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软土地基锤击预应力管桩竖向承载力及施工影响软土地基中采用锤击法施工预应力管桩时，其竖向承载力及施工影响是工程设计与施工中的关键问题。由于软土具有低强度、高压缩性和较差的排水固结特性，锤击沉桩过程中易引发较大的挤土效应和超孔隙水压力，导致桩周土体扰动甚至隆起，影响邻近建筑物和地下设施的安全。此外，锤击振动可能加剧软土的液化趋势，降低桩侧摩阻力和桩端承载力，从而影响整桩的竖向承载性能。
预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型 法制成的一种空心体细长混凝土预制构件，它具有：① 单桩承载力高。由于管桩桩身混凝土强度高，可打入 密实的砂层及强风化岩层，桩尖进入强风化岩层或密 实的砂层后，经过剧烈的挤压，桩尖附近的强风化岩层 或密实的砂层的承载力可比原状提高。②设计选用范 围广。由于管桩外径规格多，单桩承载力幅度范围大， 因而它既适用于多层建筑，也适用于高层建筑；在同 建筑物中，采用不同直径的管桩，容易解决布桩问题， 也可充分发挥每根桩的承载能力，使桩基沉降均匀。 ③对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强。④ 成桩长度不受施工机械的限制。施工速度快、工效 高、工期短。6桩身耐打，穿透力强。由于管桩桩身强 度高，有一定的预压应力，桩身可承受成百上千次锤击 而不破裂，而且可穿透5～6m厚的密实砂夹层。良 好的抗弯性能。由于预应力混凝土强度高，加之选用 低松驰预应力混凝土专用钢筋·使桩身具有较高的有 效预应力.因此·与其它混凝土桩相比.预应力管桩有 相当大的抗弯能力·这就提高了裤基础在水平尚载作 用下的抗弯能力。由于预应力的存在·有效地抵消了
打桩时由于瞬时桩身压缩的反弹所产生的拉应力。⑧ 成桩质量可靠、现场文明及制作方便、施工速度快。日 由 于具有这些优点，预应力混凝土管桩近年来广泛应用 于工程实践中。
试验按照《建筑桩基技术规范》（JGJ94一94)中的 有关规定，采用慢速维持荷载法，对桩基进行静载试 验.以确定单桩竖向极限承载力及检验桩基的施工质 量。 场地地貌单元属于冲海积平原区，地形较平坦。 场地地基在勘察深度范围内可描述为：①粘土一 灰 黄色、黄褐色，湿，软塑～可塑状，具中～高压缩性；层 厚0.90～1.65mm。②淤泥一青灰色、灰色，饱和， 流塑状，高灵敏度，高压缩性；层顶埋深0.90～14.7m， 层厚12.80~19.10m。③粘土—灰黄色、浅灰褐色，
桩基在竖向荷载作用下，上部桩身首先受到压缩， 部分荷载往下部桩身传递；另一部分，则在桩与桩周 土之间形成摩阻力。当桩顶荷载逐渐加大时，桩身上 部受到压缩而产生相对于土的向下位移。同时，桩周 表而受到土的向上摩阻力，桩身荷载经过桩周摩阻力 传递到桩周土层中，使桩身荷载和桩身压缩变形随深 度递减。随着荷载的加大桩身压缩量和位移量增加。 桩身下部的摩阻力随之进一步发挥出来.当桩周摩阻 力全部发挥达到极限时·再增加荷载.由桩端承担的荷
载量迅速增加，沉降量也随着增加，直至达到或超过 许的极限变形而破坏。 桩静力荷载试验的荷载～沉降（Q一s）曲线是桩 土体系荷载传递、侧阻和端阻发挥性状的综合反应。 Q一s曲线线型随桩侧土层分布与性质、桩端持力层性 质、桩径、桩长、长径比、成桩质量等诸多因素而变化。 由于桩侧阻力一般先于桩端阻力发挥。因此Q一s曲 线的前段主要受侧阻力制约，而后段则主要受端阻力 抽约。图1为预应力管桩的Q一s曲线。从图中可见： ①Q一s曲线前段比较平缓，当荷载超过某一数值后曲 线变陡，Q一s曲线总体上属于陡降型，桩的破坏特征 点十分明显。②在极限承载力对应的桩顶沉降量为 0.03～0.12D。③在确定预应力管桩极限承载力时 宜采用Q一曲线明显陡降起点法确定
3.2桩竖向极限承载力发挥特征
为进一步探讨软土地基此桩型极限承载力的发挥 特征，根据不同长径比的桩静载荷试验的结果，绘出桩 极限承载力Q。与长径比L/D的关系图（图2)。从图 可见：①当长径比L/D≤80时，桩的极限承载力Q随 长径比的增大而增大，但在增加速度上表现为非线性， L/D≤80时，随着桩长径比增加，极限承载力增加较 快，当L/D≥80时，桩的极限承载力随长径比的增加 速率减缓。这说明桩的承载力发挥有一定的长度效 应，当桩的长径比L/D≥80时，桩下部的承载力发挥 已不够充分，通过增大长径比来提高桩的承载力并非 十分有效。②利用土的物理力学指标，按《建筑桩基技 术规范》JGJ94一94)计算的极限承载力与桩长呈线 增加的关系，而桩的载荷试验结果并非如此，说明理论 本身具有一定的局限性
极限桩侧摩阻力随桩顶荷载增加而发生、发展和 变化的规律，是桩土相互作用的体现，它不仅取决于软 土地基不同性质的土层分布和埋深.而且还与软土的 工程性质有着密切的关系
图3为桩的极限桩侧摩阻力Q与桩的极限承载 力Q。之间的关系曲线。从图可见，桩极限桩侧摩阻 力Q在极限承载力Q。中所占的比率达到80% 95%。这说明软土地基的预应力管桩，其桩土作用效 应显著，在荷载作用下桩侧摩阻力充分发挥，而端阻力 的发挥则十分有限，因而从桩的荷载传递机理看管桩 为摩擦桩。影响桩侧摩阻力的主要因素有：桩顶作用 荷载的大小、长径比（桩长、桩径）等。
图4为桩的长径比L/D与桩侧摩阻力Q相 之间的关系图。由图可知，桩侧摩阻力随桩的极限荷 载的增大而逐渐增大；同时桩侧摩阻力随着长径比的 增大存在递增的趋势，在增长速度上表现为非线性。
3.4桩顶沉降、桩底沉降及桩身变形
表1、图5为管桩静载荷试验所测得的各级荷载 作用下的桩顶与桩底沉降、桩身变形1及相关曲线
管桩打人土中使桩身附近土孔隙减少，由于是瞬 时作用，被排挤的土体不可能完全填充土的孔隙，首先 造成土体上涌，而桩周土体上涌则带动桩向上运动。 随着施工的继续，原来土体对桩的部分水平挤压力逐 渐转化为向上的负摩擦力。桩尖越近持力层桩向上运 动越明显，有时桩土之间的的负摩擦力甚至可使桩尖
应力管桩在各级荷载作用下的桩顶、桩底沉降及桩身变
注：S，桩为已静载试验后再复打再静载试验.、为桩顶沉降、为桩底沉降、1.为桩身变形。
与持力层“脱离，造成桩底空虚，导致桩周阻力减少，荷 载作用在桩顶后要先将桩压“实"才能发挥桩端持力层 的作用。若设计采用群桩布置时，其挤土与桩底“悬 桩”现象就更加严重。因此，在软土地基进行群桩施工 时，应采用合理的技术措施：①设计时应合理选择桩 型，尽可能采用高承载力的长桩以扩大桩距、减少桩 数，从而降低沉桩引起的超静孔隙水压力值和地基变 位值，缩小其影响范围。②采用掘削、水冲、预钻孔辅 助沉桩法来减少桩的排土量以减少沉桩对地基土体的 挤土影响程度，并达到降低超静孔隙水压力的目的。 ③合理安排沉桩施工顺序、进度。④降低地基中地下 水位或改善地基土的排水特性，减少和加快消散沉桩 引起的超孔隙水压力，提高邻近地基土体的强度以增 大其对地基变位的约束作用，从而减少地基变位及其 影响范围。③设置防渗防挤壁、防挤土槽、防挤孔等措 施，以减少地基浅层土体的侧向位移和隆起范围，适当 控制超孔隙水压力的影响范围。
管桩的打人施工对软土地基的扰动主要表现在： 是沉桩施工破坏了土的天然结构，二是桩周土受到 急剧挤压，致使孔隙水压力迅速上升，有效应力减小。 这两种作用促使桩周及桩端土的强度大为降低，此时 桩的承载力最低。但随着时间的推移，土的强度逐渐 恢复，甚至于超过原来的强度。其原因有：①软土具有 触变性，受扰动后损失的强度可以逐渐恢复。在现场 埋深条件下，静止几天后可以恢复原始强度的40%～ 50%。②随着桩周土中水分的逐渐排出，孔隙水压力 逐渐消散，土体重新固结，有效应力相应增大，桩周土 强度得以恢复。这种变化机理表明，软粘土层中桩的 承载力与桩周土和桩端土的扰动、压密和固结作用密 切相关·承载力变化随土体内孔隙水压力的增大和消
桩顶沉降、桩底沉降、桩身
散以及有效应力的减小和增大而定，成桩后，承载力随 时间的增长而增大。
4.3预应力管桩的“土塞”效应
管桩在沉桩过程中，桩端土一部分进人管内形成 土塞”，一部分被挤向桩周，进人管内的土塞在沉桩过 程受到管内壁摩阻力作用将产生一定压缩。因此土塞 的高度及其闭塞效果与土性、管径、壁厚、桩人土深度 及进人持力层的深度等诸多因素有关，而桩端土的闭 塞度又直接影响端阻发挥与破坏性及桩的承载力，此 现象称为“闭塞效应”。 管内土塞侧阻力的发挥性状不同于管外侧阻力， 后者随桩顶受荷、沉降出现自上而下发挥db43／t 1870-2020标准下载，前者则只有 当荷载传递到桩端并产生桩端沉降才开始由下而上逐 渐发挥。由于荷载较小时管内土塞连同桩管同步下 沉，只有当土塞底部受到足够大的反力，土塞才产生相 对于管壁的向上位移而使侧阻力逐渐发挥出来。土塞 的模量越低，土塞的高度越大，全部充分发挥土塞侧阻 力所需的沉降也越大。
软土地基锤击预应力管桩在极限荷载作用下，桩 侧摩阻力发挥程度比较充分，而端阻力的发挥则十分 有限，影响桩侧摩阻力发挥的主要因素有：桩顶作用荷 载的大小、长径比（桩长、桩径）、桩土相互作用的程度 及桩的“土塞”效应。
[1]陈勇，杨晓淞，预应力混凝土管桩在竖向荷载作用下的沉 降特性分析，岩土工程界，2000.（12).