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1、大直径超长钻孔灌注桩荷载分层传递特性试验分析2010年第1期上海地质ShanghaiGeology?21?大直径超长钻孑L灌注桩荷载分层传递特性试验分析王波吴秀珍(上海岩土工程勘察设计研究院有限公司,上海,200031)摘要基于上海市虹桥综合交通枢纽交通中心工程西交通厂场"工程现场静载荷试验和桩身应力测试结果,分析竖向荷载作用下大直径超长钻孔灌注桩在成层土中的荷载传递特性.本工程试桩已加载至破坏,对此试验结果进行分析,能为深入研究大直径超长钻孔灌注桩的承载性状提供有价值的工程参考.本次试验结果表明:1)大直径超长钻孔灌注桩桩端承载力所占比例较低,荷载一
2、沉降关系为陡降型,存在明显拐点;2)桩侧与桩端阻力非同步发挥且相互影响,而上下土层侧阻力系先后发挥至极限;3)根据试桩实测数据,土层埋深对桩周具有相似物理力学性质土层的侧摩阻力影响较大.关键词大直径超长钻孔灌注桩静载荷试验分层荷载传递特性分析l引言当前我国东南沿海地区因经济发展需要,城市中体型特殊,荷重较大,沉降变形控制要求极高的建(构)筑物如同星星之火,以燎原之势逐渐遍及开来.而这些地区地基土层大都为软土地区,桩基的应用相当普遍,考虑到上述建(构)筑物重要程度及其性质,一般采用深长桩,相应桩径亦较大.虽然国内外众多学者对竖向荷载下基桩的承载机理及沉降
3、分析进行了大量的研究工作,但我国对直径较大,桩长较长的钻孔灌注桩荷载传递机制的研究还不深入,迄今仍无相应成熟的承载力计算方法及公式,对其设计均依据中小直径桩的计算理论.如现行规范中关于大直径超长钻孔灌注桩的设计理论并非以其承载变形机制为基础,只简单按经验系数(如尺寸效应系数等)加以修正,未考虑到大小直径桩承载性能的本质差异,理论上没有定性,定量的研究.此外,大直径超长钻孑L灌注桩的承载力较高,较难获得完整的现场静载荷试验资料.因此,积累大直径超长钻孔灌注桩静载荷试验资料,并对其进行认真分析,对深入研究该类桩型荷载传递机制是很有裨益的.何谓"大直径"桩,
4、何谓"超长"桩,不同国家地区,不同专家学者说法称谓不尽相同,主要根据不同工程习惯,桩型和承载情况来区分.例如,中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)将d≥8o0mm的钻孔灌注桩视为大直径钻孔灌注桩.而对于"超长"桩和非"超长"桩的界定长度还缺乏统一认识,对超长桩的概念并不明确.同济大学某些教授认为:桩长L>50m的桩为超长桩,而有些专家则认为:桩长L>30m,或长细比L/d≥40时称为长桩;L~50m或L/d≥6O时称为超长桩.本文采纳了同济大学赵春风老师关于"深长"桩的划分标准:将桩径d≥800mm的钻孔桩视为
5、大直径钻孔桩;将L>40m或L/d≥40的钻孔桩定义为深长钻孔桩;将L≥50m的钻孔桩定义为超长钻孔桩,显然,超长桩属于深长桩范畴.本文根据"上海市虹桥综合交通枢纽交通中心工程西交通广场"工程现场静载荷试验和桩身应力实测数据,从不同视角分析竖向荷载作用下大直径超长钻孔灌注桩在成层土中的荷载传递规律,得出了有益的结论.很难得的是,本工程试桩是加载至破坏,相对于那些大量未加载至破坏的静载荷试验而言,属极为宝贵的现场资料.本人对这批数据进行有效地整理分析,为理论上研究大直径超长钻孔灌注桩的承载机理,提供了重要的试验支持.2工程实例介绍2.1工程概况"上
6、海市虹桥综合交通枢纽交通中心工程西交通广场"工程是整个虹桥综合交通枢纽的重要节点之一,是集高速铁路长途客运枢纽站,站前下沉式广场和地下社会停车库为一体的综合性交通中心.拟建场地位于闵行区华漕镇,其东侧毗邻虹桥综合交收稿日期:2009—08—18作者简介:王波(1976一),男,工程师,现从事岩土工程勘察工作.?22?上海地质ShanghaiGeology2010年第1期通枢纽高铁站房,北至EW3路(规划),南抵EW4路(规划).西交通广场工程属于地下交通枢纽,基坑开挖面积约为12万m,最大开挖深度约为26.0m,其单柱荷重最大约为9100kN.由于设计
7、对单桩承载力要求较高,需选择土性较好,能提供较大单桩承载力的地层作为桩基持力层,根据地勘报告,设计选用了密实较好的第⑦,层粉细砂作为桩基持力层,考虑到第⑦层之上一般分布有中密一密实的第⑦,层粉砂夹砂质粉土(该层局部厚度达15.0m),预制桩沉至预定标高相当困难,故桩型选用钻孔灌注桩.本工程试桩直径d=850mm,桩长L:50.63～50.85m,桩顶绝对标高为3.10～2.85m,桩身强度采用C40混凝土,拟定最大加载量为18000kN.2.2地层概况根据《虹桥综合交通枢纽西交通广场岩土工程勘察报告》,拟建场地地层分布情况,主要物理力学性质指标及典型静
8、探曲线见下图1.2.3试验方法和装置设备本次共进行4组桩基静载荷试验,试桩桩身均埋设有光纤光栅
