地基处理预应力管桩终压值与单桩极限承载力的关系

1、地基处理预应力管桩终压值与单桩极限承载力的关系【摘要】根据对预应力管桩施工参数的分析和探讨，静压桩机终桩压力值一般情况下与单桩 极限承载力存在一定的差异，通过对两者之间的关系进行理论分析，得出花岗岩残积层中终 桩压力和极限承载力间关系，对在该区域静压桩施工有一定的指导意义。【关键词】预应力管桩；终桩压力；单桩极限承载力【中图分类号】TU470【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）04-0225-02一 、八刖言深圳前海地区始地貌为滨海滩涂及滨海潮间带，该区域地基处理主要为淤泥层和粘土层，淤 泥多含有机质，呈流塑状态，粘土层承载力较低，均无法直接作为路基基础持力层。该区域由大

2、规模人工填海形成。表层分布有人工填土及人工填石层，其下部分布有海陆交互 沉积层的淤泥，第四系全新统冲洪积层粘土，第四系中更新统残积层，该层土为砂质粉质粘 土，为混和花岗岩的残积土。下伏基岩为加里东期全强风化混合花岗岩。试桩施工参数根据地基处理要求，采用预应力管桩施工，单桩承载力为640KN，符合地基承载力不小于 200Kpa，桩径400，有效桩长10m，桩间距为2.2m，桩顶铺设300厚碎石褥垫进行处理。有 效桩长进入淤泥层0.8m，粘土层2.5m，砂质粉质粘土残积层6.7m。根据要求，按照单桩承载力特征值的2.2倍压力值即1410KN压力进行控制施工。现场施工采用300吨静力压桩机进行静压施

3、工。在正式施工刖，现场进行了试桩施工，采用 10m桩进行施工，桩机终桩压力值为830KN，未达到2.2倍单桩承载力特征值。调整桩长15m后，桩机终压值为为1600KN，达到设计要求，桩长进入残积层11.7m。但现场施工中发现，对于已经施工完毕的10m预应力管桩，24小时后进行复压，其单桩承 载力可达到240KN。对于15m长预应力管桩，24小时复压后其单桩承载力可超过静压桩机 最大油缸压力3000KN，远大于设计计算单桩竖向极限承载力。根据复压结果，桩机油缸压力值均远大于设计计算的单桩承载力极限值。静压管桩终桩压力值和单桩极限承载力之间的关系终桩压力为静力压桩过程中桩尖进入持力层后的最大静压力

4、，其反应了土层在竖向压力下发 生刺入破坏的极限荷载，主要反应了抵抗桩端土层的冲剪阻力及桩身的滑动摩擦侧阻力。而 单桩竖向极限承载力为压桩完毕后，桩周土回弹恢复后，可承受的最大竖向荷载。是桩侧极 限摩阻力与桩端极限端阻力之和。前者为终桩时出现的瞬间荷载，其持续时间一般为几秒，后者为承受上部建筑结构传递的最 大荷载，是能够承受长期荷载的能力。因为两者从本质上的不同，最终决定了其在压力值上 的差异性。因为地层桩长等差异性，两者之间的关系并不完全相似，但是根据大量数据统计， 两者之间也存在一定的关系。当静压桩机将预制桩垂直向下压入粘性土层时，桩周边土体开始发生剧烈的扰动和挤压，土 体中的孔隙水压快速增

5、加，从而使得桩周土体发生一定范围的重塑，其抗剪强度迅速下降， 在这种情况下，桩身易于下沉，此时桩机压力主要用来克服向下穿透土体时的冲剪阻力，同 时根据压桩过程的油压表数据，此时压力并不是随着桩身入土深度加大而增加，而是随着桩 尖土体的密实程度等因素发生不同程度的大小波动，随着土层性质的不同，油缸压力发生强 烈变化，当土层性质相同时，油表读数趋向于稳定。由此可以判断，桩身侧阻力此时很小， 油压表读数主要反映的是桩尖端阻力的变化。如果此时终止压桩，随着时间的增加，桩周范 围的土体因挤压重塑二增加的孔隙水压力开始逐渐减小恢复，土体重新发生固结，其抗剪强 度也开始逐渐增加，因为挤压效应，其抗剪强度甚至

6、会超过原土体强度。土体抗剪强度完全 恢复或区域平稳后，此时的抗剪强度才是桩身获得的最终极限承载力。，同时根据大量的工程资料表面，在粘性土中桩长较大的预应力桩，其追终得极限承载力比其 终桩压力高。在砂层中进行静压桩施工，因砂层的渗透系数一般比较大，桩尖在挤压下沉的过程中，其桩 尖的孔隙水压力消散较快，此时压桩力会随着桩尖土层性质的不同而发生变化，同时在相同 土层中，桩身摩阻力也会随着下沉深度的增加而增大，当砂层无法被桩尖压穿时，在桩机荷 载作用下，砂层颗粒趋于密实，其颗粒间的咬合力与桩机压力形成动态平衡，当桩机压力卸 载后，砂曾颗粒间重新排布，使得桩端的承载力和桩身的摩阻力相对减小，此时的桩的竖

7、向 极限承载力通常会小与桩机的终桩压力由此判断，当桩长较短时，其桩周土体恢复后对桩的竖向极限承载力影响越小，桩侧总摩阻 力对于桩身承载力贡献较小，其终桩压力相对于桩身极限承载力差异有限。相反，当桩长较长时，其桩周土恢复后对桩身承载力贡献较大，终桩压力相对于桩身极限承 载力也会呈现较大的差异。根据前海预应力管桩试桩施工参数，桩长进入粘土或者花岗岩残积层中大于5m的端承摩擦 桩或者摩擦端承桩，Quk=(1.82.3)Rsm式中Quk静压桩单桩竖向极限承载力标准值；Rsm-静压桩的终压力值。土体抗剪强度的这种恢复特性在粘性土层中对提高桩的承载力可以加以利用。通过静力压桩 机对工程桩的复压，根据终压值和复压值的不同，可大致计算出两者的比值，从而可以调整 桩的承载力设计值，或调整施工桩长，以达到既保证桩的设计承载力又节约工程造价的目的。参考文献孟金涛.静压管桩抗压承载力特征值与终压力关系的探讨J.城市建设理论研究:电子 版,2013(14).蒋跃楠，韩选江.静压桩终压力及单桩竖向承载力的相关性J .南京工业大学学报(自科 版),2006,28(5):63-66.3黄赞.静压桩终压力的确定及其意义J .建筑技术,2002, 33(3):184-