擦桩基桩土间极限摩阻力取值问

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1、第18卷革1期世界地质19s年月Wf)RlJDE()f()GY、三岛J／摩擦桩基桩／／串弓／F土间极限摩阻力取值问讨～陈银生(交通部第二公路勘察设计院．武议{30052摘要通过对广珠东线高速公路横砑走桥的试桩噩土体的I程地质每件分析．．喜结出影响摩擦桩基桩土间极限摩阻力取值的一般问题以噩解决问题的方法和措施0擦桩端承桩的受力部位主要集中于桩的底部+以桩端岩土体的承载能力作为设计依据。摩擦桩的受力部位则分散在桩体的周边和桩俸的底端，以桩土间的摩擦阻力和桩端岩土体的承载能力作为设计依据。相对而言，摩擦桩承载力的影响因素较多．主要影响因素有：(1)岩

2、土俸的物理力学特性；(2)土体的赋存环境；(3)地下水；(4)施工技术和工艺水平。l摩擦桩及桩周土的应力分析1．t土体自重应力当把地基土体看成半无限体时，在地面以下深度Z处的平面上+土体的白重应力相当千位面积上土柱的总重量．如图l所示显然．自重应地面随着深度的增加而增大，理论上呈三角形分布。地基士多为层状井有地下水存在，距地面任意深度z处的白重～地址为：一^+Yzh!下y3+⋯+^一∑^．(1)t中+y．——地基土中第层土的窖重，在地下水位以下着取土的饱和容重；^．一一地基土中第层土的厚度；——按不同容重分层的土层数。土体的自重应力所产生的水平

3、向应力为圈】土体的自重应力—Kn式中．K——土体侧压力系数，可由试验确定。l_2桩及桩周±的应力分析根据{面筒题的应力平衡条件有作者简升陈银生男37岁工程师工程地质专业收稿}J期l998—06一13第1期胨银生：摩擦桩基桩土间授限摩阻力取值问题探讨生c一sin2a一t(2)L一；2d—zcos2d(3)P土体的抗剪强度与土体中的应力状态有关。I设桩的直径为力．桩长为．在有效桩长中任取一微段桩妊jz．如图：所示．则有：P—DdZ+{D(4)根据摩尔库伦理论．可将唪擦桩的极限承载力计算公式简化为下列算式：P∑rILU+Aa㈤f。-二C．+．tg．f

4、6)一K∑y．f7)式中，——第i层土体的极限摩阻力．kPa；L——第i层土体图2桩周应力的厚度．m；fT一一桩的截面平均周长．ra：——桩基穿过的土层数；——桩底端的截面积．m；o-o——桩底端土层的极限(推荐)承载力．kPa。由此可见．在极限平衡条件下摩擦桩的最大承载力不仅与土体的力学性质有关·还与土体的赋存条件、埋深有关。在计算摩擦桩承载力时应充分考虑不同土层的C．值、土层的埋藏深度h及地下水的作用在《公路桥涵地基与基础设计规范》[1·中，取安全系数K-二2．则有：．P-二1／2(r,LU+Act)(8)2实例与分析2．1地层情况横沥太桥

5、位于珠江三角洲沉积平原，主要地层为：(1)覆盖层为第四系的淤泥质土，粉砂，细砂．粗砂及卵石。(2)花岗岩风化残积土及全风化、强风化花岗岩2．2参数选取土体的极限摩阻力L的选用是根据土体的物理力学指标，按《公路桥涵地基与基础设计规范》要求选用．如表l、2所示2．3桩基承载能力计算根据桩基承载能力计算公式(8)计算结果如下：1号桩的设计承载力为(桩长为62．10m)：P一6993kN。2号桩的设计承载力为f桩长为56．10m)P一6088kN。世界地质999妊袁11号桩地层情况殛推荐和计算极限摩阻力层号土名土屋厚度层底潦度值规范取值规范取值计算值m

6、·mkP／kPa—kPa表22号桩地层情况殛推荐和计算极限摩阻力第1觏陈银生：摩擦桩基桩土问幢限摩阻力取值j可题探讨2．4试桩成果试桩成果及P—s曲线值如表3与表4所示表3】号桩谴桩P曲线值表-I2号谴桩P+S曲缓值加载PkN：／rnn{~0：．。Ⅲ㈨邶㈣㈣。【二{_}撕靴扣_盅定试桩承载力的确定是以总沉降量控制，总沉降量一40mm的荷载为桩的有效承载力。l号桩：P(试)一4600kN；2号桩：P(试)一5200kN。2．5设计值与试桩值比较分析设计值与试桩值比较结果如表5。裹5设计值与试桩值由表5可知，1号桩、2号桩的设计荷载P均大于试桩荷载

7、即设计荷载高出试桩荷载52．0～17．0，由此可见两桩的设计荷载过大，而实际两桩均不能达到设计值6000kN的要求。2．6影响桩土间极限摩阻力取值因素分析(1)土层工程地质条件试桩段地层，淤泥及淤泥质土层厚度大，为l7．55～17．80m，花岗岩风化残积层厚度大，为7，40～17．40m，其余为砂土和粘土互层(2)r值选用根据《公路桥涵地基与基础设计规范》，极软粘性土取r=20～30kPa，通过直剪试验，此处淤泥在法向荷载为25～100kPa情况下的抗剪强度r一4．O～16．1kPa之间，远远小于*公路桥涵地基与基础设计规范》确定的取值范围。对

8、于花岗岩的风化残积土和花岗岩全风化层，《公路桥涵地基与基础设计规范》没有确定取值范围。仅根据风化残积土的物理性质参照牯性土或砂性土取值．取值如下。软塑