影響鉆孔灌注樁樁側阻力的因素分析

萬 明 （合肥鈺豐建筑工程有限責任公司，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，在樁的表面會產(chǎn)生向上的側摩阻力。由于樁側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阻力的影響。

1 樁側阻力隨樁頂荷載的變化特性

某工程樁基采用鉆孔灌注樁，樁身采用預埋設弦式鋼筋計的方法進行量測樁側摩阻力。在靜載試驗中，得出以下2根試樁的樁側阻力隨樁頂荷載的變化特征,如圖1、圖2所示。

從樁側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，其樁側阻力逐漸增加，但2根試樁的側阻力值增加的幅度不同，在同一荷載值的側阻力值變化也有區(qū)別；

②ZA-20#樁、ZA-94#樁側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，樁側摩阻力達到一個峰值約為1350kN，但ZA-20#樁的側摩阻力繼續(xù)增加，ZA-94#樁增加平穩(wěn)后繼續(xù)增加達到峰值。

2 樁側阻力與樁周土特性的關系

本文在2根試樁實測資料的基礎上，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 等土性指標與發(fā)揮到極限時該土層的樁側阻力進行了分析，以揭示樁側阻力與樁周土特性的關系。樁周土層的物理力學參數(shù)見表1。

樁周土層的物理力學參數(shù) 表1

2.1 土層含水量對樁側阻力的影響

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

2.2 土層重度對樁側阻力的影響

由圖4可以看出，樁側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，樁側摩阻力也越大，當?shù)鼗翆又囟葟?9.90kN/m3增大到20.00kN/m3時,樁側極限摩阻力則從200kN增大到620kN。

2.3 土層液性指數(shù)對樁側阻力的影響

由圖5可以看出，樁側阻力隨著土層液性指數(shù)的增加逐漸減小，呈相關關系。當液性指數(shù)從0變化到0.175時,樁側阻力的值從570kN降低到160kN。

2.4 土層孔隙比對樁側阻力的影響

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

2.5 土層壓縮模量對樁側阻力的影響

由圖7可以看出，樁側阻力與土層壓縮模量呈先減后增的關系,當土層壓縮模量從9MPa增大到12.2MPa時，樁側阻力則由625kN減小到200kN；當土層壓縮模量從12.2MPa增大到15.7MPa時,樁側阻力則由200kN增加到400kN。

3 影響樁側阻力的其他因素

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，側阻力發(fā)揮值越大。

②深度對樁側摩阻力有一定的影響。隨著深度的增加，在均質土中，樁側摩阻力在一定深度范圍內是隨深度而增大的，超過該深度后，樁側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成孔施工的時間。護壁泥漿特性及鉆機的型號等均對側阻力的發(fā)揮有直接的關系，若施工時間長，護壁泥漿配比不當，會使樁周土應力松弛，形成松動土層，影響側摩阻力的發(fā)揮。

4 結 論

影響單樁側阻力發(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、樁的入土深度、樁身材料、樁土間的相互位移以及成樁的時間等。良好的土層特性、適當?shù)臉俄敽奢d以及高質量的施工工藝對提高樁側阻力的發(fā)揮有著積極作用，為減少成本和施工安全有著重要意義。