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沉桩终压力与极限承载力的关系论文
摘要:本文探讨了静压桩在沉桩过程中的机理,阐述了沉桩的终压力与极限承载力的关系,并对工程中常见质量问题及处理方法进行了分析。
关键词:桩;基础;施工
1前言
静压法施工是通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将桩压人士中的沉桩工艺。由于这种方法具有无噪音、无振动、}同时压桩桩型一般选用预应力管桩,该桩作基础具有工艺简明,质量可靠,造价低,检测方便的特性。
2静压桩沉桩机理
沉桩施工时,桩尖“刺入”土体中时原状土的初应力状态受到破坏,造成桩尖下土体的压缩变形,土体对桩尖产生相应阻力,随着桩贯人压力的增大,当桩尖处土体所受应力超过其抗剪强度时,土体发生急剧变形而达到极限破坏。土体产生塑性流动(粘性土)或挤密侧移和下拖(砂土),在地表处,粘性土体会向上隆起,砂性土则会被拖带下沉。在地面深处由于上覆土层的压力,土体主要向桩周水平方向挤开,使贴近桩周处土体结构完全破坏。由于较大的辐射向压力的作用也使邻近桩周处土体受到较大扰动影响,此时,桩身必然会受到土体的强大法向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻力的抵抗,当桩顶的静压力大于沉桩时的这些抵抗阻力,桩将继续“刺入”下沉。反之,则停止下沉。
压桩时,地基土体受到强烈扰动,桩周土体的实际抗剪强度与地基土体的静态抗剪强度有很大差异。随着桩的沉人,桩与桩周土体之间将出现相对剪切位移,由于土体的抗剪强度和桩土之间的粘着力作用,土体对桩周表面产生摩阻力。当桩周土质较硬时,剪切面发生在桩与土的接触面上-当桩周土体较软时,剪切面一般发生在邻近于桩表面处的土体内,粘性土中随着桩的沉人,桩周土体的抗剪强度逐渐下降,直至降低到重塑强度。砂性土中,除松砂外,抗剪强度变化不大,各土层作用于桩上的桩侧摩阻力并不是一个常值,,其值可占沉桩阻力的50%~80%,它与桩周处土体强度成正比,与桩的人士深度成反比。
粘性土中,桩尖处士体在扰动重塑、超静孔降水压力作用下,土体的抗压强度明显下降。
一般将桩摩阻力从上到下分成3个区:上部柱穴区,中部滑移区,下部挤压区。施工中因接桩或其它因素影响而暂停压桩的间歇时间的长短虽对继续下沉的桩尖阻力无明显影响,但对桩侧摩阻力的增加影响较大,桩侧摩阻力的增大值与间歇时间长短成正比,并与地基土层特性有关,因此在静压法沉桩中,应合理设计接桩的结构和位置,避免将桩尖停留在硬土层中进行接桩施工。
3终压力与极限承载力
在静压桩施工完成后,土体中孔隙水压力开始消散,土体发生固结强度逐渐恢复,上部桩柱穴区被充满,中部桩滑移区消失,下部柱挤压区压力减小。这时桩才开始获得了工程意义上的极限承载力。从大量的工程实践看,粘性土中长度较长的静压桩其最终的极限承载力比压桩施工时的终压力要大,在某些土体固结系数较高的软土地区,静压桩最后获得的单桩竖向极限承载力可比终压力值高出一二倍,但是粘性土中的短桩,土体强度经一段时间的恢复,摩阻力虽有提高,但因桩身短。侧摩阻力占桩的极限承载力的比例差异不大,最终极限承载力达不到桩的终压力。因此桩的终压力与极限承载力是两个不同的概念,一些初接触静压桩的设计、施工人员往往将两者混为一谈。两者数值上