特殊桩基设计：大直径筒桩设计

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1、第十五章大直径筒桩设计第一节概述大直径现烧1昆凝土薄壁筒桩是在沉管灌注桩的基础上加以改进发展而成的一种新桩型，一般采用环形桩尖。就目前沉桩能力及其性状而言，大直径简桩适用于饱和软土、一般蒙古土、粉土中。大直径筒桩的外直径D为800-..]500mm，壁厚f为100-..250mm，桩体全部采用现捷的素:昆凝土或钢筋混凝土一次成型完成。筒桩技术为施工机械采用振动沉模、现场浇筑混凝土的一次性成桩技术，可快速加固较软弱地基使其满足各类工程设计要求o这项技术在我国东南沿海软弱蒙古性土地区得到初步应用，己应用于海堤工程(如温州鹿西岛双排桩防浪堤和广州大亚湾石化工业区双排桩海堤

2、)、交通道路工程(如杭州绕城高速公路、杭宁高速公路软基处理)和水利工程(如上海浦南东片出海闸导流堤)等。谢庆道等开发了环形桩尖的大直径曹壁筒桩，刘汉龙等开发了无桩耻的大直径薄壁管桩。大直径筒桩属部分挤土桩，它的优点是不需要像钻孔灌注桩一样的泥浆护壁，大直径沉管挤土效应小。它的缺点是桩壁厚较薄且现场浇灌混凝土，环形桩身质量不易保证，单桩!竖向承载力不高但抗水平力相对较高。所以筒丰出g用于海堤工程等抗水平力大的桩基础。第二节筒桩的受力性状一、筒桩的荷载传递规律当竖向荷载逐步施加于简桩桩顶时，桩身上部受到压缩而产生相对于桩周土的向下位移，与此同时桩身侧表团受到土的向上摩阻

3、力的作用，桩身荷载通过所发挥出来的桩身外侧摩阻力传递给桩周土层，外侧摩阻力由上而下发挥致使桩身荷载和桩身压缩变形随深度递减。在桩土相对位移等于零处，桩外侧摩阻力尚未开始发挥作用而等于零。在加荷的初始阶段，桩的沉降很小，全部为桩和住周内外土体的弹性变形，摩阻力与位移近似地呈直线关系。随着荷载继续增加.桩身的压缩量和位移量增大，桩身下部的摩阻力随之逐步调动起来，从而将荷载也部分传给桩端土层并使其压缩而产生桩端阻力，与此同时桩内土芯被压缩，自下而上内侧摩阻力开始发挥。桩端土层的压缩导致桩土位移继续增大，桩身摩阻力进一步发挥，当桩侧摩阻力全部发挥出来达到极限后，随着桩顶荷载

4、的增加桩身位移继续增大，桩侧摩阻力则保持不变。摩阻力达到极限时的位移与土的性质有关，在硬勃土中约为5--6mm，在砂性土中约为4----10mmo桩的上半段侧摩阻力发挥编写人z张忠由张广兴(浙江大学土木E程学院)474第十五章大直径筒桩设计远比桩的下半段早句而桩侧摩阻力又总是比桩端摩阻力更早地得到发挥。桩侧摩阻力发挥至极限后.若继续增加荷载，土芯产生相对于内壁向上的位移而使内侧摩阻力发挥，荷载增量将全部由桩端阻力租内侧摩阻承担。注意到侧摩阻力的发挥来源于桩土之间的相对位移，与桩周外侧无限土体相比.管内土芯相当于一个一维土柱，桩周外侧土体变形以剪切变形为主.而土芯则伴

5、随着压缩变形。若荷载增大致使桩端持力层大量压缩和塑性挤出，此时桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。图15-2-1即为一桩长18m.桩径l028mm的大直径薄壁筒桩静载试验Q-s曲线。苗载αkNlO2004006008佣,;jf姊王吴三ghhN1~~飞飞L醉生'VI、\-=-二啼，坦301星斗。目-量。61-_---.--......-.....Q-s曲线时间logt(l11ll1J巴时101001000O~I2，拍电掘质粉质甜土L.UU3∞J~二~400-105ω600周~~l.-.8oo'VV---------9005-60(0)(bl(c)图15←2-1搏壁筒

6、桩竖向静载Q-s曲线(a)地层剖面的筒桩(C)静载试验曲线二、影晌筒桩受力性状的因素影响筒桩受力性状及Q-s曲线的因素主要包括桩长、桩径、壁厚、也桩侧土以及桩端土性状等。1.桩长的影响一般在其他条件不变的情况下，筒桩极限承载力随着桩长增加而增大，由此对应沉降量也增加较快。在一定荷载作用下，桩顶沉降量随着桩长的增加而减小。2.桩径的影响在其他条件不变的情况下，筒桩承载力随着桩径的增加而增加，这表明内侧摩阻力和桩端阻力随桩径增加而增加。当桩径较小时.Q-S曲线虽比较明显的陡降型，当桩径较大时•Q-S曲线呈比较明显的缓变型。一般桩径较小时，桩端阻力的贡献不大，表现出纯摩擦

7、桩的性状，当桩径较大时，桩端阻力的贡献比较大，表现出端承摩擦桩的性状。3.桩侧土抗剪强度的影响筒桩承载力随着桩但!Il土抗剪刚度系数的增加而增加.且承载力增长量与桩侧土抗剪刚度系数的增加量近似成正比关系，这是因为增加部分主要是侧摩阻力提供的，而侧摩阻力的大小与桩侧土抗剪刚度系数成正比。第二节筒桩的设计475第三节筒桩的设计筒桩基础设计既要满足承载力和变形要求句也要满足稳定性和耐久性要求。大直径筒桩单桩竖向极限承载力的设计由桩士体系承载力相桩身承载力两部分组成。Q，，~一、大直径筒桩单桩竖向极限承载力的确定1.大直径筒桩单桩竖向极限承载力的计算大直径薄壁筒桩桩士体