大直径超长灌注桩的承载特性与设计方法_华东院王卫东

Mar 10
桩与深基础国际峰会 · 中国2010
P19
大直径超长灌注桩—设计对策
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P8
大直径超长灌注桩—天津117大厦
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采用双套管隔离开挖范围段的桩侧摩阻力 2根120m和2根100m后注浆灌注桩的极限承载力皆不小于 42000kN
Mar 10
桩与深基础国际峰会 · 中国2010
P5
大直径超长灌注桩—天津津塔
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天津津塔
桩基设计

建筑高度：336.9m 建筑层数：75 桩型：后注浆钻孔灌注桩 桩径：1000mm 桩端埋深：79.1m 有效桩长：55.6 持力层： 11层粉砂层 桩身混凝土强度等级：C40
Mar 10 桩与深基础国际峰会 · 中国2010 P12
s(mm)
大直径超长灌注桩—承载变形性状
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桩身压缩与沉降

在极限荷载作用下桩顶沉降 主要表现为桩身压缩，压缩 量由弹性压缩和塑性变形两 部分组成，在高应力水平下， 不能将其仅作为弹性杆件进 行计算。
王卫东 副总工
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总 目 录
一、引言 二、承载变形性状 三、设计对策 四、上海中心桩型试验设计 五、结语
Mar 10
桩与深基础国际峰会 · 中国2010
沉降S(mm)
2500
5000
7500
10000
12500
15000
10 15 20 25 30
SZA SZB SZC
Mar 10
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大直径超长灌注桩—天津117大厦
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大直径超长桩穿越土层深且土性复杂，加深了对其承载变形特性的认 识难度, 且受施工工艺的影响较大。目前的相关认识主要以现场实测 数据为主 建立桩径、桩长与土层对承载与变形影响的理论模型将有助于大直径 超长桩的定量认识与合理设计 尽管超长桩已被大量使用，规范没有建立在超长桩承载变形性状之上 的计算方法，其设计仍沿用常规桩，存在理论与实践之间的矛盾 超长桩的设计应充分考虑其施工难点、承载变形特点，采取相应的对 策
东 海 大 桥
上海 华敏 帝豪 大厦
苏 州 东 方 之 门
超高层建筑和大跨度桥梁的建设使得基底荷载越来越大，往往要求桩基穿越 深厚的土层进入相对较好的持力层以获取较高的承载力并控制变形，大直径 超长桩的应用成为一种趋势，且普遍采用后注浆工艺。
Mar 10 桩与深基础国际峰会 · 中国2010 P4
Mar 10
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华 东 建 筑 设 计 研 究 院 有 限 公 司
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一、引言 二、承载变形性状
三、设计对策
四、上海中心桩型试验设计 五、结语

超长桩的沉降计算，除要计 算桩端力及桩侧摩阻力传递 到桩端引起的桩端沉降外， 还要充分考虑到桩身压缩变 形量。
Mar 10
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大直径超长灌注桩—承载变形性状
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侧摩阻力的发挥

上部土层的侧摩阻力先于下部发挥作用，荷载达到一定水平后，下部土层的 侧摩阻力才逐渐发挥出来。桩身上部变形大且与土体之间发生滑移，相对位 移可达20mm以上，导致侧阻软化，有研究认为其残余强度约为峰值的0.9倍。
上海世博500kv地下变电站试桩
200 180 160
虹桥综合交通枢纽试桩
天津117大厦
试桩

建筑高度：600m 建筑层数：117 桩型：桩端、桩侧联合后注浆灌注桩 桩径：1000mm 桩长：100m,120m 持力层： 10-5粉砂层，12-1粉砂层 试桩桩身混凝土强度等级：C50 最大加载：42000kN
Mar 10
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一、引言
二、承载变形性状 三、设计对策 四、上海中心桩型试验设计 五、结语
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大直径超长灌注桩的承载特性与设计方法
王卫东
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2010-03-10 上海
3500
67
Biblioteka Baidu
3000
133
桩端阻力(kN)
桩侧摩阻力(kN)
2500 2000 1500 1000 500 0 0
232 SZA1 SZA2 SZA3
2000
4000
6000 8000 加载值(kN)
10000
12000
12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0
大直径超长灌注桩—承载变形性状
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荷载~位移关系曲线

桩端清渣干净和采用桩端后注浆工艺的超长灌注桩，加载至极限承载力 的资料极少，Q~S曲线在试验荷载作用下基本呈缓变型，无明显拐点， 其极限承载力往往由桩顶变形值确定。
试桩1（120m）
Mar 10
试桩2（120m）
试桩3（100m）
试桩4（100m）
P9
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超长桩的特点是承载力较高的土层埋深较大，只能通过加大桩径和桩 长，进入较好持力层获取较高的承载力并控制沉降。桩身长、长径比 大导致桩土相对刚度小，直接影响其受力特性 大直径超长桩的工程实践主要以现场实测为先导，并基于实测开展了 承载特性的探索
Mar 10
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一、引言
二、承载变形性状
三、设计对策 四、上海中心桩型试验设计 五、结语
大直径超长灌注桩—承载变形性状
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桩端阻力的发挥

桩身下部位移小，深层侧阻和端阻的发挥有明显的滞后性，且得不到充 分发挥。由于桩身长且端阻很难充分发挥，桩侧摩阻力占总承载力的比 例较大，超长桩主要表现为摩擦型桩。
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大跨度桥梁与超高层建筑普遍采用大直径超长灌注桩

桥梁工程
东海大桥采用了桩径为2500mm的灌注桩，桩长为112m 苏通大桥采用了桩径为2500mm的灌注桩，桩长为125m 杭州钱塘江六桥钻孔灌注桩长为130m
②粉质粘土 ③淤泥质粉质粘土 ④淤泥质粘土 ⑤1-1 ⑤1-2 ⑥粉质粘土 ⑦1粉砂夹砂质粉土 ⑦夹粉质粘土夹粉砂 ⑦2粉细砂
桩土侧摩阻力/kPa
140 120 100 80 60 40 20 0 0 10 20
30
40
50
桩土相对位移/mm
桩侧土τ-z曲线 Mar 10 桩与深基础国际峰会 · 中国2010 P14

超高层建筑
上海中心大厦（132层，632m） 中国最高的超高层建筑之一 天津117大厦（117层，600m） 中国最高的超高层建筑之一 天津津塔（75层，336.9m） 天津在建的第二高楼 上海白玉兰广场(66层，300m) 上海浦西第一高楼 温州世贸中心（68层，323m） 浙江第一高楼
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桩型选择

超长桩桩身长径比大，桩顶荷载不易向下传递，很难达到侧阻与 端阻皆达到极限的理论状态。在设计过程中应增大桩体刚度 增加桩身刚度的最直接有效的办法是控制长径比 采用桩侧与桩端后注浆来提高地基土的支承力，可减少桩长增加 桩身刚度，促进端阻与侧阻的充分发挥 此外，后注浆对于解决泥浆护壁大直径超长桩施工引起的桩身泥 皮和桩端沉渣等突出的工艺局限问题有着积极的意义
Mar 10
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试桩极限承载力皆不小于14400kN
荷载Q（kN） 0 0 5
荷载Q（kN） 0 0 5 2500 5000 7500 10000 12500 15000
0 5000 10000 15000 20000 25000
0 5 10 15 20 25 30
SZ1
SZ2
Q（kN）
沉降S(mm)
10 15 20 25 30
SZA SZB SZC
35 40 45 50
天津津塔试桩Q~S曲线 长峰虹口商城试桩Q~S曲线 （桩径1m, 桩端埋深79m，粉砂层） （桩径1.2m, 桩端埋深71.5m，细砂层）
67 133 232 SZA1 SZA2 SZA3
2000
4000
6000 8000 加载值(kN)
10000
12000
图 注浆前后桩端阻力曲线
Mar 10
图 注浆前后桩侧阻力曲线
P16
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大直径超长灌注桩—承载变形性状
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端阻与侧摩阻力的关系

桩侧摩阻力的发挥与桩端支承条件有关，当桩端软弱或沉渣较厚，不仅 端阻承载力低还会使侧摩阻力的发挥大打折扣，使得其在相对较小的荷 载作用下便发生陡降破坏。桩端后注浆改善了桩端支承条件，桩端的嵌 固作用加强，桩侧摩阻力可以发挥到较高的水平。