对于静压预应力管桩单桩承载力试验的分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇对于静压预应力管桩单桩承载力试验的分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘 要】本文通过对静压预应力管桩进行压桩过程压力的试验与记录、静压承载试验和隔时复压试验，分析了静压预应力管桩单桩的承载力和它的变化。据此得出了在不同土质、土层时复压值的增长情况有所不同；静压预应力管桩的承载力具有时效性；可以通过终压值得出极限承载力等结论。

【关键词】静压桩；单桩竖向承载力；终压值；极限承载力

引言

21世纪早期起，我国已经开始对预应力管桩有了广泛的应用。这是一种集造价低、质量好、施工快、承载力大、工艺简单等优点于一体的预制桩型。其中单桩竖向承载力的研究一直以来都是该桩型的设计基础和施工的重点。本文通过对该桩型进行了一系列的承载力试验，结合单桩竖向承载力的理论值、隔时复压值、压桩终压值以及载荷试验分析与研究。

2 工程分析

现有一高速公路扩建工程，将原高速公路扩建成八车道公路，为解决扩建拼接部分的衔接问题，新高速公路的路基软基选用预应力管桩。在该高速公路上的K52+400～K52+480设立试验，进行管桩的承载力试验研究。

其中，5～12列桩的间距为3.0m，13～17列桩的间距为2.6m，所用的管桩参数为：外径：300mm，壁厚：70mm，单节桩长：≤ 12m，A型，其混凝土有效预压力为3.8Mpa，桩身竖向承载力的设计值为1410kN。试验场地的地形是冲积及冲洪积平原地区，使用双桥探头静探结合钻探进行地质勘察。该地段的土层由上往下分布为：土层层厚为1.6～2.7m的素填土层、2.4～4.9m的淤泥层、4.7～6.6m的中砂层、2.4～3.3m的粗砂层、2.8～4.2m的粉质粘土层以及全风化泥岩层。

本文采用《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中的公式

①

：第 层土探头的平均侧阻力（KPa）； ：桩端平面上下探头的阻力，取桩端平面以上4d，d为桩的边长或直径，范围内按照土层厚度的探头阻力加上权平均值（KPa），再和桩端平面以下d范围内探头的阻力计算其平均值； 为桩端阻力的修正系数，其中黏性土和粉土取2/3，饱和砂土则取1/2； 为第 层土桩的侧阻力综合修正系数，黏性土和粉土的 =10.04（ ）-0.55；而砂土 =5.05（ ）-0.45 。

现场管桩桩长均为9m，因此以9m作为计算长度。经过计算得出施打管桩K52+438极限承载力为524.8kN、K52+448极限承载力为576.8kN、K52+457极限承载力为624.9kN3压桩、隔时复压及静压承载试验分析

3.1压桩压力曲线

2014年10月11日打入编号2-8（编号含义为二排8列桩，下同）、2-9、2-12以及2-13的四根桩，桩长9m，粗砂持力层。压桩力随深度变化曲线如下图1所示。其横坐标为压桩深度，纵坐标为压桩过程中管桩所受桩尖阻力以及侧壁阻力之和。

图1 压桩力随深度变化曲线

根据图1知道，2-8、2-9在K52+439附近，而2-12、2-13在K52+450附近，因此可以用孔位K52+439的资料代表2-8、2-9以及用孔位K52+448代表2-12、2-13。对静探锥间阻力以及压桩力随深度变化的比较，可以由此看出压桩压力的变化和土层情况有着密切的关系。当桩打进4m时，K52+448孔位的锥间阻力骤然变大，而K52+438孔位的锥间阻力不变，导致了在土层下4～5m内，2-12和2-13的压力值变大，但2-8以及2-9的压力值基本不变。压桩过程和静力触探所反应的土层力学性状相同

管桩在打入的过程中所受的总阻力曲线很是相似，终压值也很接近。管桩的终压值都略大于理论值。所以通过式①用静探资料算出的理论终压值和实际值比较接近，并且偏于安全。

3.2隔时复压

在10月12日以及10月15日分别对这四根管桩进行了复压，管桩刚开始下压时的压力为复压值。详见下表1。

表1 单桩极限承载力理论值、实际终压值、隔时复压值试验数据

编号 理论标准值/kN 终压值（10/11）/kN 复压值（10/12）/kN 复压值（10/15）/kN

2-8 535.5 558.8 637.4 696.6

2-9 535.5 584.6 618.0 669.2

2-11 - 814.5 - -

2-12 588.1 678.7 782.2 868.2

2-13 637.7 702.1 794.1 886.6

2-14 - 633.9 - -

而随着时间的增加，复压值也在增大。

管桩的复压值会随着时间增加而增大，但打完桩后，随着超孔隙水的压力消散，管桩周围的土开始凝结，复压值的增长幅度是不断减小的。

下图2是管桩复压值随时间变化增长率的变化曲线。

图2 单桩承载力增长率曲线

由图可见，2-8、2-12、2-13这三根管桩的增长变化很是相似，一天后压力值的增长分别为：14%、15%以及13%，四天后分别为：25%、28%以及26%。而在地质相差不大情况下的2-9可能是试验误差导致的。试验桩机的压力表是每秒改变一次数值的模式，所以显示的数值并不及时，导致所读的数值可能只是极大值而不是最大值。

3.3载荷试验

在打桩结束两个月后，再对管桩2-8、2-11、2-12和2-14进行了竖向静压载荷试验

下表2列出了由静探数据算出的理论值、压桩终压值以及载荷试验的承载力数据。

表2 单桩极限承载力理论值、现场终压值、载荷数据及其比较

编号 理论标准值/kN 终压值/kN 载荷试验承载力标准值/kN 终压值与试桩承载力之比/% 理论值与试桩承载力之比/%

2-8 535.5 558.8 600 93.1 89.3

2-11 - 814.5 750 108.6 -

2-12 588.1 678.7 700 97.0 84.0

2-14 - 633.9 634 99.9 -

从表中可以看出根据静探资料计算出的理论值和载荷试验所得的实际值比较相近。管桩2-8、2-11、2-12和2-14的终压值均与载荷试验承载力相近，这说明管桩周围的土经过一定时间的稳定后，恢复了桩壁和土之间的黏结力，管桩所受的摩擦力阻力增大，承载力得到了提升。

3.4单桩承载力的分析与确定

本文所试验的管桩桩长均为10m，土层层厚为1.8～2.8m，粗砂持力层，摩擦端承型管桩，载荷试验的承载力比终压值提升幅度较低。由此我们可以认为，端承型管桩桩端的阻力占单桩承载力中最为主要的部分，侧摩擦阻力占次要部分，压桩之后，单桩承载力的提升幅度较小，所以可以通过压桩终压值来推断单桩的极限承载力，施工作业时可以用终压值作为压桩桩长的控制标准。

4结语

时至今日，静压预应力管桩还正处于发展中，仍有着许多的不足需要改进，因此很有必要对这一领域进行相对应的研究与探索。本文就静压预应力管桩单桩承载力进行了实验分析，并得出了一些相应的理论，希望能对静压管桩日后的设计及施工有一定的帮助。

参考文献：

[1]崔京浩，王钧利.在役桥梁检测、可靠性分析与寿命预测[M].北京：中国水利水电出版社，2006.（5）.

[2]王杰.预应力管桩设计理论及其工程应用研究[D].长沙：湖南大学，2009.

[3]周韬.高强预应力管桩基础设计与静压法施工应用[J].四川建材，2007.