閱讀 2421 次 紹興地區(qū)靜壓樁壓樁力的探討

紹興地區(qū)靜壓樁壓樁力的探討

李利群1，余岳明2

(1．浙江省有色金屬地質(zhì)勘查局，浙江紹興312000；2．普陀區(qū)建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，浙江舟山316100)

1.問題的提出

    隨著建筑結(jié)構(gòu)的多元化和建筑高度高層化，軟土地區(qū)(如紹興地區(qū))的建筑物基礎(chǔ)大多采用樁基礎(chǔ)，普遍采用靜壓法施工。靜壓法試打樁多以最終貫入度或壓樁力為終止沉樁標(biāo)準(zhǔn)，而最終壓樁力的大小則多以地區(qū)經(jīng)驗(yàn)為準(zhǔn)，相關(guān)規(guī)范均未作明確的規(guī)定。紹興地區(qū)則以1.8～2.0倍的單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值作為終止沉樁標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際情況往往與此并不相符。

    如紹興市恒昌集團(tuán)廠房的樁基工程，采用6426靜壓沉管灌注樁基礎(chǔ)，設(shè)計樁長29m，按勘察資料估算的單樁承載力設(shè)計值為450kN。勘察資料顯示，樁側(cè)土層主要為淤泥質(zhì)土，樁端土層為可塑～硬可塑狀粉質(zhì)黏土層。在工程試樁時，從配重900kN降至600kN，樁機(jī)才出現(xiàn)抬架。因工程時間較緊，不允許由樁基載荷試驗(yàn)來驗(yàn)證樁的承載力，設(shè)計單位按單樁承載力350kN重新進(jìn)行調(diào)整。而最后進(jìn)行的載荷試驗(yàn)表明：加荷至1100kN時累計沉降量為ll.41mm，未達(dá)到樁的極限破壞狀態(tài)，說明樁的承載力設(shè)計值至少可達(dá)到550kN。

    從上例看出，以1.8～2.0倍的單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值作為終止沉樁標(biāo)準(zhǔn)過于保守，這樣處理雖然可以確保工程質(zhì)量，但理論依據(jù)不足，在實(shí)踐中會造成較大的浪費(fèi)，也影響工程的正常進(jìn)程。

2.壓樁力探討

    2.1樁的沉樁機(jī)理

    樁在黏性土層中沉樁時，樁側(cè)表面會粘附一層含水量相對較低、而抗剪強(qiáng)度較高的泥皮。這層泥皮緊緊依附于樁身，使得樁土之間的軟弱面并非在樁土界面上，而在靠近樁側(cè)的土體和泥皮之間。樁端以下一定深度的土體則會先被壓縮，壓縮至一定程度時，土的抗剪強(qiáng)度不足以抵抗外力，土體產(chǎn)生剪切破壞。黏性土多呈圓弧滑動，并產(chǎn)生較高的超靜孑L隙水壓力，致使土的有效應(yīng)力大大下降，抗剪強(qiáng)度下降，樁沉入土中。而樁端以下為密實(shí)砂土?xí)r，土體則多為側(cè)向膨脹(剪脹現(xiàn)象)，剪切區(qū)可能出現(xiàn)一些豎向裂縫，而產(chǎn)生的附加孔隙水壓力(負(fù)壓)使砂粒間的有效應(yīng)力暫時增加，抗剪強(qiáng)度增加；粉土介于兩者之間，呈圓弧滑動或側(cè)向膨脹。

    2.2樁的極限承載力

    就豎向抗壓單樁而言，其荷載．沉降曲線大體表現(xiàn)為陡降型(A)和緩變型(B)兩類(見圖l)。Q-s曲線是破壞模式與特征的宏觀反映，陡降型屬于“急進(jìn)破壞”，緩變型屬于“漸進(jìn)破壞”。前者破壞特征點(diǎn)明顯，一旦荷載超過極限承載力，沉降急劇增大，即發(fā)生破壞；后者破壞特征點(diǎn)不明顯，難以確定真正的最大承載力。

    為充分發(fā)揮樁基承載潛力，且滿足樁基礎(chǔ)變形要求，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 94。2008)》規(guī)定對于緩變型Q—S曲線極限承載力一般可取S=40～60 mm對應(yīng)的荷載，對于細(xì)長樁(1／d>80)可取60～80 mm對應(yīng)的荷載。且在條文中說明以往的取值方法為對應(yīng)沉降S=10～20 mm為容許承載力，且為極限承載力的一半。紹興地區(qū)的樁基載荷試驗(yàn)多加載到s=10～20 mm時終止加荷。

    2.3樁的極限側(cè)阻力和端阻力

    基樁在軸向受荷情況下，由樁的側(cè)阻力和端阻力共同承擔(dān)。樁的極限側(cè)阻力因樁土之間的軟弱面在靠近柱側(cè)的土體上和泥皮之間，可以認(rèn)為與樁的材料無關(guān)，而與樁側(cè)土層的抗剪強(qiáng)度和土層的埋深有較大關(guān)系(一般泥皮抗剪強(qiáng)度較高，取決于樁側(cè)土層)。而樁的極限端阻力因樁的破壞形式多為刺入破壞，則取決于樁端土壓縮性和抗剪強(qiáng)度。

    受樁基變形要求限制，樁的極限側(cè)阻力和端阻力不可能同時完全發(fā)揮作用。勘察報告中推薦樁基參數(shù)時，當(dāng)持力層為一般的黏性土層時，因黏性土壓縮性稍高，則側(cè)阻力的發(fā)揮程度會稍大一些，端阻力的發(fā)揮程度會小一些，因而樁的側(cè)阻力應(yīng)適當(dāng)偏大一些，而端阻力適當(dāng)偏小一些；當(dāng)持力層為堅硬狀黏性土或中密狀以上砂土層時，則相反。

    2.4靜壓沉樁的壓樁力

    樁在沉樁時，樁周擾動土的孔隙水壓力急劇上升，致使土體的有效應(yīng)力大大下降，抗剪強(qiáng)度下降，則樁側(cè)的極限側(cè)阻力將大大下降。同樣，樁端土由于孔隙水壓力增加，抗剪強(qiáng)度也下降，樁的端阻力也下降。因此，壓樁力并不表示為樁的極限承載力，與樁側(cè)土和樁側(cè)土的孔隙水壓力消散速度有很大關(guān)系(與土層滲透性有關(guān))。

    根據(jù)多個工程的壓樁力資料統(tǒng)計，沉樁時一般的黏性土中側(cè)阻力和端阻力發(fā)揮程度為極限值的0.6—0.8倍，而淤泥質(zhì)軟土更低，為0.3—0.5倍；稍～中密狀粉土中，側(cè)阻力發(fā)揮程度為極限值的0.7～0.9倍，端阻力發(fā)揮程度為極限值的0.9～1.0倍；而密實(shí)砂土和較為密實(shí)的粉土中，因剪脹現(xiàn)象，使其端阻力發(fā)揮程度為極限值的1.2～1.4倍。

    因此，在紹興這個淤泥質(zhì)軟土極為發(fā)育的地區(qū)，當(dāng)持力層為一般黏性土層時，壓樁力=極限側(cè)阻力×0.5+極限端阻力×0.8，按端阻力占承載力的一半計算，壓樁力為極限承載力的0.65倍，即容許承載力的1.3倍；當(dāng)持力層為砂土和較為密實(shí)的粉土?xí)r，壓樁力=極限側(cè)阻力×0.5+極限端阻力×l.3，按端阻力占承載力的一半計算，壓樁力為極限承載力的0.9倍，即容許承載力的1.8倍。

3.結(jié)  論

    綜上所述，在紹興地區(qū)的靜壓樁施工時，沉樁控制標(biāo)準(zhǔn)因視土層情況和樁長而定，試打樁確定的壓樁力與單樁容許承載力(承載力標(biāo)準(zhǔn)值)比例：

    持力層為一般黏性土層時，為1.0～1.4；

    持力層為砂土和較為密實(shí)的粉土?xí)r，為2.0～3.0；

    持力層為一般粉土和稍密狀粉砂時，為1.6～2.0。

參考文獻(xiàn)

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[3]常士驃．工程地質(zhì)手冊[M]．3版．北京：中國建筑工業(yè)出版社．1992：176．381．

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)