第３７卷第２６期 ・９６・ ２ ０ １ １年９月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．２６ Ｓｅｐ． ２０１１ 文章编号：１００９—６８２５（２０１ １）２６・００９６－０２ 预应力管桩单桩极限承载力动静测试研究分析 邵晶晶 摘要：结合某工程，在同一场地，对不同桩长条件下的预应力混凝土管桩进行了静载荷和动力测试对比试验，取得了一 些对比资料和实测成果，并对其原因进行简要分析，从而得出了一些有益的结论，具有一定指导意义。 关键词：预应力管桩，单桩极限承载力，静栽荷试验，动力测试 中图分类号：ＴＵ４７３．１１ 文献标识码：Ａ １ 概述 层底标高７４９．９４ ｍ～７５５．１１ ｍ。该层与② 层亚层粉土、② 层亚 某工程包括ｌ５栋住宅楼，地上１８层一２４层，地下１层，剪力 层粉质粘土呈互层状。第②，层亚层粉质粘土（Ｑ 邮 ）。褐黄色，含云母、煤屑、氧化 墙结构，基础拟采用预应力高强混凝土管桩。工程桩施工前，先 局部呈粉土质，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中 进行试桩施工，桩型为ＰＨＣ—ＡＢ５００（１００）型预应力高强混凝土管 物等，桩，施工工艺为静压。为得到较好的试桩效果，在同一场地、同一 等。呈饱和状态，具中等压缩性；标贯试验实测值Ｎ＝１１击～ ．７ｍ－４．２ｍ，平均厚度２．８８ｍ，层底埋深２０．２ｍ～ 桩径条件下，试桩共设计３组，每组３根，桩长分别为２０．０ ｍ， １６击。该层厚度１ ｍ，层底标高７４９．９４ ｍ一７５３．８０ ｍ。 ２５．０ ｍ，３５．０ ｍ。为了比较准确的确定试桩极限承载力并为今后 ２３．８第③层粉土（Ｑ ＋ｐ１）。褐黄色，含云母、煤屑、氧化物，无光 工程桩验收确定依据，本次试桩检测对３组９根试桩分别进行单 泽，干强度低，韧性低。呈饱和状态，稍密一中密状。压缩系数 桩竖向抗压静载荷试验以及高应变动力测试。 ２场地工程地质条件 根据建设单位提供的《岩土工程勘察报告》所示：场地地基土 沉积时代及成因类型自上而下依次为： 第①层粉质粘土（Ｑ 邮 ）。呈黄褐色，含云母、煤屑、氧化物 ａＩ＿２＝０．０７ ＭＰａ～～０．３１ ＭＰａ～，具中等压缩性；标贯试验实测值 Ｎ＝１４击～２４击。该层厚度２．０ ｍ一８．９ ｍ，平均厚度５．５７ ｍ，层 底埋深２３．７ ｍ～３１．２ ｍ，层底标高７４２．７７ ｍ～７５０．６２ ｍ。 第④层粉质粘土（Ｑ ）。呈褐黄色，含云母、煤屑、氧化物 等，不均匀夹薄层粉土，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，中等 及植物根，该层顶面为厚约ｏ．５ ｍ耕土。局部不均匀夹有薄层粉 韧性，呈中密状，饱和状态，属中等压缩性；标贯试验实测值Ｎ： 土及粉砂。无摇振反应、光泽不明显、干强度低、中等韧性。呈饱 １５击～３３击。该土层厚度３．３ ｍ一１０．４ ｍ，平均厚度５．８ ｍ，层底 和状态，具中等压缩性；标贯试验实测值Ｎ＝３．５击一１０．０击；静 埋深３０．５ ｍ一４１．６ ｍ，介于标高７３２．３８ ｍ一７４３．８９ ｍ。 力触探锥尖阻力ｑ ＝１．０ ＭＰａ一３．５ ＭＰａ，侧阻力 ＝３３ ｋＰａ一 ７１ ｋＰａ。该层厚度１１．５ ｍ～１４．８ ｍ，平均厚度ｌ３．２４ ｍ，层底标高 ７５８．９４ ｍ～７６２．３６ ｍ。 ３单桩竖向抗压静载试验结果 １）第一组桩长２０．０ ｍ静载荷试验结果见表１。 第②层粉细砂及粉土、粉质粘土（Ｑ 第② 层亚层粉土（Ｑ ）。 １．１ １．２ 表１第一组桩长２０．０ ｍ静载荷试验结果 桩号 曲线类型 最大加栽量／ｋＮ 最大沉降量／ｍｍ 极限荷载／ｋＮ 相应沉降／ｍｍ 陡降 平缓 ）。褐黄色，含云母、煤屑、氧化物， ２ ８８０ ２ ４００ ６ｏ．３３ ｌ３．２８ ２ ６４０ ２ ４００ ２１．Ｏ３ １３．２８ 摇振反应中等，无光泽，干强度低，韧性低。呈饱和状态，稍密一 中密状。压缩系数ａｌ＿２＝０．１２ ＭＰａ～一０．１５ ＭＰａ～，具中等压缩 性；标贯试验实测值Ｎ＝１０击～ｌ３击。 １７．６ ｍ，层底标高７５６．７９ ｍ～７５７．８１ ｍ。 中密状，标贯试验实测值Ｎ＝１３．０击～２１．０击；静力触探锥尖阻 力ｑ ＝３．２ ＭＰａ一８．４ ＭＰａ，侧阻力 ＝７８ ｋＰａ～１０６ ｋＰａ。该层厚 ｌ－３ 平缓 ２ ４００ ２２．５４ ２ ４０Ｏ ２２．５４ 根据第一组３根试桩（桩长２０．０ ｍ）单桩竖向抗压静载荷试 ２４０ ｋＮ，极差小于平均值的３０％。取其平均值２ ４８０ ｋＮ为３根试 ２）第二组桩长２５．０ ｍ静载荷试验结果见表２。 该层厚度２．３ ｍ～４．７ ｍ，平均厚度３．１４ｍ，层底埋深１６．２ｍ一 验结果，其平均值为２ ４８０ ｋＮ，平均值的３０％为７４４ ｋＮ，极差 第② 层亚层粉细砂。褐黄色，含云母、石英、氧化物，呈稍密～ 桩（桩长２Ｏ．０ ｍ）单桩竖向抗压极限承载力统计值。 根据第二组３根试桩（桩长２５．０ ｍ）单桩竖向抗压静载荷试验 度５．１０ ｍ一１２．０ ｍ，平均厚度８．５１ ｍ，层底埋深１９．５ ｍ～２３．８ ｍ， 结果，其平均值为２ ８９３ ｋＮ，平均值的３０％为８６８ ｋＮ，极差５６０ ｋＮ， ［５］ 苏荣臻，郑卫锋．微型桩基础施工工艺研究［Ｊ］．特高压送变 ［６］ 苏荣臻，鲁先龙，陈电动态报道，２００７（５）：１—３． 培．微型桩灌注细石混凝土成桩法及 其上拔试验［Ｊ］．电力建设，２０１０，３１（６）：４７．４９． Ｔｒｕｅ ｔｙｐｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｉｎｙ ｐｉｌｅ ｔｏｗｅｒ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｎ Ｔｉａｎｊｉｎ ａｒｅａ ＳＵ Ｒｏｎｇ－ｚｈｅｎ ＨＥ Ｌｅｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｉｎｙ ｐｉｌｅ ｔｏｗｅｒ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｎ Ｔｉａｎｊｉｎ ａｒｅａ，ｃｈｏｏｓｅｄ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｎ Ｔｉａｎｊｉｎ ａｒｅａ， ｍａｄｅ ｓｉｔｅ ｔｒｕｅ ｔｙｐｅ ｔｅｓｔ．Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｉｎｙ ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｈａｄ ｇｏｏｄ ｌｏａｄ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｍｅｔ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｎｅｅｄ，ｃｏｕｌｄ ａｐ— ｐｌｉｅｄ ｉｎ ｆｕｔｕｒｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｉｎｙ ｐｉｌｅ，ｔｏｗｅｒ，ｒｏｕｔｅ，ｔｅｓｔ 收稿日期：２０１１—０５—１３ 作者简介：邵晶晶（１９８２一），女，．ｚ－￥１９，，山西省建筑科学研究院，山西太原０３０００１ 爹 ７ｌ 年２９６ 邵晶晶：预应力管桩单桩极限承载力动静测试研究分析 ・９７・ 极差小于平均值的３０％。取其平均值２ ８９３ ｋＮ为３根试桩（桩长 土产生弹塑变形，通过采集桩顶附近截面的力和速度时程曲线，２５．０ ｍ）单桩竖向抗压极限承载力统计值。 表２第二组桩长２５．０ ｍ静载荷试验结果 桩号 曲线类型 最大加载量／ｋＮ 最大沉降量／ｍｍ 极限荷栽／ｋＮ 相应沉降／ｍｍ ２．１ ２．２ 平缓 陡降 ３ ０８０ ３ ３６０ ２０．７０ ６Ｏ．０３ ３ ０８０ ３ ０８０ ２０．７０ ２１．３４ 经应力波理论分析计算，得到桩的承载力。本次检测采用ＰＡＫ型 打桩分析仪，采用６．５ ｔ整体重锤，曲线分析采用凯司法。 ２）测试结果。根据实测曲线，经采用凯司法分析，分析结果 见表４。第一组３根试桩（桩长２０．０ ｍ）的单桩竖向抗压承载力 统计值为２ ４５２．３ ｋＮ；第二组３根试桩（桩长２５．０ ｍ）的单桩竖向 抗压承载力统计值为２ ８８８．６ ｋＮ；第三组３根试桩（桩长３５．０ ｍ） ２．３ 陡降 ２ ８ｏｏ ６Ｏ．１３ ２ ５２０ １３．８４ ３）第三组桩长３０．０ ｍ静载荷试验结果见表３。 表３第三组桩长３０．０ ｍ静载荷试验结果 桩号 曲线类型 最大加载量／ｋＮ 最大沉降量／ｍｍ 极限荷栽／ｋＮ 相应沉降／ｍｍ ３ １ ３－２ ３．３ 的单桩竖向抗压承载力统计值为３ ５１２ ｋＮ。 表４凯司法分析结果 桩号 １．１ １＿２ １．３ ２．１ ２－２ ２．３ ３．１ ３．２ ３．３ 陡降 陡降 平缓 ３ ４０ｏ ３ ８８０ ３ ４０ｏ ６２．８９ ６０．Ｏ３ １２．６ｏ ３ Ｏ６０ ３ ７４０ ３ ４００ １６．２５ ３４．８０ １２．ｏ６ 传感器下桩长／ｍ ｌ９．Ｏ １９．０ １９．Ｏ ２４．０ ２４．０ ２４．０ ３４．０ ３４．０ ３４．０ 外径／ｒａｍ ５００ ５ｏｏ ５０ｏ ５ｏ０ ５ｏｏ ５ｏｏ ５００ ５００ ５００ 内径／ｒａｍ １００ １００ １０ｏ ｌ００ １００ ｌ００ ｌ０ｏ １０ｏ ｌｏ０ 极限总阻力／ｋＮ ２ ４５０ ２ ４４８ ２ ４５９ ２ ９８７ ２ ８４３ ２ ８３６ ３ ５３０ ３ ４６２ ３ ５４４ 根据第三组３根试桩（桩长３５．０ ｍ）单桩竖向抗压静载荷试 验结果，其平均值为３ ４００ ｋＮ，平均值的３０％为１ ０２０ ｋＮ，极差 ６８０ ｋＮ，极差小于平均值的３０％。取其平均值３ ４００ ｋＮ为３根试 桩（桩长３５．０ ｍ）单桩竖向抗压极限承载力统计值。 结论分析：１）根据静载荷试验结果，３组试验中每组试桩都有 １根一２根试桩在试验过程中发生破坏，位移量超过６０ ｍｍ，但通 ３）结果分析。ａ．根据测试结果，高应变动力测试所测得的单 过统计分析，其每组试验所得测试数据极差都小于其平均值的 桩极限承载力随桩长的变化规律与静载荷试验相同，即桩长为 ３０％，数据不离散，极限承载力统计值都比较稳定，所得数据比较 ２０．０ ｍ的试桩提供的单位承载力较高，随着桩长的增加，其单桩 可靠。２）纵向比较３组试验数据，考虑到桩端面积相同，桩端土 极限承载力增加值会越来越小。ｂ．根据静载荷试验和高应变动 层性质差别不大，假定桩端承载力相同。比较第一组和第二组， 力测试，两种测试手段所测得的同一组试桩的单桩承载力相差不 桩径不变、桩顶标高相同的条件下，桩长增加５．０ ｍ，桩身侧阻力 大，动力和静力测试能够取得很一致的结果。 面积增大７．８５ ｍ ，单桩竖向抗压极限承载力统计值提高４１３ ｋＮ， 平均每增加１延米桩长，承载力提高８２．６ ｋＮ；比较第二组和第三 组，同条件下，桩长增加１０．０ ｍ，单桩竖向抗压极限承载力统计值 提高５０７ ｋＮ，平均每增加１延米桩长，承载力提高５０．７０ ｋＮ。由 此可见，相同条件下，增加桩长，并不能成正比例关系的提高单桩 极限承载力，在试验范围内，桩长越长，承载力越大，但其提高幅 度越小。３）考虑到桩长范围内，主要以粉土和粉质粘土为主，个 ５ 结语 １）通过静载荷试验和高应变动力测试综合分析，增加桩长， 可以增加单桩极限承载力，但二者不成正比例关系，随着桩长的 增加，承载力提高幅度会越来越小。 ２）在该场地，同一桩径、同一桩顶标高条件下，单位延米提供 的承载力值随着桩长的增加而减小，桩长越短，桩周土的极限侧 别层互层，土层性质差别不是很大，在土层性质差别较大的第② 摩阻力越发挥充分，单从经济合理的角度考虑，建议工程桩采用 层粉细砂层中，其层底埋深为１９．５ ｍ～２３．８ ｍ，在３组试桩桩长 ２０．０ ｍ桩长。３）通过对静载荷试验结果和高应变动力测试结果对比分析， 范围内均有分布。故假设３组试桩，桩身侧摩阻力均匀分布，考 两者测试结果几乎相差无几。考虑到高应变测试速度快、工期 虑适当的桩端阻力，第一组试验，平均每延米桩长提供约１２０ ｋＮ 短、交叉作业少、测试现场条件简单等优点，将来工程桩的大批量 侧摩阻力；第二组试验，平均每延米桩长提供约１１０ ｋＮ侧摩阻力； 验收工作，可考虑主要以高应变动力测试为主。 第三组试验，平均每延米桩长提供约９０ ｋＮ侧摩阻力。由此可见， 参考文献： 在桩长最小的第一组试验中，其桩身侧阻力得到了较其他两组更 ［１］ 施松华．高强度预应力混凝土管桩承载性能的分析研究 充分的发挥，提供的每延米侧阻力更高。４）由前面的分析可知， ［Ｄ］．天津：河海大学，２００７． 在同条件下，不考虑其他因素，桩长为２０．０ ｍ的试桩提供的单位 ［２］ 郑永龙，马 骥．高应变拟合法确定预应力管桩的承载力 承载力较高，桩长增加，其单桩极限承载力也相应的增加，但是增 ［Ｊ］．工程与建设，２００７（８）：９２—９５． 加效果会越来越不理想。同时，考虑到桩长为２０．０ ｍ的试桩，桩 俞水凤．预应力开口管桩的极限承载力取值问题的探讨 端可能位于第② 层粉细砂层，与其他桩端持力层相比较，更加理 ［３］想，故综合考虑工程桩采用桩长２０．０ ｍ将会更加经济合理。 ［Ｊ］．浙江建筑，２００２（９）：１８—１９． ［４］ 周 健．预应力管桩静压在河北唐山京唐港地区的应用 ［Ｊ］．山西建筑，２０１０，３６（１１）：１２２－１２３． ４高应变动力测试 １）测试原理及方法。高应变测试是用重锤冲击桩顶，使桩周 Ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｔｅｓｔ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｐｉｌｅ ＳＨＡＯ Ｊｉｎｇ－ｊｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ａ ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｄｅ ｓｔａｔｉｃ ｌｏａｄ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｔｅｓｔ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｔｅｓｔ ｔｏ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｉｔｅ ａｎｄ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｉｌｅ ｌｏｎｇ，ｇａｉｎｅｄ ｓｏｍｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄ ｂｒｉｅｆｌｙ ａｎａｌｙｓｅｄ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ａｂｔａｉｎ ｓｏｍｅ ｕｓｅｆｕｌ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ，ｈａｄ ｓｏｍｅ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ，ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｐｉｌｅ，ｓｔａｔｉｃ ｌｏａｄ ｔｅｓｔ，ｄｙｎａｍｉｃ ｔｅｓｔ
