静力法沉桩施工主要指在PHC预应力管桩、钢管桩等桩基施工中，采用中压式、抱压式、前压式等静力压桩工艺，将桩沉入到预定土层中的一种施工方法。静压桩以其质量可靠、施工速度快、无噪声、无污染、综合经济效益高等特点，已在各地得到广泛应用。在静压桩施工中，终止沉桩时的压桩力是重要的指标，设计单位也往往以压桩力大小作为终止沉桩的控制标准，有些尚要求沉桩的终压力不小于设计的极限承载力。这对大部分桩基是偏于安全的，但也有些桩安全度则可能不足。由于我国相关规范对静压法的论述较少，为使静力压桩的设计、施工更加安全经济合理，本文根据相关经验公式，通过工程实例讨论了静压桩的终压控制方法。

 

　　1、静压管桩问题的提出及分析

 

　　在静压管桩施工中经常出现单桩已达到了设计标高，但最终的压桩力却达不到设计承载力；而有的桩压桩力远远大于设计承载力了，但桩并未达到设计标高的问题。出现这一现象，经分析认为当预制桩在垂直静压力作用下沉入粘土层时，桩周土体会发生剧烈的挤压扰动，土中孔隙水压力急速增大，桩周土体隆起，在一定范围内产生重塑区，土的抗剪强度降低，此时桩身容易下沉，压桩阻力主要来自桩尖向下穿透土层时直接冲剪桩端土体的阻力，该阻力不一定随桩入土深度的增加而增大，而随桩尖土体的软硬疏密程度而波动，遇土层变化时会发生突变，土层相同时基本保持不变。由于压桩过程中桩侧的摩阻力很小，因此压桩阻力主要来自桩尖阻力，但这只是暂时现象，一旦压桩终止且桩周土的孔隙水压力随时间的推移而逐渐消散时，土体就发生固结，抗剪强度逐渐恢复，恢复后的土体抗剪强度才使静压桩获得极限承载力，所以静压桩的终压力与极限承载力属两个不同的概念，两者的量值也不尽相同。正因为如此，静压桩停止压桩时的压桩力也即终压力与单桩竖向极限承载力的关系一直是工程界较为感兴趣的问题。

 

　　2、静压桩终压力与单桩承载力的关系

 

　　静压桩的压桩力与单桩承载力有着本质的不同。压桩力是沉桩过程中使桩贯入土层所需的“动”压力，它包括桩端土动阻力及桩侧土的滑动摩阻力。沉桩过程中因桩周、桩端附近土体受到挤压、扰动而产生较高的超孔隙水压力，发生软化(粘性土)或稠化(粉土、砂土)，土体抗剪强度降低，桩侧土体的摩阻力较静阻力大大降低，从而有利于桩的连续贯入。当土层强度较高时，沉桩阻力往往以桩端阻力为主。压桩力是一种“动”阻力，反应桩周、桩端土体对桩的动态支承能力。

 

　　桩的极限承载力是在桩周、桩端土体中的超孔隙水压力消散，受扰动的重塑土重新固结，强度恢复后，在竖向荷载作用下，桩不发生稳定失稳或桩顶沉降量不超过某一数值所对应的承载力，是反应土体对桩支承能力的“静止”阻力。

 

　　静压桩的终压力与单桩竖向极限承载力虽然不是同一性质的力，但两者之间仍有一定的相关性。目前相对多的学者已经对两者之间的关系做了大量的理论与实践的研究，提出了静压桩的终压力与单桩竖向极限承载力的统计关系，对工程实践起到了重要指导作用。

 

　　管桩处理软基方案的复合地基承载力与单桩极限承载力的经验公式如下：

 

　　式中为单桩极限承载力，为复合地基承载力，为管桩单桩承载力设计值，为静压桩端阻力修正系数；当入土桩长L≥16m时取1.0，当9m≤L＜16m时取1.10～1.30；当L＜9m时宜通过试压桩试验确定，γ为荷载分项系数，可根据建筑桩基规范取值。

 

　　要确定静压桩的终压控制条件，应根据当地及现场土质条件及桩的类型、大小、单桩竖向承载力、布桩密集程度、复压次数、桩周土灵敏度等综合考虑。设计人员还应根据试桩结果与静载荷试验给出终压力的控制值(端承桩)作为施工的依据。

 

　　由于缺乏关于静压桩终压的控沉标准，因此，施工操作中存在任意性。在相关的文献有提出过以下静力压桩终压的控沉标准建议：

 

　　对摩擦桩，以标高为主要控制标准，压桩力为参考，看其是否与预估压桩力接近，对高灵敏度饱和软土，控制P/Rk(Rk为桩承载力标准值)不应小于1.1，一般情况下不小于1.3，对于桩长小于20m的短桩则宜不小于1.4，否则就要考虑承载力不足的可能，并作承载力检验；

 

　　对端承桩，可不考虑压桩后桩侧土强度恢复、桩侧摩阻力提高的贡献，P/Rk应控制不小于2，并结合标高辅助控制以确保桩尖可靠地进入持力层，防止出现桩尖在达到持力层以前遇到局部硬核或在持力层界面处压桩力一旦有明显增长即停压的情形。对有较好的桩尖持力层，摩擦、端承兼而有之的桩长在20m以上桩要求介于两者之间，建议控制P/Rk不小于1.5。一般对于有较好持力层的桩，压桩力均能达到上述要求，但对于摩擦桩，如果桩周土灵敏度较高，压桩力往往很低，有时使业主或设计人员感到担心，实际上，如果压桩力满足作者建议的控沉标准，一般也能达到承载力要求。对于端承桩或摩擦端承桩，估算压桩阻力意义不大，压桩机机械额定压桩力宜控制在1.5～2以上，较短的端承桩不小于2。

 

　　为终压值；λ为桩的长细比(λ=l/d或l/b)；l为桩的入土深度；d，b为桩的直径和边长；η为桩型系数，PHC桩取1.1，PC桩取1.0，PTC桩取0.9；β不同持力层修正系数，强风化岩取1.15；砂砾石取1.05；粘土取0.9；砂层：当qc>8000kPa时取1.0，当qc<8000kPa时取0.95。

 

　　3、工程实例分析

 

　　现以广清高速公路改扩建工程江高段K9+430～K10+000右幅路基拼接段单桩竖向抗压静载试桩试验为例，以此探讨式4关于单桩终压值与单桩极限承载力的相对性关系。相应路段的补钻孔位孔口标高为3.0m，钻孔地质柱状图显示原状天然地基土上层依次为素填土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、砂砾等，下层砂砾、细砂等土层层底标高为-12.10m，上部淤泥质粉质粘土描述为饱和，岩芯略固结呈软塑～可塑状，有腥臭味，其动探击数为5。由此可大致判断上部土层含水量大，压缩性高且可能富含腐殖质等有机物，土质评价较差，故在设计中结合技术标准和其他项目考虑采用桩径为40cm的预应力管桩的复合地基处理方式。

 

　　算例如下：

 

　　以K9+550处的BZK9钻孔地质资料为例，按照式1与式3计算反推得一般路基段管桩所需要的桩长为13m左右，单桩极限承载力理论计算值为约为450KN。

 

　　综合以上试桩资料分析，三根试桩试验加载至900KN是，总沉降量不大，而且Q-S曲线平缓，无明显陡降段，相应的s～lgt曲线呈平缓规则排列。综合试验报告分析，认为试桩的单桩终压力实测值均大于等于900KN，单桩终压力实测值均为2倍的单桩承载力计算特征值以上。

 

　　4、结语

 

　　静压桩的应用越来越广泛，施工中结合试桩的结果，综合理论和实际土层情况分析，为静压管桩在施工和检测中的质量控制提供了一种有效的方法，这对终压力的控制是有效的。目前各地区已积累了一定的经验，若在积累一定经验的地区，根据地区经验情况将标准规范化，可免除费钱费力的桩基承载力试验。因此，建议有关方面组织进行相关规范、规程的研究和编制，使静力压桩施工做到规范化。可以预计，随着工程经验的积累和研究的深入，静压管桩技术在公路工程中的应用将得到迅速推广，这对复合地基处理技术的进步具有重大意义。

 

　　参考文献

 

　　[1]郑刚，顾晓鲁.软土地基上静力压桩若干问题的分析[J].建筑结构学报，1998，(8).

 

　　[2]朱宏波，汪永森.静压管桩终压力与极限承载力相关关系的探讨[J].浙江建筑，2000，(增刊).

 

　　[3]林耿创，林敬宜.浅谈静压桩的终压力与极限承载力的关系[J].广东土木与建筑，2001，(10).

 

　　[4]周桂萍，赵锦斋.采用双控法对静压预应力高强混凝土管桩设计施工的探讨[J].黑龙江水利科技，2009，(1).