cohesive soil region of daqing is analyzed statistically with ©ftvare spss in this articlelthe relationship of vertical ultinatc bearing capacity and final pressure of jacked2in phc p p e p ile in the cohesive soil rcgbn of daqing b discussedlthe regional empirical f

4、oim ula about vertical u kin a te bearing capacity and final pressure 01 jacked2in phc pipe pile in the cohesive soil region of daqing is obtained 1 accord ing lo the empirical for2 mu la, we can reasonably select the piling machine and rapidly estmate the vertical ultinate bearing ca2 pacity of sin

5、gle pile then instruct the design and construe lion 1key words: the cohesive soil region of daqing; jacked 2in phc pipe pile; final pressure为使大庆粘性土地区静压phc管桩基础的设计与施工 做到安全适用经济合理施工简便。特对大庆粘性土地12 静压phc管桩单桩竖向极限承载力与沉桩终压力之间的关 系进行硏究。沉桩终压力过大桩易被压坏，而沉桩终压丈 过小桩则无法迖到合适的持力层，单桩竖向极限承载力孑 能满足设计要求。因此対两者之间关系进行进一步的研穷 具有现实

6、的意义。大庆粘性土地区地质条件特殊，静压0 应力混凝土管桩单桩竖向极限承载力普遍比沉桩终压力禧 很多。而目前针对大庆粘性土地区静压phc管桩单桩竖向 极限承载力与沉桩终压力的关系研究不是很多。文中利用 spss统计软件对24根静压预应力混凝土管桩静载试验g 据进行统计分析，试图找到单桩竖向极限承载力与终压丈 之间的关系。其结论将为大庆粘性土地区静压phc管桩的 设计和施工提供理论依据。1大庆粘性土地区土层分布及主要物理力学指标大庆粘性土地区地势较平坦地质构造稳定士层变化 均匀。土层分布主要以粉质粘土和粘土为主，个别含有粉 土和粉砂。1015m以下为粘土层，这层土土质均匀，粘怡 很强，液性指数在

7、113217之间，孔隙比在016601771之 间，属可塑硬塑状态，土层厚度较大。因此大庆粘性土坩 区应用的中等长度的静压预应力混凝土管桩的桩端持力层 基本上为粕性土 111。2粘性土中的沉桩特性对于沉人粘性土中的桩，沉桩后瞬间桩周粘性土结柊 完全被破坏，土对桩的摩阻力大幅降低。另外.由于桩的沩 入，使土受到急速的挤压，造成孔隙水压力急剧上升，有怒 应力减小，这两种作用都使桩周土和桩端土的强度大为障 低，囚此桩侧摩阻力和桩端姐力都処于最低值。但随着时 间的推移，因拈性土具有触变性，使受沉桩扰动而损失的弨 度得以逐渐恢复。随着桩周土中水分的逐渐排除，孔隙水 压力逐渐消散，有效应力随之增大，桩周土

8、在桩挤压下逐谢 固结而提高了密度，这使桩周一定范围内土的强度不但得以恢复，还可能超过其原始强度.桩端土的强度也同样由于 压密与固结的作用而逐渐恢复与增长。囚此，当确定粘性 土中桩的承载能力时，静载试验的休止吋间也是一个比较 重要的问题。静载试验前试验桩应具有足够的间歇吋间， 以消除时间效应的影响31。3大庆粘性土地区静压phc桩单桩竖向极限承载力与沉 桩终压力关系硏究311单桩竖向极限承载力与沉桩终压力单桩竖向极限承 载力与沉桩终压力是既有区别又有联系的两个不同概念。终压力是终止压桩前施加的荷载，是 一种破坏土层的极限荷载，每次持续的吋间很短。单桩竖 向承载力是桩能抵抗由上部结构传来的长期荷载

9、的能力。 单桩竖向极限承载力与沉桩终压力也是相关的。単桩竖向 极限承载力是在终压力基础上，经过触变恢复和固结作用 发展的，在桩周土未迖到充分固结恢复之前的承载力，称为 广义极限承载力。因此终压力可被认为是零时刻的广义极 限承载力，而不同时刻的所有广义极限承载力都收敛于桩 的真实极限承载力141。312大庆粘性土地区静压phc桩单桩极限承载力与沉桩 终压力关系研究大庆粘性土地区24根中等长度静压预应力混凝土管桩 静载试验数据如表i。经计算静压预应力混凝土管桩单桩竖 向极限承载力（0uu）与沉桩终压力（&）比值&也列在了表1 中。鉴于静压预应力混凝土管桩在粘性土中的沉桩特性以及 健

10、筑桩基检测技术规范沖的规定，表2中所选用的数据是 休止期为1525d的静载试验数据，这些数据充分考虑了时 间效应。取此时间段的实测单桩竖向承载力标准值） 为静压预应力混凝土管桩单桩竖向极限承载力（cuk）。班檢3is钿僻图2去势的正态0-0图>檢31沼较來利用统计分析软件spss对单桩极限承载力与沉桩终压力的比值进行正态性分析，输出结果如图1与图2。从图1可以看出数据点紧紧围绕着对角线分布，说明单桩极限承載力与沉桩终压力的比值服从正态分布。从去势 的正态g - c图（ 2），即分位数的残差图可以看出，残差 基本位在r =0上下均匀分布，绝大多数残差的绝对值都在 012以内，说明数据的正态

11、性很好。进一步对单桩极限承载 力与沉桩终压力的比值进行统计描述如表2。通过spss统计分析发现，大庆粘性土地区中等长度稱 压phc管桩单桩竖向极限承载力与沉桩终压力的比值呈2 态分布，因此在/ ±7范围内取值比较合理0/为平均值，o 为均方差）。由此得到大庆粘性土地区静压phc管桩单桕 竖向极限承载力与沉桩终压力的关系式qk = kp式中，k为单桩竖向极限承载力与终压力的比值，对于 大庆粘性土地区中等长度的静压预应力混凝土管桩k的取 值在112210之间。表i静压phc管桩静载试验数据试桩桩铟p.xzuk编号/kn/knk= p.sz 1phc a400(80)-i6m1700159

12、9110632sz2phc a400(80)-16m17001476111518sz3phc a400(80)-關1300588212109sz4phc a400(80)-關1300588212109sz5phc a400(80)-關17001107115357sz6piic a4()0(80)-圖1700984117276sz7piic a4()0(80)-圖1300588212109sz8phc a400(80)-i6m1300964113485sz9phc a400(80)-i6m13001268110252sz 10phc a400(80)-i6m1300711118284sz 11p

13、hc a400(80 )-i6m1300615211138sz 12phc a400(80)-i6m17001476111518sz 13phc a400(80)-i6m17001168114555phc a400(80 )-22m117073sz 14phc a400(80 )-22m21001230117964sz 15phc a400(80) 22m21001169sz 16phc a400(80) 22m21001230117073sz 172100123()117073phc a600(ll0) - 21msz 18l)hc a600(ll0)-21m36301722211080sz

14、 19l)hc a600(ll0)-21m36301722211080sz 2()phc a400(70)-2(m36301968118445sz21phc a400(70)-20m17001167114567sz 22phc a400(70)-20m17001415112014sz 23phc a400(70)-20m17001415112014sz24170013971121694与其它地区区域经验公式的比较（1）松花江漫滩地区单桩竖向极限承载力与终压力ct转第120页）© i 4-2015 china academic journal electronic publishing

15、 house. all rights reserved. http:/wa滔代人考察的时间/即可得相应的瞬时变形速率，但须获得 足够的数据后才可能计算分析，该法适合于中远期预测預 报根据回归方程计算变形速率，得到c/0.即围岩变形逷 率在减小，说明围岩在逐渐稳定，因此应该及时施工二次杓 砌。从观测数据分析可知，各类围岩中拱顶下沉和周边啪 敛相对较小，证明隧道幵挖后拱部和侧墙岩体活动相对6 平稳，表明围岩的完整坚固性越好，其变形值就越小，达至i 完全稳定所需吋间就越短。为使景测信息反馈及时，以拃 导工程，采用近几日相关值及变化趋势预测围岩稳定性及 支护安全性。并且及时对测量数据作回归分析，以预计

16、沐 来发展及最终变形位置。为检验其可靠性，在现场仍坚捋 收敛量测和其它相关项目景测，测出最终变形值，并与容钓 限值比较，以作辅助判断。4 结语(o建立了新天坪岭隧道施工监控的隧道周边允钓 相对收敛参考值髓道围岩变形管理措施和隧道围岩变形 速率判定，对监控指标的判定和施工具有指导作用，同时大 相似工作提供了参考。(2) 经实测与研究认为，用拱顶下沉量和周边收敛u 实现对隧道闪空变形的良好监测，量测数据反映的规律陡 较合理地代表围岩变形过程及发展趋势。(3) 据围岩变形速率值可将围岩变形过程分为显荖 变形期缓慢变形期和微小变形期。(4) 据量测数据计算所得©佳似合回归方程，可估算 围岩最

17、终变形量，并结合量测所得总收敛值与周边允许荽 形值相比较作辅助判断，借以检验支护工作状态及围岩稽 定性。(5) 新天坪岭隧道最佳二次衬砌施工时机应在围岩 产生适量变形并在发生松动破坏之前，即尽量在围岩变形 过程中的微小变形期。参考文献1夏才初，李永盛1地下丁.程测试理论与监测技术j 1上海: 同济大学出版社，19991哀才初，潘国荣i 土木工程监测技术|m|1北京:中国建筑工 业出版社，20011王建宇1隧道工程监测和信息化设计原理m j 1北京沖国 uj铁道出版社，19901广漭商速公路改扩建工程a09段天坪岭隧道设计说明丨zj1 ,41广州:广东術公路勘察规划设计院有限公司，20091i收

18、稿期 i 2010- 12-03作者简介丨薛杰(1986-)，男，湖北荆州人，硕士，从事桥 梁与隧道t程硏究。ch接第103页)的比值尺的取值为018019,在松花江漫滩地区，中等长度 的静压预应力混凝土管桩的桩端持力层为中粗砂151。表2描述性统计表n最小假最大值平均值均方差方差k= p 241103> u21211162870139970116(2)广东地区单桩竖向极限承载力与终压力的比值火的取值为110116,在广东地区中等长度的静压预应力 混凝土管桩的桩端持力层主要以软粘土为主141。通过对比发现桩端持力层为中粗砂的松花江漫滩地区 的/t值小于i，桩端持力层为粘性土的大庆粘性土地区与广 东地区的值均大于1,而对于粧端持力层同为粘性土的不 同地区的/c值又有所不同。因此在利用经验公式(1)指导 静压预应力混凝土管桩设计和施工时，不可随意套用其它 地区的经验公式。5结语(1) 大庆粘性土地区中等长度的静压phc