考慮時間效應的靜壓樁承載力的模擬計算

摘要:根據靜力觸探的有關公式，通過調節系數法能得到實時靜壓樁的壓樁力值，但是對靜壓樁長期承載力的模擬計算還是空白。本文正是通過幾組現場試驗，利用系數調節法來計算具有時效性的壓樁力的值，這樣可以較準確的估算出一定時間后靜壓樁的終壓力，進而對樁基設計提供一定的指導作用，工程意義很大。

關鍵詞:系數調節法靜壓樁承載力時效性

0 引言

利用單橋靜力觸探資料中的比貫入阻力ps，通過調節公式

中系數α，β能得到比較滿意的壓樁力結果[1]，但是在經過休止期后，能否用這種調節系數的方法來獲得考慮時效性的樁的長期承載力值?本文就用調節系數α，β來探討靜壓樁長期承載力的計算問題。并且對比分析短期和長期情況下的α，β值來建立兩者之間的聯系。

1 靜壓樁承載力的時間效應

樁入土后的承載力不是一成不變的，而是隨著時間的推移，有增大的趨勢，特別是在粘性土中表現的尤為突出，這就是樁基礎承載力的時間效應。目前對承載力的時間效應研究主要集中在粘性土上，對砂性土研究較少，大量試驗表明樁在砂性土中的時間效應也非常明顯。對砂性土中時效機理分析還比較模糊，而對粘性土時效研究一般認為在孔隙水壓力消散和土的觸變性這方面，隨著時間的推移，一方面超孔隙水壓力逐漸消散，使樁間土中的有效應力相應增加[2]，土的強度也隨之增加，這就是樁間土的再固結;另一方面，由于粘性土具有觸變性[3]，受沉樁擾動而損失的強度逐漸恢復。因此，如何估算樁的承載力，特別是樁承載力隨時間的增加，仍然是樁基礎研究中有實用意義的課題之一。

樁基承載力時間效應主要表現在樁側阻力的時間效應明顯而樁端阻力時間效應不明顯[4]。所以，一般所說的承載力時效特性主要指側阻力的時效特性。在沉樁過程中，樁周土被擠壓擾動，強度降低，粘性土的觸變作用使損失的強度隨時間逐步恢復;另外，沉樁過程將引起樁周土的超孔隙水壓力，隨著入土時間延長，超孔隙水壓力消散，樁周土在自重應力和沉樁擠壓應力共同作用下固結。土的有效應力和密實度逐漸增大，強度逐漸恢復，甚至超過原有強度，從而使樁基承載力提高。

在沉樁過程中，和樁體積相等的樁邊粘土向外擠出，從而形成了一定厚度的重塑區且產生了超孔隙水壓力，樁到位以后，超孔隙水壓力開始消散，重塑區的粘土開始重固結，固結過程可能使粘土強度得到提高，以致樁承載力大幅提高。

側阻力增長的主要原因是壓樁引起的超孔隙水壓力消散[5]，樁側土的有效應力得以增長。粘土中靜壓樁承載力的時效性的機理是比較復雜的。

前面指出，砂性土中樁承載力的時效性一般是側阻力的時間效應，而當樁打入以后，樁已確定，要使側阻力隨時間增大，則只有樁側阻隨時間增大[6]。

當樁靜壓到砂土中時，樁附近的砂土出現較高的剪應力。樁就位后，高的剪應力暫時被限制釋放;在高的剪應力下出現剪縮現象，隨著土的蠕變，剪應力被釋放，砂土呈現剪脹趨勢;但樁的存在限制了砂土的剪脹，從而表現為水平有效應力的增加致使承載力隨時間增長而增大。

由上述分析可知，樁的承載力在粘性土和砂性土中都會隨時間的增長而增大。下面就來嘗試用調節系數法估算一段時間后靜壓樁的承載力值。

2 工程實例計算

對時效性下的靜壓樁的承載力進行估算，運用上海市的水暖器材廠C1試驗樁和上海市閔聯大廈C10試驗樁，本文壓樁28天后的承載力修正系數如下表1-1，1-2所示。

2.1 上海市某水暖器材廠C1樁，樁長35.0m，樁截面，壓樁28天后各土層的綜合修正系數α，β值見表1-1。

2.2 上海市閔聯大廈C10樁，樁長36.0m，樁截面400mmx400mm，壓樁28天后各土層的綜合修正系數α，β值見表1-2。

工程試驗樁打入后的壓樁力、28天后實測得的樁承載力、按系數調節法計算所得的28天后承載力對比資料如表1-3所示。

3 本文建議的綜合修正系數值

對于不同土類的綜合修正系數、值，見表1-4。

4 長期、短期效應情況下系數的對比

為了更好的反映長期、短期效應下系數的相互關系，現列出兩個工程的對比表格如表1-5所示:

從以上對比的結果可以看出，變化的范圍比小得多，這說明樁側阻力的時間效應明顯而樁端阻力時間效應不明顯。粘土，粉質粘土，淤泥質粘土這幾類土，的值變化較大，而填土，粉土中，的值變化較小，砂土中更小。這也充分證明了靜壓樁的時效性在粘性土中表現明顯，而在砂土中的時效性比粘性土小這一結論，符合樁的時效性機理。

5 結論

樁入土后，承載力是隨時間的推移而逐步增加的。土質不同，對承載力的影響也不同。本文首先介紹了粘性土和砂土中承載力的時效性特點，接著對上海地區兩處實際工程進行記錄，運用系數調節法，通過改變，值來計算28天后樁的承載力，對比實測的承載力值，初步嘗試利用系數調節法對樁的承載力時效性進行研究。并提供了幾種土層的修正系數值。又對短期和長期效應情況下的系數做了比較，得出結論。由于本文研究的實例有限，僅對本文涉及的土質土層承載力進行初步的建議取值。由于現場施工進度等原因，沒能進行系列的時間對比。

參考文獻:

[1]陳強華，陳國銓.靜力觸探估算打入樁的單樁承載力.同濟大學學報.84年.第四期.

[2]王偉，宰金珉，王旭東.考慮時間效應的預制樁單樁承載力解析解[J].南京工業大學學報.2003，25(5):13-17.

[3]孫更生，鄭大同.軟土地基與地下工程[M].北京:中國建筑工業出版社.1984.

[4]張明義等.靜壓樁極限承載力的時效性[J].巖土力學與工程學報.2002.12(2):2601—2604.

[5]王偉.打樁引起的超孔隙水壓力的預測及其應用[D].南京工業大學.2002.

[6]Seed Reese.The action of soft clay along friction pile[J].Civil Engineers，1995，81:840- 842.