饱和黄土中的静压桩

1　饱和黄土中的静压桩

黄土的颗粒组成以粉粒为主，占到60％～70％，黄土的渗透系数在10^－4～10^－5 cm/s之间^［8］，属中等渗透性（软土的渗透系数在10^－6～10^－8cm/s之间）。在黄土地区，经常会采用静压桩作为承受上部结构荷载的基础形式。静压桩在压桩过程中以桩机本身的重量作为反作用力，克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力。当桩在竖向静压力作用下沉入土中时，桩周土体受到挤压，土中孔隙水压力急剧上升，土的抗剪强度随之降低，因而桩身很容易下沉。同时，土体内部产生超静孔隙水压力，它沿桩径方向呈高梯度迅速衰减。

饱和黄土中静压桩的设计与施工时应考虑两方面的情况，一是承载力问题（包括单桩与群桩中的一根桩、时间效应的影响等），二是施工过程中超静孔隙水压力及其影响。就承载力来说，它不是一个定值，而是随沉桩后休止时间的增加而增长，而且不同时期的增长率是不同的，初期较快，逐渐减慢，最后趋于稳定值。设计中单桩承载力一般依据土的物理性质指标或双桥静力触探试验，由桩侧摩阻力和桩端阻力组成，并由单桩载荷试验的结果最终确定。这种情况下的载荷试验应在沉桩后土经过扰动重塑至触变恢复、超静孔隙水压力消散后（经过一段时间）进行，以尽量消除施工过程的影响，并与桩在实际工作情况下土层的状态一致。而对于大面积工程桩（群桩），若施工不当，由于桩周土扰动，特别是超静孔隙水压力的累积，会使桩周土强度降低、桩侧和桩端抗力也降低，使沉桩更容易，可能对沉桩阻力及由沉桩阻力来判别桩承载力产生误导作用。因此，群桩中单桩不同于独立的单桩，随着沉桩后时间的延长，桩的承载力逐渐提高，这既是土挤密效应的影响，也是超孔隙水压力消散和土体再固结的结果。

西安建国饭店建于1984年，地基土为由原强烈湿陷黄土因地下水位上升转变而来的高压缩性的饱和软黄土。工程采用筏板下钢筋混凝土静压桩基础，设计桩径350×350mm，桩长13.5m。在设桩工作开始之前，先对三根桩进行了静载荷试验，步骤是先将桩压入至预定深度，再开挖至筏底深度，然后进行载荷试验。沉桩和载荷试验的时间间隔仅数日，所得结果如图1（曲线2）。载荷试验所得单桩承载力与岩土工程勘察时的静力触探评价一致。

图1　载荷试验结果

工程桩的施工步骤是先开挖至筏底深度，然后再压桩，但在不久即出现了意外情况，在预制桩被吊起就位后，未经施加外力在自重情况下下沉数米，且随着沉桩数目增大，情况越加严重。经分析认为这是由于沉桩速度过快，土中超静孔隙水压力相应激增，不及消散所致，不会影响桩的最终承载力。为了对这一观点进行验证，对近一月前压入的三根桩进行了载荷试验，其结果如图1（曲线1）所示。

由图1可以看出，后三组桩的承载能力大为提高，相应沉降也大为减少。这是挤土效应和经过近一月后超静孔隙水压力消散、土体再固结的结果。