预应力管桩承载力的时间效应研究

发布时间：2022-10-05 10:07 热度：

　　摘要：预应力管桩在沉桩之后会有时间效应的存在，不管所采用的是静压法还是锤击法进行施工，它都是一个动态的贯穿过程，这一动态的贯穿过程对土的天然结构有破坏性的作用，会使得桩周围的土受到急剧的挤压，所以，在沉桩完成之后，土颗粒要想重新得到新的平衡就需要有一个时间段，而在这一时间段之内桩的承载力是不断在产生变化的，我们通常把这一过程叫做休止时间，基于此，本文详细对预应力管桩承载力的时间效应进行研究。

　　关键词：预应力;管桩;承载力;时间效应

　　Abstract: Prestressed pipe pile after pile in time would be the existence of effects, no matter the static pressure method is still hammering method for the construction, and it is a dynamic throughout the process, the dynamic throughout the process of soil natural structure have destructive role, which will make the earth around pile by sharply extrusion, so in the pile is completed, soil particles to regain the new balance needs to have a time period, and in that time period the bearing capacity of the pile within is constantly in of changes, we usually call this a process called rest time, based on this, this paper detailed prestressed pipe pile bearing capacity of time effect of research.

　　Key Words: Prestressed; Pipe; Bearing capacity; Time effect

　　中图分类号：TU757.1 文献标识码：A 文章编号：

　　一、主要工程情况

　　本工程所选的是一项大型的商业楼和住宅楼项目，所采用的是Φ500预应力管桩基础，其壁厚为125毫米，预计其承载力特征值大约为2200千牛。现为了对这一特征值的合理性进行检验，故决定先进行三根非工程桩的施工来对承载力进行检测，并在这三根桩的周围地区进行了一定的地质勘探工作，测得其地质分布基本上是相同的，在桩的周围除了上部分的10米之外，其他的都是以比较纯净的砂土为主的，而桩端的位置恰好就出在粗砂层和强风化泥岩的交界位置，现考虑到钻孔的位置和桩位的偏差以及静载试验的信号特征等等，可以确定出桩端仍然是处在粗砂层当中的。另外，由于这三根桩的桩长分布范围在25.7-27.1米之间，所以可以确定这是中长管桩。

　　二、不同的休止时间承载力的检测结果

　　(一)沉桩监控检测分析

　　该工程的沉桩是在2010年的4月10日开始的，它所采用的是广东力源HD62型筒式柴油锥，并对这三根桩的最后手锤阶段实行了监控，监控所采用的是美国PDI公司所生产的PDA打桩分析仪来进行，这三根桩的具体施工记录如下表：

　　桩号入土深度(m)最后一米锤击数总锤击数最后三阵贯入度(cm)配桩(m)

　　另外，根据打桩分析仪的波形图分析，可以知道3#桩桩端的支撑情况相对比较差一点;进行CAPWAP拟合分析可以知道1#桩、2#桩、3#桩对承载力分别为3598千牛、3908千牛以及3207千牛。由于柴油锥单击能量比较低，再加上桩周围土刚刚被挠动，所以图的阻力还没有恢复至正常的状态下，由此可以判断出承载力偏低。

　　(二)在沉桩两天之后的高应变检测分析

　　在沉桩完成两天之后又对这三根桩进行了高应变检测所采用的是8t自由落锤，在检测的时候利用水准仪来对每一次的锤击所产生的对贯入度实行观测，得到每一根桩的最大贯入度以及CAPWAP拟合分析结果如下表：

　　　另外，根据检测所显示的沉桩监控信号，结合上表，可以得出1#桩和2#桩的桩端支撑情况相对比较好，承载力也相对比较高，而3#桩的桩端支撑相对比较差，高应变检测的时候，桩端的速度的同向反射相对比较明显，承载力相对比较低。

　　(三)在沉桩十天之后的静载试验检测分析

　　在沉桩完成十天之后又对这三根桩进行了单桩竖向静载试验，按照沉桩两天之后的高应变检测结果，1#桩和2#桩的最大试验载荷是6000千牛，3#桩的最大试验荷载是5000千牛，。静载试验的结果如下表：

　　桩号单桩竖向抗压极限承载力(千牛)最大沉降量(mm)残余沉降量(mm)单桩竖向抗压承载力特征值对应沉降量(mm)

　　由此我们惊讶的发现，1#桩和2#桩的静载结果和高应变结果相比较起来要低20%左右，但是3#桩的静载结果和高应变结果却比较接近。

　　(四)在沉桩十八天之后的高应变检测分析

　　除了3#桩之外，1#桩和2#桩静载试验结果和高应变法拟合结果相比较起来要低20%左右，这一试验结果和以往的动静对比试验中高应变结果要比静载结果来得低的现象恰恰相反，现为了查明得出这一结果的原因，在沉桩完成18天之后，又对其进行了又一次高应变检测，所得的结果分别为4377千牛、4742千牛以及4009千牛，这一结果和沉桩之后的两天的结果相比较起来有了显著的下降，但是和沉桩之后的8至11天的承载力是比较接近的。

　　三、就检测结果讨论

　　上述我们所做的四次承载力检测试验，其结果如下表：

　　桩号沉桩时承载力2天后承载力10天后承载力18天后承载力

　　1#3598512742004377

　　2#3908516242004742

　　3#3207443745004009

　　由此可以看出，沉桩2天左右的时候，其承载力要比沉桩的时候提高大概35%;在沉桩10天之后，1#桩和1#桩的承载力要比沉桩2天明显降低，和沉桩的时候的承载力相比较，大概提高了10%，而3#桩的变化则不是很明显;在沉桩18天之后，1#桩和2#桩的承载力要比沉桩10天的时候的承载力增长一点，而3#桩则是降低了。总的来讲，这三根桩在18天之后的承载力的增长率基本上都是相同的，都大概在23%左右。

　　另外，按照高应变检测信号的显示，并结合前面测得的地质土层分布，进行了CAPWAP拟合分析，由此得到了桩周土的阻力分布情况，也就是：在沉桩的时候，三根桩的侧阻力基本上是相同的，但是随着时间的变化阻力很快增长，在增长的过程当中，沉降2天的时候增长比较快，2天之后增长稍微减缓，沉降18天之后，侧阻力之基本上是相同的。1#桩和2#桩端阻沉桩的时候和3#桩比较起来要明显来的高，在这之后，随着时间的变换，三根桩的端阻力逐渐降低，2天的时候端阻降低比较小，18天的时候端阻降低比较大，18天之后，1#桩端阻和3#桩端阻差不多。

　　承载力的时间效应是和沉桩的机理有着密切的关系的，由于所处条件的不同，会使得外加冲击所引发的桩侧土和桩端土的变化规律也各不相同。首先，桩侧土体结果在沉桩的时候所产生出来的剪切作用之下，会造受到破坏，桩侧饱和沙土的孔隙水压力就会在桩身的挤压之下骤然身高，按照效应理论，孔压的升高能够直接造成有效应力的降低，这样，土体的强度以及土体对桩的最大阻力不断下降，由此，沉桩的过程就会变得比较容易。其次，冲击作用会对桩端持力层产生一定的夯实作用，桩端会出现负的孔隙水压力，从而使得效应力得到暂时的升高，最终造成端阻出现暂时性的提高现象，在沉桩结束之后，负孔压也会逐渐消失，有效应力会逐渐降低，这时，端阻也就随之下降了。

　　结语：

　　总之，砂土地层当中的长预应力管桩的承载力出现时间效益的主要原因就是桩端的松弛效应以及侧阻力和端阻力恢复速度的不同步，在完成沉桩之后，桩侧孔隙水的压力就会消失，桩侧孔隙水的压力一旦消失，就会使得侧阻力不断增加，桩端负孔压的消失会使得端阻力不断降低，侧阻力的增长速度和端阻力的降低速度相比较起来，前者要快很多，这样，就是的长预应力管桩的长期承载力就非常有可能会比短期承载力小。

　　参考文献：

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　　[2] 邢质斌，王巍.预应力混凝土管桩的应用研究[J].山西建筑，2007年23期.

　　[3] 唐蕾.预应力管庄混凝土回弹测强研究[D].浙江大学，2008年.