鉆孔樁實(shí)用沉降計(jì)算曲線

1、鉆孔樁實(shí)用沉降計(jì)算曲線摘 要 本文針對(duì)規(guī)范中“鉆孔樁沉降量”計(jì)算所缺，通過(guò)對(duì)蘇通長(zhǎng)江大橋17根超長(zhǎng)鉆孔樁及我國(guó)其他地區(qū)10根鉆孔樁的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，提出鉆孔樁實(shí)用沉降計(jì)算曲線的方法，可供基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)參考。關(guān)鍵詞 鉆孔樁 沉降計(jì)算曲線 應(yīng)用§1 問(wèn)題的提出鉆孔灌注樁在橋梁和建筑工程實(shí)踐中得到了極廣泛的應(yīng)用，但其沉降量的研究卻遠(yuǎn)不理想。單樁沉降理論研究雖然有不少方法，但由于其計(jì)算結(jié)果大多數(shù)均與鉆孔樁實(shí)際不相符，所以在橋規(guī)中鉆孔樁承載力仍然與沉降量計(jì)算不掛鉤，因而在超靜定結(jié)構(gòu)中，不能預(yù)計(jì)樁的沉降對(duì)于上部結(jié)構(gòu)的影響。目前公認(rèn)樁基承載力-沉降曲線最準(zhǔn)確的辦法是靜載試驗(yàn)。但是由于試樁的成本

2、高、時(shí)間、人力消耗大，大量應(yīng)用顯然是不現(xiàn)實(shí)的。眾所周知，判定大直徑樁承載力的準(zhǔn)則幾乎都是以變形量控制，也只有對(duì)沉降有了正確的認(rèn)識(shí)才能獲得較為合理的承載力取值。所以提出實(shí)用的鉆孔樁沉降曲線計(jì)算法是當(dāng)務(wù)之急。鉆孔灌注樁的承載能力受施工工藝技術(shù)的影響較大。其成孔過(guò)程是孔壁水平向有效應(yīng)力“解除”的過(guò)程，此時(shí)粉土、粉砂容易造成塌孔，而淤泥質(zhì)土或軟粘土則慢慢向孔內(nèi)蠕變，造成縮頸。為克服這些不利因素，多采用泥漿護(hù)壁。但泥漿會(huì)使成樁工藝存在著固有的缺陷(如泥漿比重、樁底沉渣、樁側(cè)泥皮等)，導(dǎo)致樁側(cè)阻力與樁端阻力受泥漿工藝質(zhì)量的影響顯著。由于土層特性、樁基施工工藝以及樁徑、樁長(zhǎng)等異同，使得樁沉降曲線千姿百態(tài)，極

3、難統(tǒng)一，這是目前所有的沉降計(jì)算方法都很難在受工藝等因素影響甚多的鉆孔樁中使用的原因。蘇通長(zhǎng)江大橋試樁表明清孔后泥皮厚度和樁底沉渣多少均決定于清孔后的泥漿比重大小。抓住這個(gè)關(guān)鍵，通過(guò)試樁測(cè)出清孔后泥漿比重與承載力的關(guān)系系數(shù)，則鉆孔樁承載力受工藝影響的難題可解。對(duì)于使用不同成樁工藝(如差、一般、好泥漿及后注漿)的鉆孔樁而言，利用其一到兩種工藝的試樁，通過(guò)鉆孔樁實(shí)用沉降計(jì)算曲線法變換相應(yīng)工藝的計(jì)算參數(shù)，則可預(yù)測(cè)出其它不同工藝的荷載-沉降情況。這樣既可以減少試樁根數(shù)，節(jié)省時(shí)間、降低造價(jià)，又可以通過(guò)沉降計(jì)算曲線來(lái)分析最好工藝情況與最差工藝情況樁基承載力的差異，可以在很大程度上減少因試樁限制帶來(lái)的結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)

4、性或使鉆孔樁承載力存在很大潛力不能得以充分發(fā)揮，從而為鉆孔樁設(shè)計(jì)帶來(lái)了正確的判斷。§2 研究背景荷載-沉降曲線計(jì)算是先在理論上通過(guò)分析樁-土相互作用關(guān)系和樁的荷載傳遞機(jī)理的分析，再結(jié)合大量的工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行大量的簡(jiǎn)化的修正。國(guó)內(nèi)外許多專家對(duì)此已進(jìn)行了不少有益的探索、提出了許多計(jì)算模式。1德國(guó)橋規(guī)(DIN4104)在7.1豎向承載力條款中明確指出：?jiǎn)螛对试S荷載可用(P-S)關(guān)系曲線來(lái)計(jì)算。只要允許樁沉降S，它就能確定承載力P，如果S不受限值，那么大直徑鉆孔樁一般無(wú)極限承載力。在工程中，如果擬定某種沉降量Sg為破壞階段，其相應(yīng)的荷載Pg則可視為樁極限荷載。再以安全系數(shù)K=1.52

5、來(lái)除Pg則得到樁的允許承載力P。該規(guī)范列出了樁長(zhǎng)較短的P.S計(jì)算公式。2我國(guó)湖南省公路局于19941996年在洞庭湖區(qū)1804線三座大橋中推廣完成了84根總長(zhǎng)2293m的“無(wú)承臺(tái)大直徑鉆埋空心樁”，在設(shè)計(jì)中研究提出了單樁承載力(N)-沉降(S)曲線的計(jì)算方法（“湖南法”），并應(yīng)用了按容許沉降量確定樁的承載力的新理論。該法適用于樁底采用了“后注漿”工藝，樁底置于原狀土上的鉆孔短樁。但對(duì)樁底有沉渣和淤泥等情況鉆孔樁仍未提出相應(yīng)的計(jì)算方法。32002年，在蘇通長(zhǎng)江大橋耗資了3000萬(wàn)元進(jìn)行了17根鉆孔樁荷載試驗(yàn)，實(shí)測(cè)了大量寶貴的數(shù)據(jù)，為制作沉降曲線作好了充分的技術(shù)準(zhǔn)備。經(jīng)過(guò)整理后提出鉆孔樁頂應(yīng)力（）

6、和相對(duì)沉降（y）的“-y”沉降曲線（“蘇通法”），它緊緊抓住了超長(zhǎng)鉆孔樁沉降變形的三個(gè)臨界狀態(tài)，用三個(gè)拐點(diǎn)來(lái)表示復(fù)雜的荷載-沉降關(guān)系，并引入了樁的剛性系數(shù)C來(lái)簡(jiǎn)化了計(jì)算。通過(guò)試測(cè)得到不同泥漿工藝的相關(guān)承載力、沉降系數(shù)。該法適用于超長(zhǎng)樁（l/d40）樁底土層的剛性系數(shù)適用范圍有限，需收集全國(guó)更多的實(shí)測(cè)試樁資料來(lái)補(bǔ)充完善。4我國(guó)最新的建筑樁基技術(shù)規(guī)范中補(bǔ)充了后注漿工藝的承載力計(jì)算方法，結(jié)合蘇通大橋后注漿工藝鉆孔樁的（-y）曲線，填補(bǔ)了該類樁沉降曲線空白。5本文對(duì)前述研究方法進(jìn)行匯總。在通過(guò)交通部的十余根試樁的補(bǔ)充分析后，認(rèn)為對(duì)于早期樁底有沉渣和淤泥等情況，可將沉渣作為單獨(dú)的一個(gè)土層；按樁底為不同土

7、層地質(zhì)的情形，可采取分層總和法來(lái)計(jì)算沉降量。這樣可望收集大量的試樁實(shí)測(cè)資料對(duì)比分析所確定相關(guān)的計(jì)算參數(shù)后，可將所有的鉆孔樁荷載-沉降關(guān)系都?xì)w納到（-y）實(shí)用沉降計(jì)算曲線中來(lái)。§3 基本計(jì)算圖式研究表明，單樁荷載沉降曲線其特性可用三階段的折線來(lái)概括：即彈性階段、摩阻力(N)極限階段和樁端刺入產(chǎn)生樁底抗力R階段，如圖1所示。橫坐標(biāo)用樁頂應(yīng)力 (P/A)表示(即：面積A上的樁頂軸向力P)。豎坐標(biāo)用樁頂相對(duì)沉降y（S/d）表示。式中S為沉降量，d為樁徑。與一般軸向力和沉降量為坐標(biāo)的N-S沉降曲線相比較，消除了樁徑(d)不同所產(chǎn)生的影響。每個(gè)階段曲線的垂直角正切值即地基系數(shù)C（單位沉降量所需要

8、的軸力）。彈性階段：樁身材料彈壓系數(shù)C0=tg；摩阻力極限階段：樁整體沉降地基系數(shù)CD=tg；樁端刺入階段：樁尖土壤地基系數(shù)Cd=tg。為簡(jiǎn)化計(jì)算，本文引入土壤地基系數(shù)（剛度）計(jì)算法新概念。 3.1彈性階段（0） 1) 在彈性范圍（Sd）內(nèi)，樁側(cè)土壤摩阻力主要是樁身彈性壓縮所帶動(dòng)，此時(shí)樁底反力甚小（假定1：在彈性階段樁底反力R=0）。樁身材料彈性系數(shù)C0： (1)樁頂相對(duì)彈性沉降量： (2) 式中：P樁頂軸向力；A樁面積； d樁直徑；SI樁頂沉降量。 圖1 單樁荷載沉降曲線2) 實(shí)驗(yàn)和理論分析后可以確定P（假定2：樁頂彈性荷載P0等于樁側(cè)極限摩阻力Nmax的一半），即： Nmax= d max

9、 P = P0 = Nmax / 2 (3)式中：max土壤極限摩阻力；泥漿對(duì)max 的影響系數(shù)。3)樁身彈性壓縮：樁頂荷載增大到Nmax / 2時(shí)，樁頂土壤也達(dá)到極限摩阻力，但樁底尚未變形，即可以說(shuō)在彈性荷載Nmax /2時(shí)樁底沉降為零。這時(shí)樁側(cè)摩阻力分布是倒三角形(上大下零)，通過(guò)積分可以求得樁頂荷載P作用下樁頂沉降量SS0計(jì)算如下： 式中：E樁彈性模量； h樁長(zhǎng)； 樁側(cè)摩阻分布系數(shù)（=1/3）； C0樁身材料彈性系數(shù)(E/h) ；N樁頂應(yīng)力（Nmax/A）。 3.2 樁側(cè)摩阻力進(jìn)入極限值Nmax階段（）1)超長(zhǎng)樁（l/d40） 樁頂沉降量S = p/CD = SD (4) 式中：p樁按角

10、擴(kuò)散至土體圓錐底大直徑D范圍內(nèi)附加應(yīng)力(KN/m2)； CD樁底的土壤整體地基系數(shù)(KN/m3)； P在傳力過(guò)程中產(chǎn)生彈性壓縮S：由于樁側(cè)摩阻力在樁全長(zhǎng)h范圍內(nèi)均勻分布，故=1/2。此時(shí)Q=Nmax，彈性壓縮： (5) 樁底變形：樁頂荷載Q在傳遞力過(guò)程中，假定3：樁底所產(chǎn)生底豎向變形等于樁頂變形與樁底彈性壓縮之差，樁底沉降為：Sd'= S'- S' (6) 樁端抗力R：R' = Sd' Cd A （7） 修正后樁頂軸向力：Q = R' + Nmax (8) 平均壓應(yīng)力 ： (9) 樁身彈性壓縮修正： (10) 最后樁頂沉降量修正為：S= Sd&#

11、39;+ S'' (11)2）短樁對(duì)于短樁，樁身彈性壓縮較小，大多數(shù)方法均將其略去不計(jì)，本文方法仍然考慮了樁身的彈性壓縮。沉降計(jì)算時(shí)，采用樁底土分層總和法計(jì)算樁底沉降，則樁頂沉降量為樁底沉降與樁身彈性壓縮量之和。 3.3 樁端刺入產(chǎn)生抗力R階段（） 1) 參考德國(guó)、美國(guó)和建筑樁基規(guī)范，假定4：樁的極限沉降量Smax=5%d，作為沉降曲線的第三個(gè)臨界狀態(tài) 此時(shí)，樁端刺入量：S = SmaxS (12)2) 樁端原狀土在樁端單位面積產(chǎn)生單位沉降時(shí)所產(chǎn)生的樁底抗力C土 （要從試樁結(jié)果中分析求得）： (13) 樁底應(yīng)力：R = R / A； 3) 樁端刺入后所產(chǎn)生的抗力：R = S C

12、土 A (14) 4) 最終樁頂軸向力： Q=R+Q (15) §4 剛度系數(shù)4.1 樁身材料彈性系數(shù)C0： 4.2 整體沉降地基系數(shù)CD眾所周知，樁基沉降主要是樁端下土層整體壓縮變形和樁身彈性壓縮所產(chǎn)生，而發(fā)生樁向土中刺入的變形的情況極少。國(guó)內(nèi)交通部和建工部的地基規(guī)范都是把樁和樁間土看成一個(gè)等代實(shí)體基礎(chǔ)。用分層總和法計(jì)算樁端以下壓縮層范圍內(nèi)的沉降量。 通過(guò)試樁的分析對(duì)比，可將橋規(guī)中的樁頂沉降量公式SD修正如下： （16）則： CD =1/SD （17）式中：t時(shí)間效應(yīng)系數(shù)。 N泥漿影響系數(shù)。 沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。樁頂沉降量S上 。通過(guò)對(duì)鉆孔樁試樁沉降曲線分析，可以證明公式中SD應(yīng)為樁

13、頂沉降量S上。而樁底沉降量S下 = Sd應(yīng)為樁頂沉降量SD減去樁身彈性壓縮S。即S下=S上-S。而目前大多數(shù)文獻(xiàn)中均指SD計(jì)算值為樁底S下沉降量是錯(cuò)誤的。原因在于超長(zhǎng)樁頂荷載Q在樁側(cè)土壤中擴(kuò)散時(shí)，樁身彈性壓縮就和摩阻力同時(shí)發(fā)生，直至樁底。4.3 樁底沉降地基系數(shù)Cd 鉆孔灌注樁底狀態(tài)與工藝密切相關(guān)，這是目前所有的理論公式都不能如實(shí)反映總鉆孔樁底抗力R與沉降量Sd相互關(guān)系的重要原因。橋規(guī)通過(guò)不同的沉渣厚度(相對(duì)樁的直徑)取不同的清底系數(shù)m0來(lái)確定樁底抗力R，但對(duì)沉降量卻沒(méi)有給出相應(yīng)計(jì)算方法。本文綜合實(shí)試樁樁底應(yīng)力(R)樁頂沉降(y)曲線，提出將樁底沉渣厚度作為一個(gè)特別土層可同樣用分層總和法來(lái)計(jì)算

14、沉降量。根據(jù)試樁實(shí)測(cè)反算，當(dāng)長(zhǎng)徑比=l/d>40以后（屬于長(zhǎng)樁范圍）沉降計(jì)算系數(shù)。根據(jù)施工實(shí)際情況，樁底可相應(yīng)選取樁底沉渣的類型和相應(yīng)變形模量Es來(lái)計(jì)算。對(duì)于樁底后注漿的樁底土?？梢暈槭亲{砼與原狀土的混合物。4.4 樁尖刺入地基系數(shù)C土 1) 在超長(zhǎng)樁荷載沉降曲線所特有的三個(gè)拐點(diǎn)中，樁底反力R在I彈性階段，反力甚小近似為零。在第階段受力比較復(fù)雜，樁頂荷載分別由樁側(cè)摩阻力N和樁底抗力R共同承擔(dān)，變形按S下 = S上-S規(guī)律按由CD和Cd兩者剛度系數(shù)來(lái)分配。當(dāng)極限摩阻力Nmax已充分發(fā)揮后，樁端進(jìn)入刺入階段抗力R的增量全部由樁底平面的土壤產(chǎn)生。其剛度R土與沉降量S土、樁面積A成正比。樁端刺

15、入抗力R土 =S土·C土·A。 式中：C土樁尖單位面積發(fā)生刺入單位沉降量時(shí)所需抗力；S土 樁底刺入土中變形。 2) C土值。刺入階段發(fā)生在-y曲線發(fā)生急劇轉(zhuǎn)折時(shí)。地基系數(shù)C土有明顯的規(guī)律性，與深度和樁徑大小關(guān)系不大。是樁尖刺入土壤后，土壤對(duì)樁面積所產(chǎn)生的抗力，它只與土壤種類有關(guān)，土壤強(qiáng)度愈大，C土值也大。通過(guò)試樁樁實(shí)測(cè)等土質(zhì)以及資料41根樁試驗(yàn)分析后，綜合C土，如表1：表1 樁基土壤刺入地基系數(shù)C土土層名稱狀態(tài)(MPa)/m圓礫土很密密實(shí)中密稍密5801604009046亞粘土硬塑580砂礫密實(shí)中密稍密2108540粘土硬塑20粗砂中密6080中砂中密4060細(xì)砂中密304

16、0粉砂中密1530§5 相關(guān)計(jì)算參數(shù)5.1 樁側(cè)摩阻分布系數(shù)。視樁側(cè)摩阻力在樁長(zhǎng)范圍的分布情況而定，第一階段摩阻力呈倒三角形分布，故取1/3，第二、三階段由于摩阻力在樁全長(zhǎng)范圍內(nèi)均勻分布，故取1/2。 5.2 沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。參考最新建筑樁基技術(shù)規(guī)范取定，如表2：表2 沉降計(jì)算系數(shù)地基形變模量當(dāng)量（MPa）1015203550相應(yīng)計(jì)算系數(shù)5.3 時(shí)間效應(yīng)系數(shù)t。一般荷載試驗(yàn)（錨樁法、堆載法、自平衡法等）系短期加載；通常試樁情況取時(shí)間系數(shù)t=1。而用于工程樁，系長(zhǎng)期荷載，時(shí)間效應(yīng)系數(shù)t，隨土質(zhì)不同而定，要用實(shí)測(cè)觀察數(shù)據(jù)來(lái)校正。5.4 泥漿影響系數(shù)N。1）現(xiàn)行公路橋梁樁基礎(chǔ)采用的鉆孔灌

17、注樁，由于樁成孔過(guò)程中以泥漿護(hù)壁法為主，使成樁工藝存在固有的缺陷(如泥漿比重、樁底沉渣、樁側(cè)泥皮)，導(dǎo)致樁側(cè)、樁端阻力顯著降低?，F(xiàn)以原規(guī)范的狀態(tài)系數(shù)為1。 2）泥皮由于鉆孔灌注樁施工中泥漿工藝的不同，孔壁就有不同厚度的泥皮，從而形成不同極限摩阻力。泥皮厚度和泥漿比重是成正比的：泥漿比重越小，泥皮越薄，樁側(cè)極限摩阻力越大。3）樁底不同沉渣厚度也會(huì)形成不同的樁底抗力，從而影響鉆孔樁的承載力、沉降情況。但樁底沉渣和泥漿比重之間并非線形關(guān)系，它主要與清孔有關(guān)。采用嚴(yán)格的清孔換漿措施后能實(shí)現(xiàn)樁底沉渣為零。但如果施工過(guò)程中的泥漿比重很大，即使清孔干凈，樁底沉渣為零，但樁側(cè)由于泥皮厚度降低了極限摩阻力。通過(guò)

18、對(duì)大量試樁分析后認(rèn)為：泥漿工藝和樁極限摩阻力有直接關(guān)系。故引入泥漿影響系數(shù)N，如表3，工藝粗糙質(zhì)量差的承載力系數(shù)（實(shí)測(cè)/計(jì)算）為0.70.97，泥漿工藝質(zhì)量?jī)?yōu)良者則為1.11.45。表3 泥漿影響系數(shù)N 分 類項(xiàng) 目工藝粗糙符合規(guī)范工藝優(yōu)良清孔后泥漿比重（g/m3）極限摩阻力沉降量§6 后注漿工藝建筑樁基技術(shù)規(guī)范中指出：采用“后注漿”技術(shù)的鉆孔樁單樁極限側(cè)阻力提高可用增強(qiáng)系數(shù)N表示。在飽和土層中注漿時(shí)，在樁底以上1020m范圍的樁側(cè)阻力進(jìn)行增強(qiáng)修正。當(dāng)在未飽和土層中注漿，僅對(duì)樁底以上45m增強(qiáng)，不同側(cè)摩阻力土層的增強(qiáng)系數(shù)N。由于新建筑樁基技術(shù)規(guī)范中的N取值是以較小的樁基礎(chǔ)上取值的，故

19、取值偏大，對(duì)于橋梁樁基而言，其樁徑、樁長(zhǎng)較大，將規(guī)范取值修正后，如表4。另外，注漿后樁側(cè)阻力提高的范圍不超過(guò)10m。表4 后注漿對(duì)樁側(cè)摩阻力的增強(qiáng)系數(shù)N土層淤泥質(zhì)土粘土粉細(xì)砂中砂粗礫砂礫卵石強(qiáng)風(fēng)化巖N2§7 實(shí)用沉降計(jì)算曲線在工程中的應(yīng)用7.1 鉆孔樁荷載-沉降預(yù)測(cè)目前，公認(rèn)樁基承載力-沉降曲線最準(zhǔn)確的辦法是靜載試驗(yàn)。但是由于試樁的成本高、時(shí)間、人力消耗大，大量應(yīng)用顯然是不現(xiàn)實(shí)的。我們?cè)谠嚇稌r(shí)，如果有針對(duì)性的選擇某根樁的一至兩種成樁工藝試樁，利用鉆孔樁實(shí)用沉降計(jì)算曲線來(lái)預(yù)測(cè)其它幾種不同工藝的荷載沉降情況，從而可減少試樁根數(shù)，節(jié)省時(shí)間、降低造價(jià)?，F(xiàn)以開封黃河公路大橋2#試樁為例。該試樁

20、是在泥漿工藝較好的情況下進(jìn)行的，在取得試樁荷載-沉降實(shí)測(cè)曲線后，用本文方法繪制其實(shí)用荷載沉降計(jì)算曲線，由圖2可見，與實(shí)測(cè)十分接近，達(dá)到工程應(yīng)用精度要求。在此基礎(chǔ)上，來(lái)預(yù)測(cè)其它幾種不同工藝的情況。圖2 開封黃河公路大橋2#試樁對(duì)于采用其它幾種不同成樁工藝，主要是泥漿工藝系數(shù)N的取值、樁底是否有沉渣以及樁底后注漿對(duì)承載力的提高大小的不同。 1) 泥漿工藝粗糙情況預(yù)測(cè)由于泥漿工藝粗糙，3。根據(jù)表2，N取0.8。因此，在計(jì)算極限摩阻力Nmax時(shí)，Nmax=N·Nmax=×Nmax。由于清孔較為干凈，樁底沉渣為0，沉降量采用分層總和法計(jì)算，其三個(gè)階段荷載-沉降量：彈性階段： =MPa

21、， S=0.32%d；：極限摩阻： =MPa， S=%d； ：樁底刺入： =MPa， S=%d。2）泥漿工藝一般情況預(yù)測(cè)3N取1.0。因此，Nmax=N·Nmax= 1.0×Nmax。三個(gè)階段荷載-沉降量：彈性階段： =MPa， S=0.4%d；：極限摩阻： =MPa， S=%d； ：樁底刺入： =3MPa， S=%d。3）泥漿工藝粗糙情況后注漿預(yù)測(cè) 極限摩阻力Nmax由于泥漿工藝粗糙，N取0.8。在計(jì)算極限摩阻力Nmax時(shí)有所不同的是，樁底形成注漿混凝土和原狀土的混合物，在樁側(cè)10m高范圍內(nèi)的混合物樁側(cè)摩阻力提高系數(shù)N為：××(120×1.6

22、4+80×3.1+100×1.7+80×3.56)=2825 KN樁底后注漿提高的摩阻力：N=（1.4-1.0）×2825=904 KN；原Nmax=10781 KN，故Nmax=Nmax+N=10781+904 =11685 KN。 沉降量由于在樁底12m范圍內(nèi)形成注漿混凝土和原狀土的混合物，其形變模量大為提高，Es達(dá)50000 KN/m3。故在沉降量計(jì)算時(shí)，要將樁底注漿厚度約1.25m的漿土混合物單獨(dú)作為一層來(lái)考慮。按鉆孔樁“”沉降曲線計(jì)算法計(jì)算三個(gè)階段荷載-沉降量：彈性階段： =MPa， S=0.35%d；：極限摩阻： =MPa， S=%d； ：樁

23、底刺入： =3MPa， S=%d。4）泥漿工藝一般情況后注漿預(yù)測(cè) 對(duì)于泥漿工藝一般情況后注漿來(lái)說(shuō)，情形和差泥漿后注漿是類似的，不同的是N取1.0。：彈性階段： =7.69MPa， S=0.44%d；：極限摩阻： =MPa， S=%d； ：樁底刺入： =36.95MPa， S=%d。5）泥漿工藝較好工藝后注漿預(yù)測(cè)對(duì)于泥漿工藝較好工藝后注漿來(lái)說(shuō)，情形和差泥漿后注漿是類似的，不同的是N取1.2。：彈性階段： =MPa， S=0. 52%d；：極限摩阻： =MPa， S=%d； ：樁底刺入： =37.96MPa， S=%d。現(xiàn)將該試樁在不同成樁工藝條件下的荷載-沉降曲線匯總?cè)鐖D3所示：圖3 開封黃河公

24、路大橋2#試樁不同工藝7.2 承載力分析對(duì)于同一工程試樁結(jié)果，以不同的極限承載力判別標(biāo)準(zhǔn)也可能出現(xiàn)較大的誤差。本文推薦采用德國(guó)、美國(guó)和我國(guó)建筑樁基規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，即實(shí)用荷載沉降計(jì)算曲線上的5%d相對(duì)沉降對(duì)應(yīng)的承載力作為樁的極限承載力，以1%d相對(duì)沉降對(duì)應(yīng)的承載力作為樁的允許承載力。(1)由圖2查得1%d沉降量時(shí)，樁頂應(yīng)力 =(MPa)； 允許軸向力 P×103×=11267(KN)； (2)由圖2查得 5%d沉降時(shí),樁頂應(yīng)力 = (MPa)； 極限軸向力 Pmax = × 103 × = 25527(KN)； (3)安全系數(shù)K = Pmax / P = 25

25、527/11267=2.27 > 2 滿足橋規(guī)要求。7.3 沉降控制樁基設(shè)計(jì)在前述基礎(chǔ)上，我們可以通過(guò)實(shí)用沉降計(jì)算曲線來(lái)分析采用最好工藝情況與最差工藝情況樁基承載力的差異，這樣就可以在很大程度上減少因試樁限制、成樁工藝而帶來(lái)的結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)性或使鉆孔樁承載力存在很大潛力不能得以充分發(fā)揮的情況，從而根據(jù)設(shè)計(jì)要求制定出最為合理、安全、經(jīng)濟(jì)的施工方案。如圖4所示，津京唐高速公路津薊橋試樁采用泥漿工藝較好情況后注漿與采用工藝粗糙情形下兩者極限承載力之比為：P6 /P1 = 7021/4586 =1.53，兩者之間相差了53%。若假定設(shè)計(jì)要求的極限承載力P=4000 KN，則采用粗糙泥漿工藝成樁也可滿足

26、設(shè)計(jì)要求。若假定設(shè)計(jì)要求的極限承載力P=5600 KN，則采用一般工藝泥漿后注漿、工藝較好的泥漿及工藝較好泥漿后注漿成樁均能滿足設(shè)計(jì)要求，但是對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)方面的綜合考慮后認(rèn)為，采用工藝較好泥漿來(lái)取代其它幾種工藝是最為適合的方案。圖4津薊橋試樁不同工藝實(shí)用荷載-沉降計(jì)算曲線7.4 時(shí)間效應(yīng)對(duì)承載力的影響 一般荷載試驗(yàn)（錨樁法、堆載法、自平衡法等）中都是短期加載。由于N值是荷載試驗(yàn)中測(cè)得，故此時(shí)取t時(shí)間系數(shù)=1。而用于工程樁時(shí)間往往要超過(guò)1年以上，此時(shí)沉降值將隨時(shí)間增長(zhǎng)現(xiàn)象。因此，在計(jì)算樁基礎(chǔ)荷載-沉降時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同土質(zhì)情形考慮時(shí)間效應(yīng)對(duì)樁基礎(chǔ)荷載-沉降的影響，這樣才能如實(shí)地反映出樁基礎(chǔ)在實(shí)際應(yīng)用

27、中最真實(shí)的情況?，F(xiàn)以南華渡大橋6#墩為例來(lái)說(shuō)明時(shí)間效應(yīng)對(duì)樁基承載力的影響。在南華渡大橋進(jìn)行了長(zhǎng)期樁沉降量與時(shí)間關(guān)系的觀察中發(fā)現(xiàn)：梁恒載完成后，樁在90天之后沉降量S基本穩(wěn)定不增長(zhǎng)。為了避免合攏后進(jìn)行橋面系安裝時(shí)又出現(xiàn)樁后期沉降而影響橋面線型，在這兩座橋梁工中都有意識(shí)將上部構(gòu)造梁呈懸臂狀態(tài)100天之久，這樣基本上消除了施工過(guò)程中樁的沉降對(duì)上部構(gòu)造所造成的影響。在橋建成后對(duì)全橋線型持續(xù)觀察，各橋墩二年后沉降量均在lcm之內(nèi)。事實(shí)證明，只要樁基底下沒(méi)有軟臥層，考慮到橋梁施工期較長(zhǎng)，在一般情況下最終不均勻沉降量St已在施工期間基本完成了。而各橋墩的均勻沉降對(duì)上部構(gòu)造影響不大。 因此，一般樁基在初期三個(gè)

28、月中變化量大，一年后趨于穩(wěn)定，考慮時(shí)間因素，t 取，隨土質(zhì)不同而定。本橋樁底為粉細(xì)沙，t取1.2。其計(jì)算曲線如圖5所示：圖5 南華渡大橋6#墩實(shí)用荷載沉降計(jì)算曲線7.5 不同成樁工藝對(duì)承載力的影響對(duì)于蘇通大橋7#鉆孔樁，采用采用本文方法繪制其6種不同工藝荷載沉降計(jì)算曲線，如圖6所示，利用本文承載力判別標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分析成樁工藝水平對(duì)承載力的影響。 (1)在允許承載力1d%沉降時(shí)，幾種工藝的允許承載力變化不大，均在20% 范圍內(nèi)。 (2)在極限承載力5%d沉降時(shí)，幾種工藝的極限承載力如表5變化明顯：表5 7#樁不同工藝極限承載力編號(hào)123456泥漿工藝差泥漿一般泥漿泥漿差泥漿后注漿一般泥漿后注漿泥漿后注漿極限承載力P(KN)5592580377906888582791915101441比例70%100%113%107%114%126% 泥漿與差泥漿應(yīng)力之比為：P3 /P1 ，承載力提高了62%。 三種不同的