﻿ 超长钻孔灌注桩桩侧摩阻力发挥特征分析 Analysis on Pile Shaft Friction Resistance of Ultra-Long Bored Piles

Hans Journal of Civil Engineering
Vol.04 No.01(2015), Article ID:14738,10 pages
10.12677/HJCE.2015.41007

Analysis on Pile Shaft Friction Resistance of Ultra-Long Bored Piles

Jianguang Li

AVIC Geotechnical Engineering Institute Co., Ltd., Beijing

Email: lijianguang10@126.com

Received: Dec. 25th, 2014; accepted: Jan. 15th, 2015; published: Jan. 22nd, 2015

ABSTRACT

Based on the analysis on the results of test piles of typical projects, characteristics of pile shaft friction resistance are summarized for ultra-long bored piles. Pile shaft friction resistance mainly depends on shear strength index (c, φ), effective overlying pressure, and pile-soil relative movement. Effective overlying pressure and pile-soil relative movement are should not be neglected to pile shaft friction resistance.

Keywords:Ultra-Long Bored Pile, Static Load Test, Pile Shaft Friction Resistance

Email: lijianguang10@126.com

1. 引言

(1) 一定荷载作用下超长桩的桩顶变形主要由桩身的压缩组成，超长桩基础的沉降变形必须考虑桩身的压缩变形。

(2) 桩端阻力对桩的总承载力贡献较小，超长桩的承载力以侧阻力为主。

(3) 桩端沉渣对桩端承载力的发挥影响明显。

2. 桩侧摩阻力的发挥特征

2.1. 上海中心大厦 [1]

(1) 试桩参数

SYZA01、SYZA02试验桩布置及后注浆位置详见图1

(2) Q-s曲线

SYZA01、SYZA02试验桩Q-s 曲线详见图2图3。SYZA01、SYZA02试验桩桩身轴力分布曲线详见图4图5

(3) 桩身轴力测试

SYZA01、SYZA02试验桩桩身轴力分布曲线详见图4图5

(4) 桩侧摩阻力

Table 1. General situation of test piles

Figure 1. Profile of soil layers and test pile (including post-grouting location)

SYZA01、SYZA02试验桩不同桩顶荷载下桩侧摩阻力随深度变化曲线详见图6图7。SYZA01、SYZA02试验桩不同埋深处桩侧摩阻力与桩土相对位移关系曲线详见图8图9

Figure 2. Q-s curves of No. SYZA01 test pile

Figure 3. Q-s curves of No. SYZA02 test pile

Figure 4. Distribution curves of axial force of No. SYZA01 test pile

Figure 5. Distribution curves of axial force of No. SYZA02 test pile

Figure 6. The change curves of pile shaft friction with depth of No. SYZA01 test pile

Figure 7. The change curves of pile shaft friction with depth of No. SYZA02 test pile

Figure 8. Curves of pile shaft friction versus pile-soil relative movement at different depths of No. SYZA01 test pile

Figure 9. Curves of pile shaft friction versus pile-soil relative movement at different depths of No. SYZA02 test pile

(1) 桩侧摩阻力沿桩长的发挥具有异步性，荷载水平较小时，桩侧摩阻力分布曲线呈单峰状，随荷载水平增加，桩侧摩阻力分布曲线经历峰值不断增大下移、桩端附近逐渐展开的变化过程；桩体上部分侧摩阻力发挥至极限后，出现不同程度软化现象。

(2) 桩侧摩阻力充分发挥所需桩土相对位移受后注浆工艺影响，实测结果显示在有效桩长范围内埋深较浅的黏性土层中桩侧摩阻力充分发挥所需桩土相对位移小于5 mm，较深的砂性土中小于10 mm；桩侧摩阻力软化出现在桩土相对位移超过极限位移之后，埋深较浅的黏性土中由于桩土相对位移大软化较为显著。

(3) 与规范取值相比，第⑥层土实测桩侧摩阻力极限值不足规范取值下限的50%，残余值仅为规范取值下限的20%，第⑦1层土实测桩侧摩阻力接近规范取值下限，但软化严重，该土层以下实测桩侧摩阻力均大于规范取值上限，其中⑨1、⑨2-1土层中，实测值达到规范取值上限的2倍以上。因此在大直径超长后注浆灌注桩承载力计算时，应充分考虑有效桩长范围内浅部土层的侧摩阻力软化和注浆后深部土层侧摩阻力增强效应。

2.2. 其他典型工程 [2] [3]

CCTV新址TP-A1试验桩粉质黏土⑥层桩侧摩阻力表现出加工软化特性。卵石⑤层及细砂⑨层桩侧摩阻力表现出加工强化特性。埋深较大的砂土⑨层的桩侧阻力在同等桩土相对变形情况下较⑤层增长快，显示出桩侧阻力发挥存在深度效应，围压大有利于桩侧阻力的发挥。

3. 模型建立与分析

3.1. 模型概化

(1)

3.2. 桩土间相对位移

Figure 10. Curves of pile shaft friction versus pile-soil relative movement (silty clay ⑥)

Figure 11. Curves of pile shaft friction versus pile-soil relative movement (pebble ⑤, fine sand ⑨)

Figure 12. Curves of pile shaft friction versus pile-soil relative movement at different depths

6~8 mm。上海中心SYZA02黏性土侧阻充分发挥所需的桩土极限相对位移约为2~5 mm，进入残余强度约为3~15 mm [1] 。

CCTV新址中TP-A1黏性土侧阻充分发挥所需的桩土极限相对位移约为4 mm，进入残余强度约为9 mm。经后注浆的砂类土、圆砾及卵石土未观测到侧阻充分发挥所需的桩土极限相对位移[2] 。

Figure 13. Mohr-Coulomb yield criterion of pile shaft friction

Figure 14. Curves of pile-soil relative movement

3.3. 土层埋置深度对桩侧摩阻力影响

BRAJA提出的经验公式[7] 如下：

(1) 砂层桩侧摩阻力

(2)

(3)

(2) 黏性土层桩侧摩阻力

(4)

(5)

3.4. 桩侧摩阻力实测值与规范取值的对比

3.5. 单桩静载试验与工程实际工况的区别

Table 2. Measured pile shaft frictions and friction ranges in specifications of Shanghai Center Tower

Table 3. Measured pile shaft frictions and friction ranges in specifications of Beijing CCTV Tower

4. 结论及建议

(1) 桩侧摩阻力qsik主要与桩侧土体抗剪强度指标(c, φ)、有效上覆压力(σ)及桩土相对位移(δ)有关。

(2) 桩侧土体的有效上覆压力及桩土间相对位移对超长桩桩侧摩阻力的发挥是不可忽视的因素。

(3) 实际工程桩的承载力发挥与单桩静载试验桩工况有差异，建议桩基设计时应慎重选取单桩静载试验提供的参数。

(4) 建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)提供的桩的极限侧阻力标准值没有主要考虑土层埋深的影响，建议在勘察报告中提供桩侧摩阻力时应适当考虑土层埋深的影响。

(5) 桩侧摩阻力的发挥还涉及桩侧土层的固结程度、剪胀、剪缩等复杂的力学问题，本文研究的内容还有进一步探讨的必要。

Analysis on Pile Shaft Friction Resistance of Ultra-Long Bored Piles. 土木工程,01,56-66. doi: 10.12677/HJCE.2015.41007

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2. 2. 邹东峰 (2013) 北京超长灌注桩单桩承载特性研究. 岩土工程学报, 增1, 388-392.

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4. 4. 屈智炯 (1987) 土的塑形力学. 成都科技大学出版社, 成都, 124-128.

5. 5. 陈希哲 (2011) 土力学地基基础. 清华大学出版社, 北京, 312-313.

6. 6. 史佩栋 (2008) 实用桩基工程手册. 中国建筑工业出版社, 北京.

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