PHC管桩挤土效应与时间效应研究_张鹤年

Ru r
）
2sinφ 1 + sinφ
（ 6）
σθ
Cctgφcos2 φ（ =
G + GV Ccosφ
－ +
Gε2 GV
）
1 + sinφ
2sinφ
（ 1 + sinφ
Ru r
）
2sinφ 1 + sinφ
－
Cctgφ － Ccosφ + Ccos2φ 1 + sinφ
（ 7）
塑性区半径：
槡 RP
Ru
cm2 / s，土的压缩系数为 0. 15 ～ 0. 19MPa － 1 ，地面标高一般为 6. 55 ～ 6. 80m。其地层从上往下分为： ①层填土，主要成份 为亚粘土，高压缩性，低强度，厚度 0. 7m，层底标高 5. 85 ～ 6. 10m； ② 层 亚 粘 土，中 压 缩 性、中 等 强 度，厚 度 6. 00 ～ 6. 10m，层底标高 － 0. 25 ～ 0. 10m； ③ 层粉砂，中高压缩性、 中等 强 度，层 厚 4. 30 ～ 4. 40m，层 底 标 高 为 － 4. 65 ～ － 4. 20m； ④ 层 粘 土，中 等 压 缩 性，中 等 强 度，层 厚 7. 40 ～ 8. 20m，层底标高 － 12. 85 ～ － 11. 60m； ⑤亚粘土夹粉细砂， 压缩性偏高，强度低，未完全揭穿。
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表 1 相同桩外直径情况下挤土塑性区半径对比
桩外径 /m 桩壁厚 /m 管桩 Rp1 / m 实心桩 Rp2 / m （ Rp1 / Rp2 ） / %
0. 5 0. 1 2. 1 3. 45 60. 8
0. 55 0. 1 2. 21 3. 8 58. 4
0. 6 0. 11 2. 43 4. 14 58. 7
社，2006.
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力触探锥头阻力 qc 及摩阻力 fs ，曲线的变化规律基本相同
张鹤年： PHC 管桩挤土效应与时间效应研究
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（ 见图 4） ，但压桩力曲线较平滑，不象静力触探曲线那样易 受薄夹层和局部 不 均 匀 的 影 响 而 发 生 突 变，这 是 由 两 者 不 同尺寸造成的。桩直径或边长一般是静力触探头直径的十 几倍，能对桩构 成 阻 力 变 化 的 土 层 厚 度 也 应 是 数 倍 于 静 力
0. 8 0. 11 2. 85 5. 52 51. 6
1. 0 1. 3 3. 48 6. 9 50. 4
表 2 相同承载力时挤土塑性区半径对比
桩外直径 /m 桩壁厚 /m 管桩 Rp1 / m
实心桩 Rp2 / m （ Rp1 / Rp2 ） / %
0. 5 0. 1 2. 1 4. 28 49. 0
选用直径 600mm，壁厚 110mmPHC 管桩。桩长 15m，桥 墩桩距为 1. 5m，桥台桩距为 1. 6m × 2. 1m，混凝土强度等级 C80，每一根 PHC 管桩分上、下两节施工，上、下节长度为 7、 8m，两节接头采用焊接，以上 PHC 管桩均采用静压法施工。
分别进行两组平行试验。选择 1 个桥台承台、1 个桥墩 承台进行测试，布置见图 1。在现场试验中，将用双筒薄壁 取样器在打桩前不同深度土的不扰动土样，进行室内实验， 包括基本的物理性质与力学性质和化学成分分析实验。用 于研究不同土质条件下沉桩过程对桩间土及下卧层软土力 学参数的扰动影响。 3 PHC 管桩与普通桩的挤土效应分析
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欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁
（ 3） 不良、极差工程地质地段： 基础类型可采用 （ V、 VI、VII、VIII） 型基础，应将热棒浇注在基础中。基础侧表面 应涂油且做 10 ～ 15cm 的油砂混合料回填，以消除切向冻胀 力，如遇有地下冰层，应挖除，换填砂砾石。多年冻土区开挖 基坑，需保证做好： ①预先做好遮阳设施，避免阳光照射，使 冻土融化； ②做好排水设施，及时排出基坑积水［1］。 4 结语
管桩桩基承载力的拟合曲线。
【关键词】 PHC 管桩； 挤土效应； 时间效应； 压桩力； 桩基承载力
【中图分类号】 TU473. 13
【文献标识码】 B
【文章编号】 1001 － 6864（ 2012） 05 － 0093 － 03
桥梁工程是高速公路建设的重要组成部分，PHC 管桩
弹性广义胡克定律：
能较好满足其桩基础的要求。施工会对桩周一定范围内的 土体产生扰动，使桩周土体强度降低，在土体中产生超静孔
触探的。静力 触 探 曲 线 用 于 计 算 桩 的 承 载 力 时，应 进 行 平 滑处理。实质 上，规 范 规 定 的 计 算 时 取 桩 端 上 下 一 定 范 围 内静力触探指标的做法，类似于这种平滑处理。
5 用压桩力计算 PHC 管桩桩基承载力
该试验中的 0-2'-1，2-8-4，3-12'-2 桩的最终压桩力分别
0. 55 0. 1 2. 21 4. 72 46. 9
0. 6 0. 11 2. 43 5. 15 47. 1
0. 8 0. 11 2. 85 6. 94 41. 0
1. 0 1. 3 3. 48 6. 9 50. 4
4 压桩力研究 从实测资料 分 析 可 以 看 出，所 测 得 的 压 桩 力 曲 线 与 静
［收稿日期］ 2012 － 02 － 20 ［作者简介］ 罗 霄（ 1985 － ） ，男，内蒙古察右后旗人，硕士，
从事路基工程的设计、勘察工作。
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低温建筑技术
2012 年第 5 期（ 总第 167 期）
σr
= Cctgφ（
1
+ sinφ）
（
G
1 +V Ccosφ
－ +
ξG2V）
sinφ
（ 1 + sinφ
当土体模量取 c 为 20kPa，φ = 20°，υ = 0. 35，E = 8MPa， 平均体积应变为 0. 015。
由式（ 8） 可以看出，塑性区半径随管桩内径增大而逐渐 减小。图 2 是桩外直径不变时塑性区半径与桩内外径比之 间的关系曲线，从图中可以看出，塑性区半径随着内径的增 大而逐渐减小，并且衰减的速度随内径增大而不断 加 快。 图 3 为不同内外径比与最终压力的关系。最大挤压力随内 外径 比 增 大 而 逐 渐 减 小，并 且 在 内 径 较 小 时，压 力 减 小 较 慢，随内径增大，最大挤压力较小而不断加快。表 1 为几种 不同外直径的 PHC 管桩与其相对应的相同外直径的实心桩 沉桩时产生的塑性区半径的对比情况，表中结果表明 PHC 管桩沉桩时可以相应的减小塑性区半径 39. 2% ～ 49. 6% ， 由此可见，使用 PHC 管桩可以较为明显地减少沉桩时的挤 土效应，并且桩径越大的话，其效果越显著。表 2 为按照相 同承载力即有效承载面积相等的原则将管桩与普通的实心 桩对比（ 管桩内侧面积按照 30% 进行折算［6 － 9］） ，分别取管 桩和相同承载力的实心桩进行比较。外径从 0. 5 ～ 1. 0m 变 化时，管桩可以减小塑性区半径 49. 6% ～ 59. 0% 。
张鹤年： PHC 管桩挤土效应与时间效应研究
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P
（ 东南大学建筑学院， 南京 210000）
【摘 要】 通过理论分析和现场测试，对 PHC 管桩的挤土效应和时间效应进行了研究，利用小孔扩张理论
对 PHC 管桩挤土效应与其内外径比关系进行了分析，并利用静载试验和最终压桩力的关系，得到该试验场地 PHC
=
G（ 1 + V － ξ2 ） Ccosφ + GV
（ 8）
扩孔最终压力：
Pu
=
Cctgφ（
1
+
sinφ）
［G
1 +V Ccosφ
－ +
ξG2V］1
sinφ + sinφ
－
Cctgφ
（ 9）
式中，U 表示径向位移； C 表示土的粘聚力； φ 表示土的
内摩擦角； υ 表示泊松比； E 表示弹性模量； Ru 表示扩孔最终
为 3250、2750 及 2750kN，在沉桩平均约 2 周后进行静载荷
试验其承载力达到 3600kN，为最终压桩力的 1. 3 倍左右。
以时间做为横坐 标，静 载 荷 试 验 结 果 与 最 终 压 桩 力 相 比 较
提高的百分数为 纵 坐 标，可 见 该 拟 合 曲 线 大 致 符 合 双 曲 线