摘要：文章根據(jù)工程實際，通過使用靜力觸探法，對比分析了軟土地基不同土層的極限摩阻力及壓縮模量，認(rèn)為砂性土層摩擦樁承載力隨時間增長率比粘性土層的增長率要大，不足之處敬請同行指正。
　　關(guān)鍵詞:摩擦樁承載力；極限摩阻力；壓縮模量
　　根據(jù)國內(nèi)外多年多種類型摩擦樁的實驗成果,可以發(fā)現(xiàn)一條規(guī)律：樁承載力隨時間而增加,初期很快,逐漸減緩,最后趨于某個極限值。然而,上述實驗成果未能反映不同土層的增長情況,軟土地基中砂性土(包括粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉砂和細(xì)砂)隨時間而增長速度很快,軟土(包括粘土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土)則需比較長的時間才能達(dá)到某個極值。通過深圳某辦公大樓樁基工程打樁前后的靜力觸探對比實驗,樁群中(深度20m以內(nèi))粘質(zhì)粉土層的Ps,由打樁前的4MPa,在打樁28d后增加到10MPa,增長2.5倍。深度20m以上粉砂土層的Ps值,由5.5MPa增加到16.5MPa,增長3倍。樁群外圍邊緣以外4～5m處,上部(20m以內(nèi))粘質(zhì)粉土的Ps值也增加50%,說明砂性土層隨時間增加得很快。
　　1Ps值增長機理分析
　　一根樁打入、壓入或振入軟土中,主要在兩個方面改變了地基土的狀態(tài),一是破壞了地基土的天然結(jié)構(gòu)。二是使土受到急速的擠壓,導(dǎo)致孔隙水壓力急劇上升,有效應(yīng)力相應(yīng)減少。這二種作用均使樁周和樁尖土層的強度大為降低,致使樁周摩阻力和樁端支撐力都處于最低值。樁入土后隨時間的推移,空隙水壓力逐漸消散,土層不斷重新固結(jié),樁側(cè)摩阻力不斷增加,樁端支撐力不斷恢復(fù),樁的承載力也就隨之增長,這些變化主要表現(xiàn)在以下4個方面:
　　(1)由于軟土具有觸變性,打樁擾動所損失的強度,隨時間推移逐漸得到恢復(fù),但恢復(fù)時間很長,少則一年,多則數(shù)年。
　　(2)隨著樁周土中水分的逐漸遷移,孔隙水壓力逐漸消散,有效應(yīng)力隨這增大。由于樁周土受擠壓而密度提高,砂性土層尤為明顯,隨時間增加的強度都會超過原始強度。軟土的排水固結(jié)過程緩慢,固結(jié)后的強度略高于原始強度。
　　(3)樁進(jìn)入土中,樁周形成3個區(qū)域(圖1)。第Ⅰ區(qū)中土的結(jié)構(gòu)完全破壞,這部分土緊貼樁身表面,成為樁身一部分。第Ⅱ區(qū)為過渡區(qū),土的結(jié)構(gòu)部分被破壞。第Ⅲ區(qū)土的結(jié)構(gòu)保持原狀,打樁時該區(qū)域未受擠壓擾動。第Ⅰ區(qū)在打樁時受擠壓,而后固結(jié)到靜置。經(jīng)過相當(dāng)時間后,強度得到恢復(fù),甚至超過原始強度。該區(qū)的土牢固地粘結(jié)于樁身而隨樁一起移動,這一現(xiàn)象在木樁、混凝土樁及鋼樁中都普遍存在,只不過粘附層厚度視土質(zhì)、樁徑、樁材及表面粗糙程度而有所差別。第Ⅰ、Ⅱ區(qū)土的分界面乃是樁破壞時的剪切滑動面,極限摩阻力則取決于第Ⅱ區(qū)土的逐漸增長著的抗剪強度。
　　圖1樁周土分區(qū)示意圖

　　(4)樁端土的強度也同樣由于壓密與固結(jié)作用而逐漸得到增長,同時,與樁端粘結(jié)在一起的第Ⅰ區(qū)土,又使端部受力面積有所擴大,樁端承力也隨時間而增長。
　　2地基土層Ps對比實驗
　　深圳某廣場地下商場和停車庫的樁基工程中，建筑面積15000m2,樁徑30cm×30cm,長度分別為18m、24m和27m的鋼筋混凝土方樁,總樁數(shù)為2169根,采用靜壓樁施工工藝,樁基施工結(jié)束30d后,在樁群中選擇樁入土前的靜探孔J12和J13原始位置,進(jìn)行樁入土30d后的C1和C2靜探孔對比實驗,獲得(圖2)和(圖3)。
　　圖2C1、J12孔靜力觸探測試成果圖

　　根據(jù)樁入土前的J12、J13孔的Ps值,與其原位對應(yīng)的樁入土后的C1、C2孔的Ps值進(jìn)行對比(表1)。
　　

　　3試驗資料對比分析
　　3.1樁基明顯降低砂性土液化指數(shù)
　　本次試驗場區(qū)深度13m以上均為中等-嚴(yán)重液化的灰色砂質(zhì)粉土層。經(jīng)試驗分析，樁基確實能夠降低液化土層的等級。由于樁的擠密作用,液化等級至少降低一級。這次試驗為周邊擬建的34幢高層和小高層的樁基設(shè)計提供了依據(jù)。
　　3.2摩擦樁承載力隨時間增加幅度的分析
　　軟土地基不僅工程性質(zhì)復(fù)雜,且其性質(zhì)的區(qū)域性和個性都特別強。砂性土層和軟土層的厚度、顆粒級配和先期固結(jié)壓力的大小等,都直接影響樁承載力隨時間而增加的幅度�，F(xiàn)將各土層樁入土前后的極限摩阻力fs值列于表2。
　

　　備注:用Ps估算fs,粘性土:當(dāng)Ps≤1000(kPa)時,fs=PsP20(kPa)；當(dāng)Ps>1000(kPa)時,fs=0.025Ps+25(kPa)。粉性土及砂性土:fs=Ps/50(kPa)。
　　從表2中fs2∕fs1的增長幅度來分析,軟土fs2∕fs1在1.11～1.24之間,砂性土在1.78～2.38之間。本工程最長樁27m,樁尖持力層為⑥暗綠—黃色粉質(zhì)粘土層,壓樁時對⑦灰色砂質(zhì)粉土層產(chǎn)生豎向壓應(yīng)力,使Ps值增大2.38倍。筆者認(rèn)為,深圳軟土地基中的摩擦樁承載力隨時間而增加,從極限摩阻力fs來看,砂性土層fs2∕fs1取1.80～2.20,軟土層取1.10～1.20比較合理。樁端極限摩阻力fp:砂性土層增加倍數(shù)取1.5,軟土層增加倍數(shù)取1.10為妥。按增長率系數(shù)來說,深圳軟土地基應(yīng)分為粉砂性土增長率a=0.75～1.00(砂質(zhì)粉土a=0.75～0.85,粉砂a=0.85～1.00)；軟土a=0.1～0.2(粘土取0.1,粉質(zhì)粘土取0.2)。以往提出的增長率a=0.263是不區(qū)別砂性土和軟土的一個綜合性系數(shù),并不符合軟土地基實際情況。
　　3.3樁入土后土層壓縮模量Es的分析
　　根據(jù)樁入土后Ps值的提高幅度,粘性土:Es=5.1Ps(MPa)砂性土:Es=3Ps(MPa)。將入土前后各地基土層的Es值對比列于表3。其顯示,樁入土后,砂質(zhì)粉土的Es值提高1.79～2.45倍；軟粘土Es值提高1.10倍；粉質(zhì)粘土Es值提高1.24倍；硬粘土Es值提高1.14倍。同樣說明砂性土的Es值提高幅度遠(yuǎn)大于粘性土。
　

　　4結(jié)論
　　通過摩擦樁入土前后地基土層的Ps值對比試驗,打樁對軟土地基土層起到3個方面的改善作用:
　　(1)打樁后對降低砂性土層的液化指數(shù)有明顯效果,至少降低液化等級一級。
　　(2)軟土中摩擦樁承載力隨時間而增加,就深圳軟土地基而言,砂性土層的增長速度快,增長幅度大,增長率a=0.75～1.00；軟土層的增加速度慢,增長幅度小,增長率a=0.10～0.20。
　　(3)打樁后軟土地基土層的壓縮模量Es值得到提高,砂性土層的Es值提高1.79～2.45倍；軟土層的Es值提高1.10倍；粉質(zhì)粘性土層和硬粘土的Es值提高1.24倍。
　　參考文獻(xiàn):
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