桥梁桩基础地基压缩层厚度的确定

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摘要：文章通过分析桥梁桩基基础压缩层厚度的计算方法和影响因素，总结了桥梁桩基基础压缩层厚度各计算方法的优缺点。理论计算结果与实测数据表明，通过沉降计联合应变计的观测桥梁桩基础压缩层变形的方法是一种行之有效的确定桥梁桩基压缩层厚度的方法。

关键词： 桥梁桩基础；沉降；压缩层厚度

Abstract: This article through calculation method and influence factors analysis of bridge pile foundation compressive layer thickness, summarizes the advantages and disadvantages of each method to calculate the thickness of bridge pile foundation based compression. The theoretical results and the measured data show that, through the observation of bridge pile foundation settlement gauge and strain gauge compression deformation is an effective method to determine the thickness of compressed layer of bridge pile foundation.

Key words: bridge pile foundation; settlement; the thickness of the compressed layer

中图分类号：U443.15+9文献标识码：A 文章编号：

高速铁路桥梁基础多采用群桩基础，群桩的沉降是由桩、承台、地基同作用的结果，如考虑桩和桩间土的变形相互协调，桩间土的压缩近视等于桩身的压缩变形值。因此可认为桩基工后沉降主要包括桩端平面压缩层主、次固结沉降两部分。

目前群桩沉降计算方法最终均按单向压缩分层总和法计算，主要有实体深基础法、弹性理论法和等效作用分层总和法等，大体都是半经验半理论的计算方法。基础压缩层深度是沉降计算是否准确的关键。但由于影响因素多（外荷载、土体的类别和构造、基础形状及尺寸、埋深等），不同桩基础的沉降估算模式计算的压缩层厚存在一定差异。这种差异会严重影响到桩基沉降的计算结果可靠性。

1 地基压缩层深度的主要影响因素

理论分析与实测结果表明，压缩层深度与基础的形状、尺寸、基底压力、埋深、土的自重压力以及地基的工程地质和水文地质状况(包括地基土层的力学性质，地下水位等都有密切的关系。

（1）荷载的大小。文献[3]提出对一定的基础宽度，地基压缩层的实测深度不一定随着荷载的增加而增加，纵有增加，增加幅度也不大。（2）相邻荷载。基础附近有相邻基础或者荷载存在时，必将增大地基压缩层深度。（3）地基土的连接强度。由于地基附加应力随深度增加而减小，地基土连接强度随深度增加而增加，当两者达到平衡时的深度即为地基压缩层深度。（4）基础长宽比。地基压缩层厚度的计算一般来说是以Boussinesq课题解和Mindlin课题解为基础。基础的长宽比对地基压缩层深度有很大影响。

2 地基压缩层深度的计算方法

目前，确定基础压缩层深度的方法有如以下几种：应力比法、变形比法、宽度确定法、何颐华法等等。

表2-1 地基基础压缩层厚度计算方法优缺点表

3 地基压缩层厚度的计算

（1）试验工点概况

本文选取京沪高速蕴藻浜特大桥天山西路桥段5号～7号桥墩（城际动车32、31、30号桥墩）。基础：钻孔灌注桩，桩径1.0m，桩长分别为71m、73m和73m，群桩3×7。单桩竖向容许承载力设计值分别为4422.98KN，4533.1KN和4664.3KN。承台尺寸为23.1m×8.5m。

表31 岩土力学参数

（2）地基压缩层厚度的实测

桥梁桩基桩底压缩层厚度的确定是桩基沉降计算的关键核心问题之一，无论从理论上还是实践上都未能得到有效解决。特别是试验观测工作在国内外均未见报道。

试验原理：在桩底H深度处埋设的沉降计观测的变形量S等于基桩压缩量Se和h深度范围内土层的压缩变形量Sc之和。通过桩身安装应变计或沉降计观测桩身压缩变形量Se，于是桩底H深度范围内土层的压缩量为：Sc=S-Se。

基于这一思路，选择在S2基桩中埋设沉降计测试桩身压缩量Se，选择S1、S3和S4基桩，在其相应桩底以下30m、20m、5m (10m)深度处安装沉降计测试变形量。沉降计总体布置示意图如3-1所示。各墩基桩编号与沉降计埋设深度的关系如表3-2所示。

图3-1桩底压缩层沉降计埋设示意图

表3-2基桩与沉降计埋设深度H关系表

现场施工工况顺序为：工况一，承台浇注后；工况二，墩间土回填后；工况三，墩身浇注后；工况四，立柱浇注后；工况五，连续梁浇注后；工况六，墩间地基处理后，简支梁浇筑前；工况七，京沪线简支梁浇注，进站线铺轨完成；工况八，混凝土板、轨道板施工后，铺轨前；工况九，京沪线铺轨后。

30号墩、31号墩、32号桩底单位厚度土层的压缩量随土层深度变化关系如图3-2 ~图3-4所示（S/H—桩底单位厚度土层压缩量，H—土层深度）。

图3-230号墩S/H-H关系图

图3-331号墩S/H-H关系图

图3-432号墩S/H-H关系图

表3-3 各计算方法计算压缩层厚度（m）

4 结语

(1)综述了地基基础压缩层厚度的计算方法，主要包括应力比法、应变比法、宽度确定法和何颐华法等，并对各计算方法的优缺点进行了对比分析。

(2) 本文在实际工程的基础上，提出了沉降计联合应变计观测桥梁桩基础压缩层变形的方法。通过理论计算与现场实测对比分析得出，该方法行之有效，可为测试桥梁桩基桩底压缩层厚度提供一种可靠的技术方法。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家规范. JGJ94-2008. 建筑桩基技术规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2008

[2] 中华人民共和国国家规范. GB50007-2002.建筑地基基础设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002

[3] 邢黎峰,孙明高,王元军.生物生长的Richards模型[J].生物数学学报, 1998, 13(3): 348-353.

[4] 何颐华,季婉如.大基础地基压缩层深度计算方法的分析[J]. 勘察科学技术, 1985(6):28-32