靜壓樁終壓值與單樁承載力的分析研究

卓宗琪

（化學(xué)工業(yè)巖土工程有限公司，南京 210044）

靜壓樁終壓值與單樁承載力的分析研究

卓宗琪

（化學(xué)工業(yè)巖土工程有限公司，南京 210044）

靜壓樁施工技術(shù)具有較多的優(yōu)勢(shì)，其在應(yīng)用過程中，壓樁阻力能夠及時(shí)顯示于樁機(jī)儀表盤上，從而幫助技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)觀測(cè)、控制終壓值的目的。論文分析了靜壓樁終壓值與單樁承載力的關(guān)系，供有關(guān)人員參考借鑒。

靜壓樁；終壓值；單樁承載力

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.032

1 引言

靜壓樁技術(shù)自誕生以來便受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前，我國的靜壓樁施工技術(shù)具備較高的水平，但仍然存在著不足之處。當(dāng)前，靜壓樁技術(shù)應(yīng)用過程中存在著一些復(fù)雜的原理性課題，例如沉樁阻力估算與有沉樁終壓值推算樁體承載力等。對(duì)于樁基承載力與沉樁終壓值的關(guān)系的研究深受專業(yè)人員關(guān)注，對(duì)此問題的討論經(jīng)久不衰。

2 沉樁的機(jī)理

靜壓樁具有擠土樁的特質(zhì)，所以在沉樁過程中樁體周圍的土?xí)l(fā)生運(yùn)動(dòng)，此情形下，原狀土的狀態(tài)會(huì)受到一定的干擾。在樁尖的作用下土壤會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，這種變化稱為剪切破壞。在剪切力的持續(xù)作用下，土層中的孔隙水會(huì)直接形成具有不均勻特征的水頭，此時(shí)孔隙水會(huì)產(chǎn)生一股強(qiáng)有力的超孔隙水壓力，對(duì)土體結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的擾動(dòng)作用。在靜壓樁持續(xù)深入目標(biāo)土層的過程中，樁基周邊土壤會(huì)形成相應(yīng)的塑形區(qū)域，這對(duì)樁基的進(jìn)一步貫入產(chǎn)生了促進(jìn)作用。在沉樁工作順利結(jié)束后，樁體周圍土壤中孔隙水的壓力隨時(shí)間的推移而逐漸退散，土壤也逐漸地發(fā)生固結(jié)，土體的側(cè)摩擦阻力與抗剪強(qiáng)度都會(huì)發(fā)生顯著提升，在此情況下，樁體的承載力將大幅攀升。通常情況下，靜壓樁施工技術(shù)在軟土地基施工工作中的應(yīng)用效果最佳[1]。

3 單樁豎向極限承載力與終壓力的關(guān)系

在樁體沉入目標(biāo)土層后，預(yù)制樁周圍的土壤會(huì)產(chǎn)生擠壓擾動(dòng)，土層中孔隙水的壓力在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生爆發(fā)性上升，從而導(dǎo)致土壤的抗剪強(qiáng)度下降，促使樁體能夠持續(xù)深入土層。一般情況下，業(yè)界將樁尖抵達(dá)相應(yīng)持力層而停止壓樁行為時(shí)產(chǎn)生的最終靜壓力稱作終壓荷載。樁體端部持力層形成的端阻力與側(cè)部土壤形成的側(cè)摩擦阻力數(shù)值的和即為豎向承載力的數(shù)值。如果樁基頂部的荷載數(shù)值持續(xù)增加，則樁體端部的阻力會(huì)抵至極限破壞數(shù)值，此時(shí)靜壓樁所受的極限承載力數(shù)值與所承受的荷載數(shù)值一致[2]。

客觀上看，靜壓樁單樁承載力以及終壓力的概念有所差異，二者的關(guān)系也不是恒定不變的。值得注意的是，樁基所受的承載力在樁體周圍土層未完全恢復(fù)或固結(jié)前被稱為廣義承載力。樁體極限承載力與終壓力的關(guān)系在廣義承載力理論體系下較為明朗，我們可以將終壓力定義為零時(shí)刻的廣義承載力，而樁體的真實(shí)極限承載力則可以表示為不同時(shí)刻樁體受到的廣義承載力。

學(xué)術(shù)界遍認(rèn)為當(dāng)樁體壓力值與型號(hào)條件一致時(shí)，在一定范圍內(nèi)極限承載力隨樁體長度的增加而增大。在其他條件固定的情況下，樁體的終壓力值隨樁體長度的增大而減小。靜壓樁單樁極限承載力與壓樁力之間關(guān)系的研究工作具有極高的難度，需要照顧到許多不可控的因素，就目前的數(shù)學(xué)與技術(shù)發(fā)展水平而言，直接獲得單樁極限承載力與壓樁力之間關(guān)系的想法難以實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)階段，業(yè)界一般采用回歸性經(jīng)驗(yàn)公式法以及理論分析法來尋求單樁極限承載力和壓樁力之間的關(guān)系。

（1）理論分析法。理論分析法的應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)人員通過分析樁體的時(shí)效性、固結(jié)特性等因素來探究壓樁力以及單樁極限承載力之間的關(guān)系。理論分析法的流程如下：將終壓力定義為零時(shí)刻的廣義承載力，隨后可以進(jìn)行樁體不同時(shí)刻廣義承載力的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)這一目的的手段是進(jìn)行合理的復(fù)壓試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上借助計(jì)算機(jī)設(shè)備描繪相應(yīng)的承載力全程曲線，最終達(dá)成計(jì)算極限承載力的目標(biāo)。（2）回歸區(qū)域性經(jīng)驗(yàn)公式法。回歸區(qū)域性的經(jīng)驗(yàn)公式法是研究壓樁力與單樁極限承載力之間關(guān)系的最為常見的方法，該種方法的作用程序相對(duì)較短，結(jié)合實(shí)際土層狀況應(yīng)用該公式能夠發(fā)揮顯著的效果，該法在提升靜壓樁施工精度等方面的工作作出了積極的貢獻(xiàn)。就目前狀況而言，國內(nèi)許多高校對(duì)靜壓樁功能特點(diǎn)研究工作非常重視，相信在不久的將來，人們將能更加準(zhǔn)確地了解靜壓樁終壓值與單樁極限承載力之間的關(guān)系[3]。

4 結(jié)語

新的發(fā)展形勢(shì)下開展靜壓樁終壓值與單樁極限承載力之間關(guān)系的研究工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，為此，廣大科研人員應(yīng)當(dāng)積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)知識(shí)、不斷提升自身的科研能力，善于總結(jié)借鑒優(yōu)秀的研究經(jīng)驗(yàn)，從而促進(jìn)我國建筑行業(yè)的長足進(jìn)步和發(fā)展。

【1】吳群昌，姜規(guī)模.西安靜壓管樁終壓力與單樁極限承載力關(guān)系探討[J].城市勘測(cè)，2013(06):176-177.

【2】高紅影，左宏亮，莊超.大慶粘性土地區(qū)靜壓PHC管樁豎向極限承載力與終壓力關(guān)系研究[J].低溫建筑技術(shù)，2011(04):68-69.

【3】高善峰.淺談樁基施工技術(shù)發(fā)展概況及未來趨勢(shì)[J].中國科技信息，2011 (07):122-123.

Analysis of Static Pressure Pile Final Pressure Value and Bearing Capacity of Single Pile

ZHUOZong-qi
(ChemicalIndustryGeotechnicalEngineeringCo.Ltd.,Nanjing210044,China)

Theconstructiontechnologyofstatic pressure pile hasmanyadvantages.In the application process, pressure resistance ofthe pile can timelydisplay in the dashboard of the pilemachine, to help technical personnel to achieve the purpose of observing and controlling the final pressure value.This paper analyzes therelationshipbetweenthefinalpressureandthebearingcapacityofthesinglepile,whichisusedforreferencefortherelatedpersonnel.

staticpressurepile;finalpressurevalue;bearingcapacityofsinglepile

TU473.1

A

1007-9467（2016）07-0053-01

2016-6-17

卓宗琪（1989～),男，江蘇南京人，工程師，從事巖土工程技術(shù)工作及現(xiàn)場(chǎng)管理研究，（電子信箱）404270070@qq.com。