淤泥质土中打入桩负摩阻力影响分析

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1、淤泥质土中打入桩负摩阻力影响分析万方数据口张金水1曾金燕2(1．水利部小浪底水利枢纽建设管理局2．核工业工程勘察院)摘要工程采用锤击法沉桩，根据试桩和工程桩的静载试验结果，场地工程地质条件、施工工艺和现场情况进行分析，认定位于淤泥中的打入桩桩侧存在负摩阻力。在设计中计算负摩阻力时，一般经验是将中心点以上的侧阻力作为零来计算基桩的承载力，或将下曳荷载作为外荷载来验算承载力。施工时要选择合理的施工工艺减少沉降，减少负摩阻力。关键词淤泥质土打入桩负摩阻力一、刖昌在正常情况下基桩在承受荷载时会发生下沉，地基

2、土对桩侧面产生与桩的位移方向相反的摩阻力，它对桩起支撑作用即正摩阻力；当桩侧土体因某种原因下沉，且沉降量大于桩的沉降时，桩侧土对桩产生与桩位移方向一致的摩阻力即负摩阻力。负摩阻力会使建筑物产生沉降、倾斜和开裂，甚至无法使用。因此，工程中对负摩阻力予以考虑并采取相应的措施在桩基础设计中越来越受到重视。本文根据某场地试桩和工程桩承载力检测结果的分析，揭示了在穿过淤泥支撑于硬质土层中的预制桩，桩侧土存在负摩阻力，分析了负摩阻力产生的原因和对桩土作用的影响，并提出了相应的削减措施。二、工程概况1．工程概况该

3、工程位于连云港海边，基础采用预制钢筋混凝土方桩，桩截面积为400x400mm2，桩长18m，两节，每节长9m，桩体混凝土强度等级为C30，采用方形布桩，桩间距1．5m，设计单桩极限承载力为620kN，桩端位于⑥层粉质黏土层中。施工工艺采用锤击法沉桩，施工机械为D25筒式柴油打桩机，采用单流水法双向顺序施工。该场地属第四系海积平原，地层构成主要以淤泥质黏性土及砂层组成。场地地基土的物理力学性质详见表1，桩身及场地地层剖面图见图1。2．单桩静载试验结果首先对该项目的专用试桩进行单桩竖向抗压静载试验，全部

4、工程桩施工完成后，抽取一定数量的基桩进行静载试验。图2为试桩及典型工程桩的q—S曲线。地质地层层底厚度地层柱)犬图及年代编号高程(m)(m)桩身静’面图岩性描述Q4①黼一1．()5素填土：主要由黏土组成，软～可塑，饱-0．062．20V-一一_和。·～●、，～，●J、，，、，●o～～～～～^，淤泥：土质均匀，光滑细腻，含少量有机⑤～～～～^，质，流塑，饱和。茁～～^-^oo·～，o-8．868．80J、，●o～昌粉质黏土：夹薄层粉砂或粉土，流塑～软∞塑。饱和。H粉质黏土：局部为粉土，含少量角砾，局部

5、粉粒含量较高，夹粉土或粉砂薄层，可塑～硬塑，饱和。⑤一3霪V一[-12．663．80⑥-20．367．70Qc“”⑥一2-21．961．60粗砾砂：含石英角砾，稍密～中密，饱和。⑥缴粉质黏土。-24．062．10⑥一2-25．361．30粗砾砂。‘⑦缆粉质黏土：局部含少量姜石，夹多薄层粉砂，呈水平层理，可塑～硬塑，饱和。-29．364．oo图1桩身和场地地层剖面收稿日期：2004—10—13作者简介：张金水(1970-)。男(汉族)，水利部小浪底水利枢纽建设管理局工程师，长期从事水利工程、岩土工程的

6、施工与管理工作。万方数据由图2可知，试桩和工程桩的q-s曲线均为陡降型曲线，有明显的陡降起点，根据规范取该起始点的荷载值为基桩的极限承载力，具体结果分别为：试桩为700kN，工程桩为558kN。三、场地负摩阻力分析根据检测结果显示，试桩的承载力满足设计要求，而工程桩的承载力低于设计值，为什么会造成如此的差别呢?经低应变检测，两桩桩身质量完好，承载力偏低并不是桩身质量引起；设计时按常规方法进行，并没有考虑大面积施工时产生负摩阻力的影响，试桩的承载力能满足设计要求。经综合分析，认为负摩阻力是产生承载力偏

7、低的主要原因。由于大片密集的工程桩施工以后，工程桩的桩侧土层结构较试桩发生了变化，桩的工作状态有所改变，桩侧土层产生了负摩阻力。此负摩阻力不但不会对桩的荷载起抵抗作用，由它产生的下曳荷载反而成为附加于桩侧表面的荷载，大大降低了基桩的承载力。1．负摩阻力产生的原因基桩侧表面产生负摩阻力的原因很多，根据工程的地质条件和现场情况，原因大致分成如下两个方面：①场地大面积堆载。在该场地北侧附近是未经地基处理约4．0m厚的块石回填区，附近为大型石料场和块石堆放区，地面荷载较大。该工程场地紧挨着堆载区域，堆积荷载

8、在其影响的场地范围内产生附加应力，在此附加应力的作用下，一方面淤泥中的孔隙水被挤出，孔隙体积相应压缩而产生固结沉降；另一方面，孔隙水挤出后孔隙水压力消散，由于土颗粒骨架的蠕动而引起的次固结沉降。由于桩端位于硬塑的粉质黏土中，两种沉降之和远远大于桩身受到附加应力时本身的沉降，因此桩侧土层中产生向下的负摩阻力。②基桩的施工工艺。该工程采用锤击法沉桩，在场地进行大片密集型沉桩时，会对地基土产生扰动，由于淤泥具有触变性，受到振动荷载表1场地土层物理力学性质指标一览表层层厚含水