桩长的几个问题讨论_刘冬柏.pdf

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1、n结构师手记系列六桩长的几个问题讨论DiscussiononseveralQuestionsabouttheStakeLength刘冬柏LiuDongbo李凤武LiFengwu1、问题的提出桩基础具有承载力高，沉降速度慢，沉降量小且均匀，能承受垂直荷载，水平荷载、上拔力及由机器产生的振动或动力作用等特点，因此被广泛应用于建设工程。特别是随着我国高层建筑、大跨度建筑的飞速发展，基础承受的上部荷载越来越大，基础形式中桩基础所占的比例越来越高。我国现行基础设计规范对各类桩基的设计、构造和施工均做出了相关规定，比较好的指导了桩基础的设计与施工。然而，关于桩长的规定并不十分明

2、确，在工程实际中桩长的问题争议较多。例如，有些工程的混凝土预应力管桩桩长仅为3~4m，但进行原位静载实验，桩基的竖向承载力特征值往往可达到设计预估值。有些人工挖孔桩桩长仅为4~5m，深层荷载板试验结果也能够达到设计预估值。按照《建筑桩基技术规范》规定，单桩原位静载实验和深层荷载板试验结果是桩基承载力取值的主要依据。有些设计人员认为符合规范规定的设计原则，桩长不应作为控制指标。上述此类情况，是否不加分析的采用试验结果作为桩基设计的特征值。笔者认为，对于此类端承短桩，若桩端持力层为硬质岩体时，在建筑的寿命期内，桩基可靠度可能满足设计预期目标，但桩端持力层为软质岩（如全风

3、化粉砂岩，页岩）时，其可靠度能否达到设计预期目标，是值得深思的。又例如，某些建筑的场地土上部软弱土层较厚，设计人员为寻找到较硬的桩基持力层，又满足建设方节约投资的要求，选用的人工挖孔桩桩长高达40~50m，给施工带来极大的难度，甚至造成人员伤亡。其设计的合理性值得商榷。本文就竖向荷载作用下的端承桩桩长的几个问题，与同行们讨论。2、端承桩长度超短的限定根据我国现行《岩土工程勘察规范》的要求，岩土工程勘察报告必须提供岩土层的参数值。从这些参数中不难发现，同一土层的浅基础承载力特征值和桩端承载力特征值相差4~10倍（除坚硬质岩石外)。一般情况下，特征值是根据地基土的极限承

4、载力除以安全系数得到的设计允许值。极限承载力是地基土丧失整体稳定时的临界荷载。通常可采用太沙基公式或梅耶霍夫公式进行分析计算。该公式计算假定的滑动面形态有浅层滑动面和深层滑动面。桩端极限承载力基于深层滑动面假定的刘冬柏，湖南省建筑设计院极限荷载理论来确定。如图一所示，左侧的模型为太沙基图式，右侧的为梅耶霍夫图式。从两个图副院长、教授级高级工程师式的破坏形态可以看出其破坏面都在地面以下，64图1可参照地址条件相同的试桩资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定，其余均应通过单桩静载试验确定；3、设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。”同时也遵照《

5、建筑地基基础设计规范》第8.5.5条的类似规定，上述规范只要求桩基承载能力以试验为准。在某些特定情况下，盲目照搬规范的条文要求，不加以分析，可能造成工程的安全隐患。3~4m有效桩长的预应力管桩桩端作用在硬质岩体上，桩长对承载力影响可能不大。但桩端作用在软质岩体上（强风化泥质砂岩、页岩）或群桩时，实验结果的承载力虽高，但岩体受到桩端扰动后，地下水必然导致岩体软化，岩土的承载力、粘聚力和内摩擦角降低，桩长又小于临界深度，桩端承载力将会大大降低；假若桩长一些，桩侧摩阻力和桩端承载力共同组成桩基的承图2载力，桩侧摩阻力占有一定的比例，在端阻力降低的极端情况下其摩阻力的安全储

6、备还可以弥补桩基的实际承载力。当桩长很短时，桩侧摩阻力在承载力中占的比例较小，桩端承载力的降低将当桩长小于一定深度时，破坏面会延伸出地面，随着深度的减少，其破坏会直接降低桩的承载力。其道理类似于2008年的南方冰灾轻钢结形态逐渐变为浅层破坏，极限承载力逐渐降低，最后就成了浅层滑动面假定的极构垮塌比混凝土、砌体结构要严重得多的道理。因此，对于桩端限承载力计算模型。如图二所示。深基础与浅基础最大的区别在于上层覆土的作位于软质岩体预应力管桩，不能简单的采用原位静载试验的结果用，土层超过一定深度的深基础的承载力远大于浅基础的承载力，在我国现行的作为桩基设计承载力。应考虑桩长

7、的影响。桩长不宜太短，建议地基基础规范中，计算浅基础承载力时，地基承载力设计值应考虑深度修正系数不宜小于6m，并应做好桩端的封闭处理，尽量降低岩体可能后的影响。足以说明上层覆盖土的作用。但其极限承载力不会一直随着入土深度的期强度降低的影响，并在计算中留有一定的安全储备。增加而增大，而是有一定限度的，当桩的埋深超过该限度时，则桩端极限承载力对于常用的人工挖孔灌注桩，桩径是影响桩长的重要因素，近乎保持恒量，该限值即为桩的临界深度。不少学者对临界深度进行了深入的研当岩层埋藏较浅时，常出现桩长仅为3～4m的情况，其原位深究，提出了一些经验公式。此类经验公式都基于梅耶霍夫