影響鉆孔灌注樁樁側(cè)阻力的因素分析

萬 明 （合肥鈺豐建筑工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 232001）

0 引 言

施加于樁頂?shù)暮奢d使樁產(chǎn)生相對于土的向下位移，而樁周土為了阻止樁的向下位移，在樁的表面會(huì)產(chǎn)生向上的側(cè)摩阻力。由于樁側(cè)阻力由上層到下層逐漸傳遞，使樁身軸力隨深度而遞減。隨著荷載的增大，樁側(cè)阻力從上層向下層傳遞到樁端，直至樁端阻力發(fā)揮作用。本文著重分析樁頂荷載、樁周土層特性等因素對樁側(cè)阻力的影響。

1 樁側(cè)阻力隨樁頂荷載的變化特性

某工程樁基采用鉆孔灌注樁，樁身采用預(yù)埋設(shè)弦式鋼筋計(jì)的方法進(jìn)行量測樁側(cè)摩阻力。在靜載試驗(yàn)中，得出以下2根試樁的樁側(cè)阻力隨樁頂荷載的變化特征,如圖1、圖2所示。

從樁側(cè)阻力隨樁頂荷載的變化特征曲線可以看出：

①試樁隨樁頂荷載的增加，其樁側(cè)阻力逐漸增加，但2根試樁的側(cè)阻力值增加的幅度不同，在同一荷載值的側(cè)阻力值變化也有區(qū)別；

②ZA-20#樁、ZA-94#樁側(cè)阻力隨樁頂荷載的變化曲線呈現(xiàn)明顯的二階性增長趨勢，在樁頂荷載加載12000kN時(shí)，樁側(cè)摩阻力達(dá)到一個(gè)峰值約為1350kN，但ZA-20#樁的側(cè)摩阻力繼續(xù)增加，ZA-94#樁增加平穩(wěn)后繼續(xù)增加達(dá)到峰值。

2 樁側(cè)阻力與樁周土特性的關(guān)系

本文在2根試樁實(shí)測資料的基礎(chǔ)上，分別對場地中土層的含水量w、重度v、液性指數(shù)IL、孔隙比e 和壓縮模量E 等土性指標(biāo)與發(fā)揮到極限時(shí)該土層的樁側(cè)阻力進(jìn)行了分析，以揭示樁側(cè)阻力與樁周土特性的關(guān)系。樁周土層的物理力學(xué)參數(shù)見表1。

樁周土層的物理力學(xué)參數(shù) 表1

2.1 土層含水量對樁側(cè)阻力的影響

由圖3可以看出，土層含水量和樁側(cè)阻力呈雙曲線分布，當(dāng)?shù)鼗翆拥暮繛?.23時(shí)，土層的極限側(cè)阻力可達(dá)到最小值。

2.2 土層重度對樁側(cè)阻力的影響

由圖4可以看出，樁側(cè)阻力隨著土層重度的變化呈遞增遞減交替趨勢，土層重度越大，樁側(cè)摩阻力也越大，當(dāng)?shù)鼗翆又囟葟?9.90kN/m3增大到20.00kN/m3時(shí),樁側(cè)極限摩阻力則從200kN增大到620kN。

2.3 土層液性指數(shù)對樁側(cè)阻力的影響

由圖5可以看出，樁側(cè)阻力隨著土層液性指數(shù)的增加逐漸減小，呈相關(guān)關(guān)系。當(dāng)液性指數(shù)從0變化到0.175時(shí),樁側(cè)阻力的值從570kN降低到160kN。

2.4 土層孔隙比對樁側(cè)阻力的影響

由圖6可以看出，在孔隙比0.61～0.66范圍內(nèi)樁側(cè)阻力隨著土層孔隙比的增加而降低，在孔隙比為0.66處側(cè)阻力最小。當(dāng)孔隙比從0.66增大到0.68時(shí)，樁側(cè)阻力反而增加，樁側(cè)阻力則由180kN增加到430kN。

2.5 土層壓縮模量對樁側(cè)阻力的影響

由圖7可以看出，樁側(cè)阻力與土層壓縮模量呈先減后增的關(guān)系,當(dāng)土層壓縮模量從9MPa增大到12.2MPa時(shí)，樁側(cè)阻力則由625kN減小到200kN；當(dāng)土層壓縮模量從12.2MPa增大到15.7MPa時(shí),樁側(cè)阻力則由200kN增加到400kN。

3 影響樁側(cè)阻力的其他因素

①成樁工藝影響樁土界面的外摩擦角。對鉆孔灌注樁來說,施工工藝影響樁身的粗糙度，樁土接觸面越粗糙，側(cè)阻力發(fā)揮值越大。

②深度對樁側(cè)摩阻力有一定的影響。隨著深度的增加，在均質(zhì)土中，樁側(cè)摩阻力在一定深度范圍內(nèi)是隨深度而增大的，超過該深度后，樁側(cè)摩阻力基本上趨于定值，再通過增加長度提高承載力效果不明顯。

③成孔施工的時(shí)間。護(hù)壁泥漿特性及鉆機(jī)的型號(hào)等均對側(cè)阻力的發(fā)揮有直接的關(guān)系，若施工時(shí)間長，護(hù)壁泥漿配比不當(dāng)，會(huì)使樁周土應(yīng)力松弛，形成松動(dòng)土層，影響側(cè)摩阻力的發(fā)揮。

4 結(jié) 論

影響單樁側(cè)阻力發(fā)揮的因素很多,常見的因素有：樁的形狀、成樁的工藝、土層性質(zhì)、樁的入土深度、樁身材料、樁土間的相互位移以及成樁的時(shí)間等。良好的土層特性、適當(dāng)?shù)臉俄敽奢d以及高質(zhì)量的施工工藝對提高樁側(cè)阻力的發(fā)揮有著積極作用，為減少成本和施工安全有著重要意義。