饱和粉土地基低强度混凝土桩振动沉管及静载试验.pdf

第 3 2卷 第 4期 2 0 1 5年 7月 建筑科 学与 J o u r n a l 0 f Ar c h i t e c t u r e 工程 学报 a n d C i v i l E n g i n e e r i n g Vo 1 3 2 No 4 J u l y 2 0 1 5 文章编号 ： 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 6 0 0 6 饱和粉土地基低 强度混凝土桩振 动沉管及静载试验 张宏博 ， 厉 超 ， 宋修广 ， 解全一 ， 李红超。 ( 1 山东大学 土建与水利学院 ， 山东 济南2 5 0 0 6 1 ； 2 山东大学 山东省路基安全工程技术研究 中心 ， 山东 济南 2 5 0 0 6 1 ；3 河南省地质矿产勘查开发局第三地质勘查院 ， 河南 洛阳4 7 1 0 2 3 ) 摘 要 ： 为研 究饱 和粉 土地基 低 强度混 凝土桩 振动 沉管施 工产 生 的超 孔 隙水压 力分布 、 消散 规律及 单 桩 和复合 地基 的承 栽特性 ， 对 滨州 市饱 和粉 土地基 进行 了低 强度 混凝 土桩 的振 动 沉管和静 载试 验 。 结果表 明 ： 沉管振 动下沉 时 ， 最大超 孔 隙水压 力一般 出现在桩 端 以上 2 3 m； 沉管振 动 下 沉对桩 周 土体 的扰 动较 小， 最 大超 孔 隙 水 压 力 与 上 覆 土有 效 应 力 的 比 值 仅 为 0 3 2 7 ； 单 桩 振 动 拔 管后 1 5 mi n ， 临近超 孔 隙水 压 力的消散 率 可达到 6 5 7 5 ； 与 设计 规 范 的估 算值 相 比， 振 动 沉 管成桩 后 单桩竖向极限承载力偏小， 仅为估算值的 5 5 6 0 ； 低强度混凝土桩的加固作用明显， 复合地基 承载 力与 天然地基 相 比提 高 了约 1倍 。 关键词： 饱和粉土地基 ； 振动沉管； 低 强度混凝土桩 ； 静载试验 ； 超孔隙水压力 中 图分 类 号 ： U4 4 1 4 文献标 志码 ： A Vi b r a t i o n Pi pe S i n ki ng a n d S t a t i c Lo a d Te s t o f Lo w s t r e n g t h Co nc r e t e Pi l e i n S a t u r a t e d S i l t S o i l Fo u n d a t i o n Z HANG Ho n g b o ，L I Ch a o ， ，S ONG Xi u g u a n g ， ，XI E Qu a n y i ，L I Ho n g c h a o 。 ( 1 S c h o o l o f C i v i l En g i n e e r i n g ，S h a n d o n g Un i v e r s i t y ，J i n a n 2 5 0 0 6 1 ，S h a n d o n g，Ch i n a ；2 S h a n d o n g En g i n e e r i n g Te c h n o l o g y Re s e a r c h Ce n t e r f o r S u b g r a d e S a f e t y ，S h a n d o n g Un i v e r s i t y，J i n a n 2 5 0 0 6 1 ，S h a n d o n g，Ch i n a ； 3The Thi r d Ge ol og i c a l Ex pl or a t i on I ns t i t ut e o f Ge ol og y a n d M i ne r a l Re s ou r c e s，He na n Bu r e a u o f Ge o e x p l o r a t i o n Mi n e r a l De v e l o p me n t ，Lu o y a n g 4 7 1 0 2 3 ，He n a n，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：I n o r d e r t o s t u dy t h e d i s t r i bu t i o n a nd d i s s i p a t i o n l a w o f e x c e s s po r e wa t e r pr e s s u r e p r o d u c e d d u r i n g c o n s t r u c t i o n，t h e s i n g l e p i l e a n d c o mp o s i t e f o u n d a t i o n l o a d b e a r i n g c ha r a c t e r i s t i c s i n s a t ur a t e d s i l t s o i l f o und a t i on，v i br a t i o n p i pe s i nki ng a nd s t a t i c l o a d t e s t o f l o w s t r e ng t h c o nc r e t e pi l e we r e c a r r i e d ou t i n Bi nz ho u Ci t y The r e s u l t s s ho w t ha t whe n vi br a t i on p i pe s i nk i ng， t he ma xi mum e x c e s s p or e wa t e r pr e s s u r e a pp e a r s 2 - 3 m a b ov e t he e nd o f pi l e ； v i br at i o n pi p e s i nki ng d i s t ur bs t h e s o i l a r ou nd t h e p i l e l i t t l e，t he ma x i m u m e x c e s s p or e wa t e r pr e s s ur e i s o nl y 0 3 2 7 of t ha t o f o v e r l y i ng s oi l e f f e c t i ve s t r e s s ；t he d i s s i pa t i on r a t e o f e x c e s s po r e wa t e r p r e s s u r e c a n r e a c h 6 5 一 7 5 a f t e r e x t u b a t i o n f o r f i f t e e n mi n u t e s ；c o mp a r e d wi t h t h e e s t i ma t e v a l u e of d e s i gn n o r m s，t h e s i n gl e p i l e ve r t i c a l u l t i ma t e b e a r i n g c a pa c i t y o f vi b r a t i on p i l e s i n k i n g i s o n l y 5 5 一 6 0 o f t h e e s t i ma t e v a l u e ；t h e l o w s t r e n g t h c o n c r e t e p i l e r e i n f o r c e me n t e f f e c t i s ob v i ou s a nd t h e be a r i n g c a p a c i t y o f c o m p os i t e f o u nd a t i on c a n i n c r e a s e by l t i me c o mpa r e d wi t h t ha t o f na t ur a l f ou nd a t i o n Ke y wo r d s ：s a t u r a t e d s i l t s o i l f o un da t i o n；v i b r a t i o n p i p e s i nk i ng；l ow s t r e ng t h c o nc r e t e p i l e；s t a t 一 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 0 1 2 9 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目( 5 1 2 0 8 2 8 4 ) ； 山东省科技 发展计划项 目( 2 0 1 3 G S F 1 1 6 0 3 ) 作者简介 ： 张宏博 ( 1 9 7 7 一 ) ， 男， 山东济宁人 ， 副教授 ， 工学博士 ， E ma i l ： z h a n g h o n g b o s d u e d u c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 张 宏博 ， 等 ： 饱 和粉 土地 基低 强度 混凝 土桩 振动 沉 管及静 载试 验 6 1 i c l oa d t e s t ；e x c e s s p o r e wa t e r pr e s s u r e U 引 再 低强度混凝土桩通常指用水泥 、 石子及其他掺 合料 ( 砂 、 粉煤灰 、 石灰等) 加水拌合， 在原地基 中形 成 的强 度等 级为 C 5 C 2 5的胶 结 材 料桩 ， 主要 桩 型 有 C F G桩 、 透水性混凝土桩等 。近年来 ， 低强度 混 凝土 桩在 高速 公路 软基 处理 方面 得到 了广 泛 的应 用 ， 为 桥头 跳车 、 道路 拓宽 等 问题提 供 了 良好 的解决 途径 。 低 强 度混凝 土 桩成桩 工 艺主要 有振 动沉 管法 和 长螺旋 钻 管 内泵压灌 注 ， 目前 较 多采用 振动 沉管 法 。 振动沉管施工时， 产生超孔隙水压力 ， 周围土体受到 挤压导致超孔隙水压力增大， 严重时导致土体隆起、 侧向移动等病害 ， 同时导致沉管下沉困难 ， 不但影响 施 工进 度 ， 还 影 响桩体 承载 力 ， 因此研 究振 动沉 管施 工超 孔 隙水 压力 分布 和消 散规律 是 十分必 要 的 。不 同于预 制桩 振动 沉 桩 ， 低 强度 混 凝 土 桩 振 动 沉 管施 工属于现浇桩沉桩施工， 其成桩机理 、 桩体承载力等 与预制 桩有 较大 区 别 ， 目前各 国学 者 针 对 软 粘 土地 区低强 度混 凝土 桩振 动沉 管施 工工 艺和单 桩 振动 沉 管引起 的超孔 隙水 压力 以及成 桩后 桩体 承载 力等 有 了一定 研 究 ， 积 累 了较多 的试 验数据 ， 理 论研 究得 到 了不断进步_ 5 。然而相关研究多侧重于饱和软粘 性土 地基 试验 ， 对 于 振 动沉 管 施 工 的超 孔 隙水 压 力 分布 、 消 散规律 及 单 桩 和复 合 地 基 的 承 载特 性 论 述 还不 够全 面 ， 且 饱 和 粉 土地 基 的 低 强度 混 凝 土 桩 沉 管及桩体承载力试验较少， 有必要做进一步研究 。 本文依托在建道路 的软基处理工程， 在滨州市 饱 和粉土 地基 进行 了低 强 度 混 凝 土桩 的现 场 试 验 。 试验观测 了沉管过程中超孔隙水压力的变化 ， 分析 了饱 和粉 土 地基振 动沉 管 的动 力 学 机理 ， 并 对 成 桩 后单桩和复合地基进行 了静载试验。试验结果可为 类 似工 程 的设计 及施 工提供 参 考 。 1 现场试 验概 况 1 1工程 地质 情况 试验场地位于 山东省滨州市境内， 该 区域主要 为黄河 冲 积平 原 区 ， 地 形 较 为 平 坦 开 阔 ， 岩 性 以粉 土、 粉质粘土为主。根据地质勘探资料 ， 试验场地地 基 土 的分层 及土 体 参 数如 表 1所 示 ， 实 测 地 下 水 位 埋 深 约 2 1 m。 1 2试 验 现场布 置 现场共布置 6根试桩， 设计桩径为 5 0 0 mm， 桩 表 1 试验场地地基土层及土体参数 Tab 1 Fo u nd a t i o n So i l S t r a t a a n d S o i I Pa r a me t e r s o f Te s t Si t e 土层 层底埋 含水 重度 承载力 桩侧 土摩 土层 名称 容许值 阻力标准 编 号 深 m 率 ( k N m一 3 ) k P a 值 k P a 2 粉 土 3 6 O 3 3 1 1 8 1 1 O O 3 O 2 1 粉质粘土 5 6 0 3 0 0 1 9 2 1 2 0 3 5 3 1 粉土 8 2 0 3 0 8 1 9 2 1 1 O 3 5 3 粉质粘土 1 0 6 0 2 7 6 1 9 2 1 3 O 3 6 4 1 粉土 1 3 2 O 2 3 3 1 9 9 1 3 O 3 8 4 粉质粘土 1 7 2 O 3 1 3 1 9 1 1 4 O 3 8 长为 8 m。为监测 试桩 振 动沉管 的超孔 隙 水压 力 变 化， 现场布设 4个孔隙水压力观测孔， 每个孔隙水压 力观 测孔 埋设 4个 振 弦 式孔 隙水 压 力 计 ， 埋 深 分 别 为 4 ， 6 ， 8 ， 1 0 m。试桩及孔 隙水压力计的平面布置 如 图 1所 示 。 低 强 度 混 凝 土 桩 0 孔 隙水 压 力计 4 5 4 5 0 0 3 号 2 号 1 号 图 1 试 桩 及 孔 隙 水 压 力 计 布 置 ( 单位 ： m) Fi g 1 Ar r a ng e m e nt of Te s t Pi l e s a nd Po r e Wa t e r P r e s s u r e G a u g e s( U n i t ： m) 为准 确 观测 孔 隙 水 压力 变 化 ， 孑 L 隙水 压 力 计 由 下至上依次投放 ， 且每两孔隙水压力计之间用膨润 土球进 行 填充 ， 以确保 相 邻 两 孔 隙 水压 力 计 之 间 相 互隔离， 孔隙水压力计的竖向布置如图 2所示 。 孔 隙水 压 力计 在 沉 管试 验 前 预 先埋 设 ， 并 连 续 观测 孔 隙水压 力计 的读 数 变 化 ， 待 各 观测 孔 孔 隙水 压力计 读 数稳 定后 ， 再 开始进 行沉 管试 验 ， 此 时 观测 到孔隙水压力计 的稳定频率读数为超孔隙水压力的 基频 。沉 管试 验开 始 后 ， 对 振 动 沉 管 过程 的孔 隙水 压力 进行 观测 。沉 管 成 桩 完 成 后 ， 对 各 观测 孔 孔 隙 水压力进行连续观钡 4 ， 直至超孔隙水压力消散。 1 3静载试 验 方法 成桩 2 8 d后， 对试桩进行单桩竖 向抗压静载试 验和复合地基竖向抗压静载试验 。单桩试验加载前 进行桩头加固， 复合地基试验加载前在桩顶及桩周 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 2 建筑科 学与工程学报 2 0 1 5笨 7 。 地面 寸 - 一 。 。 V V I一 超 孔 隙水 j 硅 ， 图 2 孔 隙 水 压 力 计 竖 向布 置 【 单位 ： m) Fi g 2 Ve r t i c a l Ar r a n g e me nt o f Po r e Wa t e r P r e s s u r e Ga u g e s( Un i t ： m) 铺设 厚度 为 1 5 2 0 c m 碎 石 垫 层并 夯 实 ， 并 选 用 尺 寸为 1 1 m1 1 m 的刚性 承 载板 进行 加 载 。静 载 试验 按 照慢速 维持 荷 载法 进 行 分 级加 载 和 卸 载 ， 荷 载通过油压千斤顶及压力传感器控制施加 ， 沉降采 用 4个精度为 0 0 1 mm 的位移传感器监测 ， 通过 DH3 8 2 1静态 应 力一 应 变 测 试 分 析 系统 进 行 实 时 采 集数据 。 1 4振动沉管施工概况 试验采用弹簧振动锤进行振动沉管 ， 其振动频 率 为 1 0 5 0 r mi n _ 。 ， 激 振力 为 2 3 7 k N。为 避免 沉 桩 的彼 此影 响 ， 振 动沉管 按照 1 号 桩一3号桩 一4号 桩一6号 桩一 2 号 桩一 5号桩 的先 后顺 序 进 行施 工 。 沉管振动下沉至预定深度后 ， 停机并向沉管内投料 ， 然后 启 动 马 达 ， 留 振 5 1 0 S后 以 1 2 1 5 m rai n 的 速 度 进 行 拔 管 ， 沉 管 拔 出 地 面 ， 确 认 成桩符合设计要求后 ， 采 用 混 凝 土 材 料 封 顶 。振 动 沉 管 施 工 现 场 如 图 3 所示 。 试 验 所 用 振 动 沉 管 的夹桩器为单夹， 沉桩时 部分桩体 出现倾斜 现象， 垂 直度基 本 为 3 6 ， 其 中 1号 桩 倾 斜 最 严 重 ， 桩体垂直度仅 为 1 3 5 9 6 ， 属于成 桩质 量较 差 的试 桩 ， 不 对 其进 行后 续 静 载 图 3振动沉管施工现场 Fi g 3 Con s t r u c t i o n S i t e o f Vi b r a t i o n Pi pe S i nki ng 试验 。实 测各试桩 长 度为 8 8 5 m， 其 中 2号 桩 桩 长 为 8 2 m， 3号桩 桩长 为 8 3 m。对 成桩 用混凝 土 取 样制 成 试 件 ， 实 测 室 内 养 护 2 8 d抗 压 强 度 为 1 6 8 1 MP a ， 2 8 d水 下抗压 强度 为 1 3 0 6 MP a 。 2试验 结果及分析 2 1超孔 隙水压 力结 果分析 2 1 1 超 孔 隙 水 压 力 累积 沉 管 自地 面 下 沉 至 设 计 深 度 需 耗 时 6 1 0 rai n ， 试验记 录了各观测孔沉管振动下沉过程超孔 隙水压 力 的累积情 况 。表 2为 6号 桩位 的沉管 下沉 至设计 深 度 时 各 观 测 孑 L 超 孔 隙水 压 力 实 测 值 。 因 2 观测 孔数据 异 常 ， 故选 用 1 ， 3 和 4 观 测 孔 数 据绘制 出了各观测孔超孔隙水压力 累积曲线 ， 如图 4所示 。 表 2 各观测孔超 孔隙水压 力累积实测值 Ta b 2 Ac c u mul a t i o n M e a s u r e d Va l u e o f Ex c e s s Po r e W a t e r Pr e s s u r e o f Ea c h Obs e r v a t i o n W e l I 超孔隙水压力 k P a 深度 m 1 # 观测孔 3 观测孔 4 观测孔 4 1 7 8 7 4 0 6 1 1 9 6 2 3 6 8 4 4 4 1 2 4 8 8 8 9 2 6 9 0 6 0 1 O 5 3 3 2 2 5 0 5 7 图 4各 观 测 孔 超 孔 隙 水 压 力 累 积 曲 线 Fi g 4 Ac c u mu l a t i o n Cur v e s o f Ex c e s s Po r e W a t e r Pr e s s u r e o f Ea c h Ob s e r v a t i o n W e l l 由图 4可 知 ， 沉管 振动 下沉 至设计 深度 后 ， 各 临 近观 测孑 L 不 同深度 均 能观 测 到 超孔 隙水 压 力 ， 且 超 孔 隙水 压力最 大 值 出现 深 度 均 在 5 6 m 之 间 ， 而 在桩端以下超孔隙水压力随深度增加而迅速减小， 表 明沉 管振 动 下 沉 时 临近 土 体 会 产 生 超 孔 隙 水 压 力 ， 且 临近土体 的最 大超 孔 隙 水压 力 在 深 度方 向 的 发生速 度滞 后于沉 管 速 度 ， 其 出现深 度 一 般在 桩 端 以上2 3 m， 主要原 因在于沉管挤土效应的传递与 沉管下沉存在时间差， 使临近土体最大超孔隙水压 力 的出现深 度小 于桩端 。图 4还 反 映了水平 距离对 超孔 隙水 压力 的影 响 ， 即距 离沉桩 位 置越近 ， 累积 的 最 大超孔 隙水压 力也 越 大 ， 1 观测 孑 L 出现 的超孔 隙 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 张宏博 ， 等 ： 饱 和粉 土地基低 强度混凝 土桩 振动 沉 管及静 载试 验 6 3 水压 力最 大值 为 2 3 6 8 k P a ， 随着 距 离 增加 ， 超孔 隙 水 压力 迅 速 减 小 ， 3 和 4 观 测孔 出现 的超 孑 L 隙水 压力最大值仅分别为 4 4 4 k P a和 1 2 4 k P a ， 原因在 于土体的阻尼作用使沉管振动下沉产生的挤土效应 及能量在径 向迅 速衰减 ， 从 而超孑 L 隙 水压 力迅速 减 小 。 为 分 析振 动 沉桩 对 土 体 的扰 动 ， 在 表 3列 出 了 各观测孑 L 不 同深度超孔隙水压力 “与上覆土有效 应力 的比值 A u a i ， 各观测孔 A u a 均随距径 比 增 大而 迅 速减小 ， 随 深度增 加 而减小 ， 最 大值 出现 在 1 观测 孔 4 m 深 度 处 ， 为 0 3 2 7 ， 远 小 于 1 ， 表 明沉 管振 动下沉 时周 边 土 体 累 积 的超 孔 隙 水 压 力较 小 ， 沉管振动下沉对桩周土体的扰动较小 9 。 表 3 超孔隙水压力与上覆土有效应力 的比值 Tab 3 Ex c e s s Por e W a t e r Pr e s s u r e - t o- e f f e c t i v e S t r e s s 不 同距径 比下 的 A u a ： , 有效应力 深度 m 3 ( 1 观 测孔 ) 6 ( 3 观 测 孔 ) 1 2 ( 4 观 测 孔 ) k P a 4 0 3 2 7 0 0 7 4 0 02 2 5 4 6 4 6 0 3 2 3 0 0 6 1 0 0 1 7 7 3 3 O 8 0 09 7 0 0 2 9 0 0 0 7 9 1 86 1 O 0 04 8 0 0 2 0 0 0 0 5 1 1 0 85 注 ： 距 径 比 为 测 点距 桩 中心 的距 离 与 桩 径 的 比值 。 2 1 2 超 孔 隙水压 力 消散 根 据试 验监测 的振 动沉 管过 程 中各观测 孔 超孔 隙水压力值绘制了超孔 隙水压力消散情况 ， 结果如 图 5所示 。 由图 5可知 ， 拔 管 后各 测 孔 超孑 L 隙水 压力 均 有 不 同程度 减 小 ， 表 明 振 动拔 管 过 程 超 孔 隙水 压 力 是 消 散 的 ， 其 主要原 因是 随着 沉管 的上拔 ， 土 体受 到 的 挤压作用逐渐消失， 而未凝 固的桩体对土体挤压力 较小且具有临时排水作用 ， 使振动拔管过程 中超孑 L 隙水压力得 以消散 ； 拔管后各测孔不 同深度超孔 隙 水压力迅速消散 ， 拔管后 1 5 rai n消散率达到6 5 7 5 ， 这 表 明粉土 地 基 振 动沉 管 施 工 的超孔 隙水 压 力 消散较 快 ， 为 振 动沉 管 的连 续施 工 提供 可 能 。从 图 5还可以看 出， 深度 6 8 m的土体超孔隙水压力 消散速率较快 ， 与该深度土性主要为粉土有关 ， 深度 4 m 和 1 0 m 土性 主 要为粉 质粘 土 ， 超 孔 隙水压 力 消 散 相对 较慢 ， 这反 映 了粉 土较强 的渗 透性 。 图 6为各 测孔 振动拔 管 后 6 m 埋 深 超孑 L 隙水 压 力实测消散曲线。从图 6可以看出 ， 拔管后 1 观测 孑 L 超孔 隙水压力 消散速率较快 ， 3 和 4 观测孔 消 散 速率 相对 较慢 ， 表 明距 沉桩 位置越 近 ， 超孔 隙水压 力 消散 速率 越 快 ， 且 消 散 主要 集 中于 拔 管后 1 h左 ( a ) l 观测 孔 ( b ) 3 观 测 孔 ( c ) 4 观 测 孔 图 5 各 观 测 孔超 孔 隙 水压 力 消 散 Fi g 5 Exc e s s Po r e W a t e r Pr e s s u r e Di s s i pa t i on o f Ea c h Ob s e r v a t i o n W e l l 褂 箍 涎 时 r mi n 图 6 各观测孔拔管后 6 m 深处超 孔隙水压力消散 曲线 Fi g 6 Ex c ess Po r e W a t e r Pr e s s u r e Di ssi pa t i o n Cur v e s o f Ea c h Obs e r v a t i o n We l l Af t e r Tu be Dr a wi n g a t De pt h o f 6 m 右 。产生 上述 现象 的原 因为 低强 度混 凝土桩 体未 凝 固前 本身 具有 排水 作 用 ， 使 振 动 和 挤 压 产生 的超 孔 压在 成桩 初期 就能 得 到 迅 速 消散 ， 且 距离 桩 越 近 消 散路径越短， 消散速率越快。随着桩体材料 的凝结 硬化 ， 这一排水通道逐渐封 闭， 1 h后桩体进入初凝 阶段 ， 桩体失去排水作用， 超孔隙水压力消散变慢， 这 和预制 桩或 管桩 的试 验结 果 明显不 同 1 0 - 1 1 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 4 建 筑科 学与 工程 学报 2 0 1 5丘 2 2 静载试验结果分析 对成 桩 2 8 d后 的试 桩进 行 单 桩 竖 向抗 压 静 载 试验 ( 1号桩倾 斜度 较大 ， 未进 行 试验 ) ， 得到 了单桩 的荷载一 沉降( Q- s ) 数据 ， 表 4为 2号单桩实测数据 。 根据试桩静载试验实测数据分别绘制 2号和 3号单 桩的荷载一 沉降( Q - s ) 曲线 ， 如图 7 所示 。 表 4 2号试桩单桩静载试验实测数据 Ta b 4 Me a s ur e d Da t a o f St a t i c Lo a d Te s t o f No 2 Pi l e 历时 mi n 沉降 mm 级数 荷载 k N 本级 累计 本级 累计 1 8 0 6 O 6 O 0 2 7 0 2 7 2 1 2 O 9 0 1 5 O 0 9 0 1 1 6 3 1 6 0 1 3 5 2 8 5 3 0 4 4 2 0 4 2 0 0 1 5 0 4 3 5 1 1 4 8 1 5 6 8 5 2 4 0 2 2 5 6 6 O 2 4 1 0 3 9 7 8 Q J k N 4 0 8 O 1 2 O 1 6 0 2 0 0 2 4 0 2 8 0 图 7 单 桩 静 载试 验 买 测 Q - s曲线 Fi g 7 Me a s ur e d s Cu r v e s of S i n g l e Pi l e S t a t i c Lo a d Te s t 试验所用位移传感器量程为 5 0 mm， 2号和 3 号试桩荷载分别加载至 2 4 0 k N和 2 8 0 k N后， 试桩 沉 降 超 出量 程 ， 卸 载 后 桩顶 回弹 率 很低 且 仍 超 出量 程 ， 无 法绘 制 回弹 曲线 ， 表 明桩端 土 已经达到极 限承 载状态。按照 建筑基桩检测技术规范 1 引， 2号和 3号试 桩 单 桩 竖 向 极 限 承 载 力 分 别 为 2 4 0 k N 和 2 8 0 k N。 根据 表 1 试 验 场 地 的岩 土工 程 勘 察资 料 ， 采 用 公路桥涵地基与基础设计规范 【_ 】 。 计算公式计算 2 号试桩极限承载力估算值为 4 4 4 k N， 实测值与其之 比为 0 5 4 ， 3 号 试 桩 极 限 承 载力 估 算 值 为 4 5 4 k N， 实测值与其之 比为 0 6 1 。上述试验结果表明， 粉土 地 基振 动沉管 低强度 混凝 土桩 的单桩 竖 向极 限承载 力仅为设计规范估算值 的 5 5 9 6 6 0 ， 与设计 规范 的计算值相比， 承载力有较大折减。 对 试 桩 的复 合 地基 进 行竖 向静 载试 验 ， 可 以得 到复合地基的荷载一 沉降数据， 表 5为 4号试桩复合 地基静载试验数据。根据静载试验的实测数据绘制 4 6号试桩复合地基的 Qs曲线， 如图 8所示。 根据 图 8竖 向静 载试验 实测 曲线可 以得 出 ， 4 表 5 Ta b 5 4号试桩复合地基静载试验 实测数据 M e a s u r e d Dat a of Co mpo s i t e Fo u nd a t i o n S t a t i c Lo ad Te s t o f No 4 Pi l e 历时 rai n 沉降 mm 级数 荷 载 k N 本级 累计 本级 累计 1 6 0 6 0 6 0 0 5 2 0 5 2 2 9 O 6 0 1 2 O 1 8 1 2 3 3 3 1 2 O 6 O 1 8 0 1 4 2 3 7 5 4 1 5 0 1 3 5 3 1 5 2 6 8 6 43 5 1 8 O 1 8 O 4 9 5 0 5 5 6 9 8 6 2 1 O 6 0 5 5 5 2 0 5 9 0 3 7 2 4 O 1 2 O 6 7 5 3 8 6 1 2 9 0 8 2 7 0 1 8 0 8 5 5 4 1 9 1 7 O 8 9 3 0 0 1 6 O 1 0 1 5 1 9 6 1 9 0 4 1 O 3 3 O 1 8 0 l l 9 5 4 7 3 2 3 7 7 1 1 3 6 0 1 2 O 1 3 1 5 3 3 7 2 7 1 3 Q k N 图 8 复合地基 静载试验 实测 Q - s曲线 Fi g 8 M e a s u r e d s Cu r v e s o f Co mp o s i t e Fou nd a t i o n S t a t i c Lo a d Test 6号试 桩复合地基 承载力特征值 分别 为 1 8 6 ， 2 3 1 ， 2 1 6 k P a ， 平 均值 为 2 1 l k P a ， 对 比岩 土工程 勘察 资料 天然地基的 1 0 0 1 2 0 k P a ， 低强度混凝土桩复合地 基的承载力提高了约 1倍 ， 可见低强度混凝土桩的 加 固作用 比较 明显 。 3 结语 ( 1 ) 沉管振动下沉时临近土体会产生超孑 L 隙水 压力， 最大超孔隙水压力在深度方 向的发生速度滞 后 于沉管 速度 ， 深 度 一般 在 桩 端 以上 2 3 m， 且 距 离 沉管位 置越 近 ， 累积 的超 孔 隙水压 力也越 大 。 ( 2 ) 沉管振 动下 沉对桩 周 土体 的扰动较 小 ， 周边 土体最大超孔隙水压力与上覆土有效应力的比值仅 为 0 3 2 7 ， 表明该地区振动沉管施工产生 的超孔隙 水压力较小 ， 沉管对周围土体扰动较小。 ( 3 ) 振 动拔 管 后 1 5 mi n ， 临 近超 孔 隙水 压 力 的 消散率可达到 6 5 7 5 9 6 ， 较快的消散速率可为该 区域振 动沉 管 的连续施 工提 供可 能 。 ( 4 ) 与设计规范的估算值相 比， 该地区振动沉管 O m 加 如 葛 、码 0 ：2 如 目 口、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 张宏博 ， 等 ： 饱和粉 土地基低 强度混凝 土桩振动沉管及静载试验 6 5 试验成桩 的单桩竖向极 限承载力偏小， 仅为估算值 的 5 5 6 O ， 与设计规范的计算值相比有较大的 折 减 。 ( 5 ) 低 强度 混凝 土桩 的加 固作用 比较 明显 ， 实 测 加固后复合地基的承载力与天然地基相 比提高了约 1 倍 。 参考 文献 ： Re f e r e n c e s： 1 刘恒新 ， 温 晓贵 ， 魏纲 ， 等 低强 度混凝 土桩 处理桥 头软基的试验研究 J 公路 ， 2 0 0 3 ( 1 1 ) ： 4 3 4 6 LI U He n g xi n， W EN Xi a o - g ui ， W EI Ga ng， e t a 1 Te s t a nd Re s e a r c h on Rei nf or c i n g Sof t Fo un da t i on of B r i d g e- e n d s b y L o w I n t e n s i t y C o n c r e t e P i l e s J Hi gh wa y， 2 00 3(1 1 )： 4 3 4 6 2 曾开华 ， 俞建霖 ， 龚 晓南 高速公路通道软基低 强度混 凝土桩 处 理 试 验 研 究 J 岩 土 工 程 学 报 ， 2 0 0 3 ， 2 5 ( 6)： 71 5 7 i9 ZENG Ka i h u a， YU J i a n l i n， GONG Xi a o n a n Fi e l d Te s t o n L S C P i l e s t o I mp r o v e S o f t Cl a y Gr o u n d Un d e r t h e E x p r e s s w a y J C h i n e s e J o u r n a l o f Ge o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g， 2 0 0 3， 2 5 ( 6 )： 7 1 5 7 1 9 3 梁沙河 ， 刘艳 ， 朱筱俊 ， 等 低强度 等级 素混凝 土桩 ( L C桩) 地基处理 法及其在 工程中的应用 J 工业建 筑 ， 2 0 0 5 ， 3 5 ( 增 ) ： 5 8 2 - 5 8 5， 5 2 4 LI ANG S h a h e ， L I U Ya n ， Z HU Xi a o j u n， e t a 1 Pi l e o f L o w S t r e n g t h Co n c r e t e( LC P i l e )a n d I t s Ap p l i c a t i o n i n P r o j e c t s J I n d u s t r i a l C o n s t r u c t i o n ， 2 0 0 5 ， 3 5 ( s ) ： 5 82 - 585， 52 4 4 张娜 ， 崔新 壮 ， 张炯 ， 等 路堤 荷载作 用下 透水性 混凝土桩减压 降沉效应研究 J 山东大学 学报 ： 工 学 版 ， 2 O 1 3 ， 4 3 ( 4 ) ： 8 0 - 8 6 ZHANG Na ， CUI Xi n - z h u a n g， ZHANG J i o n g ， e t a 1 Se t t l e me nt c o nt r ol l i ng a n d Pr e s s ur e - r e d uc t i o n Ef f e c t of Pe r vi ou s Co nc r e t e Pi l e Und e r t he Act i o n o f Em b a n k me n t L o a d J J o u r n a l o f S h a n d o n g Un i v e r s i t y ： En gi n e e r i n g Sc i e nc e， 2 01 3， 4 3( 4)： 8 0 86 5 张里 中， 张嫒嫒 C F G桩施工技术 J 公路 ， 2 0 0 9 ( 8