大直径超长钻孔灌注桩承载特性试验研究

２ ３
７ ８
９
粉土 粉质黏土
黏 土
２ ． ３１ ２ ． １３
２ ． ６７
２ ０ ．３ ２ ０ ．６
１９ ．７
０ ６ ．３ ０ ６ ．０
０７ ．６
２ ． ４３ ２ ． ４９
３ ． ９２
１ ． ６３ １ ． ４８
２ ． ２０ ５５ ．８ ｌ ．８ Ｏ １
２ ． ８６ ２ ． １６ ２ ． ２５ ２ ． ４５ １ ． ６７
压缩模量 内摩擦 角 ／ Ｐ Ｍ ／ 。 （） ６４ ．
４ ９ ．２ ２ ． ５４ ３ ２ ．４ ３４ ．８
凝 聚力 ／ａ Ｐ １ ６
１７ ．４
１９ ．０ １８ ．２ １９ ．１ １８ ．５ ２ ０ ．０
ｌ ｅａ ｆｃｉ ｓ ｔｎｅａ ｔｅｕ ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｉ ｋｓｐｅｅｅ ｃ ｆｈ ｏ ｏ ｏ ｉ ．Ｍｏｅｖｒ ｈ ｊｒｙｏ ａ ｒｌ ｒ ｔ ｎｒ ｉａ ｃ ｔ ｈ ｐ ｅ ｔｏ ｏ ｌ ｔ ｅ ｒｃｄ ｎ ｅｏ ｅｂｔ ｍ ｐｒｏ ｔ ｏ ｅｓ ｉ ｐ ｎ ｐｅａ ｔ ｔ ｔｎ ｒｏｅ，ｔｅｍａ ｉ ｆ ｏｔ
１ ． ９６
２ ． ２９ １ ． ５Ｏ
２１ ０ １年 １ ０月
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第１ ０期（ １７ 总 ５）
Ｊ ＯＵＲＮ ＡＬ ＯＦ ＲＡＩＷ ＡＹ Ｅ Ｌ ＮＧＩ ＥＥ ＮＧ Ｓ Ｉ Ｔ Ｎ ＲＩ ＯＣ Ｅ Ｙ
Ｑ ｔ ２ １ ｃ ０１ Ｎ ．０ Ｓｒ１７ Ｏ １ （ｅ．５ ）
文章 编 号 ：０ ６—２ ０ （ ０ １ １ ０ ６ １０ １６ ２ １ ） ０— ０ ６一Ｏ ６
桩在不同荷载条件下 的桩身轴力分布规律 、 桩侧摩阻
表 １ 试 桩 场 地 各 土 层 物 理 力 学 性 质 指 标
物理及力学性质
土层 号 １
２ ３ ４ ５ ６
土类名称 粉质黏土
黏 土 淤 泥质 粉质 黏土 粉 土 黏 土 粉 质 黏 土
天然 天然 密度 含水率／ ％ ／ ｇ ｃ （／ ｍ ） ３ ． ７８
ｒ ｓｓａ ｃ ｔｐ ｌ ｎｄ ｉ ｓ ａｌ ｅ ｙ ｓ ｌ． Ｔ ｅ ｅ ｏ ｅ，ｍｏ ｔｏ ｈｅ ｌｒ ｅ—ｄｉｍｅ ｅ ｎ ｅ ｇｈ ｒ ｄ ｐ ｌｓ ａ ｅ ｆ ｃｉｎ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ａ ｉｅ ｅ ｓ ｕ ｕ ｌ ｖ ｒ ｍａ １ ｈ ｒ ｆｒ ｙ ｓ ｆｔ ａ ｇ ａ ｔｒａ ｄ ｌ ｎ ｔ ｙ ｂｏ ｅ ｉｅ ｒ ｒ ｔｏ ｉ
力分布及发挥特性 、 桩端 阻力发挥特性 。在此基础上 探讨了大直径超长钻孔灌注桩竖向受力机理及其承载 力发挥特性。所得结论不仅丰富和完善了大直径超长 钻孑灌注桩的设计方法 ， Ｌ 而且对大直径超 长钻孔灌注 桩在铁路客运专线桥梁桩基工程中的应用 ， 具有一定
指 导意 义。
注桩静载荷试验和桩身轴力的测试 ， 探讨 了软土地基
３ ． ４６ ６５ ．
４ １ ４
１ ０
１ １
粉 土
黏 土
２ ． ３４
２ ． ５１
２ ０ ．０
１ ９ ．８
０６ ．６Байду номын сангаас
０７ ．４
２ ． ９４
４ ． ３４
２ ． ２０
２ ． ４７ ５４ ． ７３ ． １６ ０ ９ ９
１ ２
１ ３ １ ４
粉质黏土
黏 土 粉 土
ｔ ｅ ｌ ａ ｓｂ ｒ ｙ ｌｔ ｒｌ ｒｃｉｎ ｒ ｓｓ ｎ ｅ ｏ ｉ ｒ ｈ ａ ｇ ｈ ｏ ｄ ｉ ｏ ｎ ｂ ａｅ ａ ｔ ｅ ｉ ａ ｃ ｆｐ ｌ ｆ ｅ ｌｒ ｅ—ｄ ａ ｔｒａ ｄ ｌｎ ｔ ｙ ｂ ｒ ｄ ｐｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｄ ｆ ｆ ｉ ｏ ｔ ｅｏ ｔ ｉｍｅ ｅ ｎ ｅ ｇ ｈ ｏ ｅ ｉ ｅ， ｎ ｈ ｇ ｉ ｅ ｏ ｕ
近年 来 ， 随着 国家经 济和科 技 实力 的增强 ， 国在 我
都面临的突出问题。当地基承载力及桩的变形不能满 足设计要求时， 大直径超长钻孔灌注桩以其单桩承载 力高的优点 ， 在工程上的应用 日 益增多 ， 尤其是在铁路
中东部软土地区修建了大量的铁路客运专线。采取什 么样的基础形式来控制软土地基沉降， 是其一直 以来
大 直径 超 长钻 孑 灌 注 桩 承载 特 性 试 验研 究 Ｌ
孙 树 礼
（ 铁道第三勘察设计院集团有限公 司， 天津 ３０ ５ ） ０２１
摘要 ： 研究 目的 ： 分析大直径超长钻孔灌注桩在不 同荷载条件下的桩身轴力分布规律 、 桩侧摩 阻力分布及发挥
特性 、 桩端阻力发挥特性 ， 掌握大直径超长钻孔灌注桩竖 向受力机理及承载特性 ， 为完善大直径超长钻孑 灌注 Ｌ 桩的设计 方法 提供借鉴 和指 导。 研究结论 ： 大直径超长钻孔灌注桩桩身轴力从桩顶到桩端逐 渐衰减 ， 衰减 的快慢反 映了桩侧摩 阻力 作 其 用的大小 ， 并且桩身上部 的摩阻力先于桩身下部摩阻力及桩端阻力优先发挥 ； 此外 ， 大直径超长钻孔灌注桩 的 桩端阻力通常较小 ， 其桩顶荷载大部分 由桩侧摩阻力承担 ， 桩的荷载传递 机理分类通 常属摩擦桩或 端承式 按
ｐ ｌｓ ｏ ｎ ｉ ｒｅ ｄ—ｂ ａ ｎ ｒ ｔ ｎ ｐ ｌ ｓ ｅ ｅ ｒ ｇ ｆ ｃｉ ｉ ． ｉ ｉ ｏ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ： ｌｒ ｅ — ｄ ａ ｔ ｒ ｎ ｏ ｅ ｌ ｎ ｔ ｐｉ ｙ ｗｏ ｄ ａｇ ｉ ｍｅｅ ａ ｄ ｖ ｒｅ ｇｈ ｌ ｅ； ｂ ａ ｎｇ ａ ｃｔ ｂ ｈ ｖｏ ； ｌｔｒ ｌ ｒｃ ｉｎ ｅ ｉｔｎ ｅ ｆ ｉｅ； ｅ ｒ ｃ ｐａ ｉ ｉ ｙ ｅ ａ ｉｒ ａｅ ａ ｆ ｔ ｒ ｓｓａ ｃ ｏ ｐ ｌ ｉ ｏ ｒ ｓｓａ ｃ ｔｐ ｌ ｎｄ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ａ ｉｅ ｅ
Ｂｏ ｅ ｌ ｒ ｄ Ｐｉ ｅ
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（ ｈ ｈｒ ａ ｗ ｙＳ ｒｅ ｎ ｅｉ ｓｔｔ Ｇ ｏ ｐＣ ｒｏａ ｏ ， ｉｎｉ ３ ０ ５ ，Ｃ ｉａ Ｔ ｅＴ ｉ Ｒ ｉ ａ ｕｖｙａ ｄＤ ｓ ｎＩ ｔｕｅ ｒｕ ｏｐ ｒｔ ｎ Ｔａｊ ０ ２ ｈｎ ） ｄ ｌ ｇ ｎｉ ｉ ｎ １
ｇ ｉ ｎ ｅ ｆｒ ｉ ｒ ｖｎ ｈｅ ｄ ｓｇ ｔｏ ｆｌｒ ｅ—ｄ ａ ｔｒａ ｄ ｏ ｅ ｌｎ ｔ ｏ ｅ ｉｅ ｕ ｄａ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｉ ｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ａ ｇ ｉｍｅ ｅ ｎ ｖ ｒｅ ｇ ｈ ｂ ｒ ｄ ｐ ｌ ．
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｃ ｎ ｌ ｓｏ ｓ Ｔ ｅ ａ ｉ ｆ ｒ ｅ ｏ ｒ ｅ— ｄ ａ ｔｒａ ｄ ｌ ｎ ｔ ｙ ｂ ｒ ｄ ｐ ｌ ｅ ｕ ｅ ｒ ｍ ｔ ｅ ｕ ｐ ｒ ｏ ｉ ｎ ｏ ｉ ｏ ｓ ａ ｃ ｏ ｃ ｕ ｉ ｎ ： ｈ ｘｓ ｏ ｃ ｆ ａ ｇ — ｉｍｅｅ ｎ ｇｈ ｏ ｅ ｉ ｒ ｄ ｃ ｓｆ ｈ ｐ ｅ ｒ ｏ ｆｐｌ ｔ ｌ ｅ ｅ ｏ ｐｔ ｅ
ｔ ｏ ｔｍ ｏ ｉｎ，ｔ ｅ ｒ ｔ ｏ ｅ ｕｃｉｎ ｉ ｉａｅ ｈ ｇ ｉ ｅ ｏ ａ ｅａ ｒｃ ｉｎ ｒ ｓｓａ ｅ ｏ ｉｅ Ｔ ｕｎ ｔｏ ｆ ｈｅ ｂ ｔｏ ｐ ｒ ｏ ｔ ｈ ａ ｅ ｆｒ ｄ ｔｏ ｎｄ ｃ ｔ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｎｔ ｆｌ ｔｒ ｌｆｉ ｔ ｅ ｉｔｎｃ ｆｐ ｌ ． ｈｅ ｆ ｃｉｎ ｏ ｕｄ ｏ
收 稿 日期 ：０ １— ７—１ ２１ ０ ３
作者简介 ： 孙树礼 ， ６ 年 出生 ， ， １ １ ９ 男 教授级高级工程师。
第１ ０期
孙树礼 ： 大直径超长钻孔灌注桩承载特性试验研究
６ ７
客运专线桥梁桩基领域。 张忠苗 、 阳吉宝等人 Ｉ 分别对上海等地软 土地 ２ 基 中超长桩受力性状及承载机 制进行 了研究 。类似 地， 朱向荣等人 通过对温州软土地基 中超长钻孔灌
对 大直 径超 长钻 孔灌 注桩 的承 载特 性进 行研究 。获得 了各试 桩 的极 限承 载力 ， 析 了大 直 径 超 长 钻孔 灌 注 分
１ 场地概况及试桩参数
本次试验选择在某铁路客运专线某特大桥工区进 行， 该区位于我国东部近海冲积平原地区 ， 主要为黏土 和粉土互层 ， 以黏性土层为主 ， 并 各土层物理力学性质
摩擦 桩。
关键词 ： 大直径超长桩 ； 承载特性 ； 桩侧摩阻力 ； 桩端 阻力
中 图 分 类 号 ：Ｕ ７ ． Ｔ ４３ １ 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｂｅ ｒｎｇ ｓａ ｃ ｎ ａ ｉ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｒ ｅ — ｉｍ ｅ ｅ ａ ｄ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｆ Ｌａ ｇ —ｄ ａ ｔｒ ｎ Ｏｖ ｒｅ ｇ ｈ ｅ ｌｎ ｔ
指标 如表 １ 示 。 所
为准确获取能够能反映场地实际情况的桩侧平均 极限摩阻力值和持力层极 限端承力值 ， 本次共对 ３ 根 直径 １０ｍ、 ． 桩长 ５ ． 的钻孔灌注桩 ， ２ ９ｍ 进行 了竖 向 静载荷试验¨ 。试验前 ， 采用低应变反射波法和声波 透射法 ， 对各个试桩 的桩身完整性进行了检 测 ， 以 确保试验过程可靠。
中超 长钻 孔灌 注桩 的 承载力 性状 和荷 载传 递机 理 。冯
世进 、 任鹏等人 则对 黄土地 区地基 中超长钻孔灌 注桩 的承 载特 性开 展 了试 验 研究 。然 而 ， 于 大 直 径 对 超长钻孔灌注桩的承载特性研究 ， 无论是现场试验还 是理论研究都还 比较缺乏 。因此 ， 迫切需要对大 直径超长钻孔灌注桩进行专 门的试验和理论研究 ， 掌 握 其 承载特 性 ， 以满 足工 程实 践 的需 要 。 为此 ， 本文以某铁路客运专线桥梁大直径超长钻 孔灌注桩为研究对象 ， 通过预先埋设钢筋计及土压力 盒 的钻孔灌注桩现场静载荷试验 ， 结合相关理论分析 ，
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｒ ｏ ｅ ：Ｔ ｎ ｌｚ ｈ ｅ ａ ｉｒ ｆ ａ ｉｌ ｌａ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｓｒ ｃ ： ｓ ａ ｃ ｕ ｐ ｓ ｓ ｏ ａ ａｙ ｅ ｔ ｅ ｂ ｈ ｖ ｏ ｓ ｏ ｘ ａ ｏ ｄ ｔ ｓ ｓ ｉｎ，ｔ ｅ ｄ ｓ ｂ ｔ ｎ ｏ ａ ｅ ａ ｒｃｉｎ ａ ｈ ｉｔ ｕ ｉ ｆｌ ｔｒ ｌｆ ｔ ｉ ｒ ｏ ｉ ｏ ｒ ｓ ｔ ｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｏ ｅ ｉ ａ ｃ ａ ｉ ｅ ｄ ｕ ｄ ｒ ｄ ｆ ｒ ｎ ｌａ ａ ｔ ｎ， ｔ ｍａ ｔ ｒ ｔ ｅ ｏ ｄ ｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ｉ ａ ｃ ｎ ｈ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｆ ｒ ｓｓ ｎ ｅ ｔ ｐ ｌ ｎ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｏ ｄ ｃ ｉ ｓ ｆ ｔ ｅ ｆ ｏ ｏ ｓ ｈ ｌａ ｔ ｓｅ ｅ ａ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ａ ｄ ｂ ａ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ａ ｇ — ｄ ａ ｔ ｒ ａ ｄ ｏ ｅ ｌ ｎ ｔ ｏｅ ｉ ， ｎ ｏ ｐ ｏ ｉ ｅ ｒ ｆｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｎ ｅ ｒ ｃ ａ ｉｍ ｆ ｌｒ ｅ ｉ ｃ ｎ ｉｍｅｅ ｎ ｖ ｒ ｇｈ ｂ ｒ ｄ ｐ ｌ ａ ｄ ｔ ｒ ｖｄ ｅ ｅ ｅ ｃ ｎ ｅ ｅ
２ ． ８０ ３ ． ６１ ２ ． ６０ ３ ． ４２ ２ ． １９
孔隙 比 １１ ．７
０ ８ ．６ １０ ．４ ０ ７ ．８ ０ ９ ．９ ０ ６ ．５
液 限／ ％ ４ ． ００
５ ． ２３ ３ ． ４３ ３ ． １９ ４ ． ３１ ２ ． ７５
塑 ％ ２ ． ３７