引孔靜壓樁引孔直徑探究

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1、引孔靜壓樁引孔直徑探究　　摘要：根據(jù)圓孔擴(kuò)張理論，探討引孔靜壓樁的引孔半徑、樁半徑和樁側(cè)塑性區(qū)半徑的關(guān)系，推導(dǎo)出引孔半徑、樁側(cè)極限法向應(yīng)力的計(jì)算公式。關(guān)鍵詞：引孔靜壓樁；圓孔擴(kuò)張理論；引孔半徑;塑性區(qū)；承載力中圖分類(lèi)號(hào)：TU473.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1引言靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土樁因其經(jīng)濟(jì)、高效、施工簡(jiǎn)單、低噪聲、低污染等特點(diǎn),自2000年以來(lái),得到廣泛應(yīng)用。但隨著靜壓樁的不斷應(yīng)用及其應(yīng)用范圍的擴(kuò)展,其自身一些問(wèn)題也顯現(xiàn)出來(lái)，如擠土效應(yīng)對(duì)周?chē)芫€的影響、壓樁難以達(dá)到設(shè)計(jì)深度、樁回彈上浮等。引孔靜壓樁則在很大程度上緩解了這些問(wèn)題。目前，引孔靜壓樁的引孔直徑往往通過(guò)

2、經(jīng)驗(yàn)獲得，設(shè)計(jì)人員也難以確保將擠土效應(yīng)控制在合理范圍之內(nèi)，因而仍需要通過(guò)其他方式避免擠土效應(yīng)的不良影響。本文根據(jù)圓孔擴(kuò)張理論，對(duì)靜壓摩擦樁的引孔半徑進(jìn)行分析，探討引孔半徑、樁半徑和樁周?chē)苄詤^(qū)半徑的關(guān)系，試圖給出樁側(cè)塑性區(qū)在指定范圍時(shí)，引孔半徑及樁側(cè)極限法向應(yīng)力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，以為設(shè)計(jì)人員提供參考。2引孔半徑、樁半徑和塑性區(qū)半徑的關(guān)系6圓孔擴(kuò)張理論是巖土力學(xué)的基本課題，在樁的擠土效應(yīng)、旁壓實(shí)驗(yàn)、靜力觸探等巖土工程分析中具有廣泛的應(yīng)用。該課題最早是在1950年提出，此后國(guó)內(nèi)外的很多巖土工作者都對(duì)此進(jìn)行了研究[1]。假設(shè)地基土體為均質(zhì)Tresca材料，將靜

3、壓樁壓入地基后的樁-土受力問(wèn)題視為平面應(yīng)變問(wèn)題，則靜壓樁壓入地基后在樁周?chē)纬傻乃苄詤^(qū)、彈性區(qū)如圖1-1所示。其中，為壓入前引孔半徑，為壓入后孔的半徑，即樁半徑；為塑性、彈性區(qū)交界面半徑,半徑以外土體為彈性狀態(tài)。根據(jù)圓孔擴(kuò)張理論，在彈塑性交界面上，下述彈性平衡微分方程和Tresca屈服條件應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足圖1靜壓樁的塑性區(qū)、彈性區(qū)Fig.1Theplasticzoneandelasticzoneofstaticpressurepile（1）（2）將式（2）代入式（1），積分得（3）其中，為T(mén)resca材料屈服常數(shù)，為積分常數(shù)，可由邊界條件確定。由式（3），在

4、樁側(cè)面有（4）6代入式（3）得（5）Tresca材料塑性體積應(yīng)變?yōu)榱?，忽略塑性區(qū)材料在彈性階段的體積變化，認(rèn)為塑性區(qū)體積不變，即引孔體積變化為彈性區(qū)體積變化，設(shè)為塑性區(qū)邊界位移，則忽略的平方項(xiàng)，得（6）在彈塑性區(qū)交界處（），，由圓孔擴(kuò)張理論可得徑向位移（7）其中、為土體彈性模量和泊松比。且在該處應(yīng)力分量滿(mǎn)足（8）根據(jù)圓孔擴(kuò)張理論彈性變形階段的解（9）得在彈塑性區(qū)交界處（10）由式（6）、式（7）、式（10）得（11）引入剛度指標(biāo)（12）由式（11）、式（12）得求出彈塑性區(qū)交界面也即塑性區(qū)半徑6（13）設(shè)塑性區(qū)半徑與樁半徑之比為（14）則由式（11）、

5、式（12）和式（14），可求出引孔半徑（15）注意到在彈塑性區(qū)交界處，，，由式（5）可得樁側(cè)極限法向壓力（16）則由式（14）得（17）3飽和土地基情況下的計(jì)算公式由于靜壓樁施工時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于土體固結(jié)時(shí)間，而且引孔靜壓能夠進(jìn)一步提高壓樁的施工速度。因而抗剪強(qiáng)度采用以不排水強(qiáng)度，在特殊情況下可進(jìn)行適當(dāng)修正。在飽和軟粘土中，時(shí)，Tresca屈服條件為[2]，即，假設(shè)飽和土體，體積近似不可壓縮，泊松比取0.5[2]，由式（15）、式（16），得引孔半徑和樁側(cè)面法向壓力（18）（19）從上式可以看出，在飽和土體中，給定樁徑和塑性區(qū)半徑()之后，只需要通過(guò)、就能夠

6、得到符合要求的引孔半徑以及樁側(cè)法向應(yīng)力。64結(jié)論（1）根據(jù)圓孔擴(kuò)張?jiān)?，建立了引孔靜壓樁的引孔半徑、樁側(cè)極限法向壓力與塑性區(qū)半徑、樁半徑之間的關(guān)系。進(jìn)而，推導(dǎo)出飽和土地基上的引孔半徑和樁側(cè)極限法向應(yīng)力的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。（2）分析表明，對(duì)較硬的地基土，可以適當(dāng)選取引孔半徑進(jìn)行壓樁，在有效減少擠土效應(yīng)的同時(shí)，也可獲得相應(yīng)的承載力。因此，在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)具體情況，在滿(mǎn)足承載力等要求的條件下，可適當(dāng)選取引孔半徑進(jìn)行壓樁。參考文獻(xiàn)龔曉楠土塑性力學(xué)（第二版）[M].浙江大學(xué)出版社1999周炳勤小孔擴(kuò)張理論及其應(yīng)用[D].東南大學(xué)2005羅戰(zhàn)友靜壓樁擠土效應(yīng)及施工措

7、施研究[D].浙江大學(xué)2004王士國(guó)引孔技術(shù)在靜壓預(yù)制管樁施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)2007,929-30方榮高引孔壓樁法在靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工中的運(yùn)用[J].廣東建材2005,8102-103鄧祖圣合肥某項(xiàng)目高強(qiáng)預(yù)制管樁引孔技術(shù)的應(yīng)用[J].安徽建筑2012,3134-135史佩棟深基礎(chǔ)工程特殊技術(shù)問(wèn)題[M].人民交通出版社20046作者信息第一作者：孟黎，男，1988年出生，河北大學(xué)在讀碩士研究生。通信作者：張建輝，男，1963年出生，河北大學(xué)教授，主要從事地基與基礎(chǔ)相互作用等方面的研究6