1、1软土地基桩端压缩层厚度及沉降确定方法探讨摘要：本文以京沪高速铁路工点 DK240 深厚软土地基桥梁桩基础现场测试试验为工程案例，通过对其工点压缩层厚度和群桩沉降计算结果的对比分析。在本工程试验案例的条件下，应力比 0.1 法确定深厚软土地基深长群桩桩端压缩层厚度较为合理，此时采用明德林-盖得斯法估算桩基沉降与实测结果吻合较好；压缩层厚度由现场实测试验确定的条件下，等效作用法估算深厚软土地基中桩基沉降较合理。 关键词：深厚软土；现场测试试验；压缩层厚度；沉降 中图分类号：TU473 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 目前，桩基础的沉降变形已成为设计的关键，深厚软土地基中桩基沉降变形计算已成
2、为桩基础研究的关键问题。现行常用于确定的群桩沉降计算方法主要有等代墩基（实体深基础）法、明德林-盖得斯法、等效作用法等三种1。 压缩层厚度是沉降计算的重要参数，是直接影响沉降计算准确性的关键。目前，工程界用于确定群桩基础桩端压缩层厚度的方法主要有：基础宽度确定法2、应力控制法35及变形控制法2,6等 3 种7。 本文以京沪高速铁路沧德特大桥 D48#及 D49#墩为例，对压缩层厚度及群桩沉降计算方法进行研究，计算结果与现场试验实测值对比分析，2从而给出适合计算深厚软土地基桩端压缩层厚度及群桩沉降的方法。 2 压缩层厚度确定方法 目前国内规范用于确定压缩层厚度分别为： 建筑地基基础设计规范 （G
3、B50007-2011）2规定，无相邻荷载影响，基础宽度在 1m30m 范围内时，可按基础宽度法进行计算。 建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008）3桩基沉降计算深度应按应力比 0.2 法确定。 上海市地基基础设计规范 （DGJ08-11-1999）4和铁路特殊路基设计规范（TB10035-2006）5软土地基沉降量计算时，沉降计算深度从计算点所处桩位的桩端平面开始，至土层附加应力等于土层自重应力的 10%处。 建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011）2和铁路桥涵地基和基础设计规范 （TB10002.5-2005）6规定地基变形计算深度应变形控制法确定。 3 群桩沉降计算方法 目前
4、，群桩沉降确定方法主要有：等代墩基（实体深基础）法、明德林-盖得斯法、经验法、等效作用法等。 建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011）2采用实体深基础法，通过沉降经验系数加以修正。 上海市地基基础设计规范 （DGJ08-11-1999）4桩基最终沉降量计算采用 Mindlin 应力公式为依据，引入了桩基沉降经验系数。采用单向压缩分层总和法计算。 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）3采用等效作用法计算群桩沉降。对于桩中心距不大于6 倍桩径的桩基，其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法。 4 工程实例分析 34.1 工程概况 京沪高速铁路线北段沧德特大桥 DK240 工点处，土层
5、特点是天然含水率高、孔隙率大、强度低、灵敏度高、透水性弱、压缩性大、流变性强、变形因素复杂性等，工程性质不良，其沉降计算和控制困难。 承台尺寸为 10.4m5.0m2.0m，钻孔灌注桩直径 1.0m，桩长 48m，共 8 根。 试验段处地质情况及物理力学指标见表 1。 表 1 土层的物理力学指标 4.2 试验布置及结果 采用单点-液位沉降计联合测试法，测桩端压缩层厚度和桩顶沉降。表 2 给出了两墩单点和液位沉降计布置。图 1 为液位沉降计和桩端不同深度处单点沉降计平面布置图。液位沉降计位于承台顶部。 表 2 单点及液位沉降计布置 图 1 单点及液位沉降计平面布置 表 3 给出了各墩位单点沉降计
6、具体埋设深度。 将两墩位单点沉降计测量数据联合分析，深度桩端下 0.5m20m。两4墩的时间-压缩量曲线（见图 2）和时间-沉降曲线（见图 3） 。 图 2 时间-压缩量曲线 从图 2 中可以看出，土层压缩量随时间增加，逐渐增加，且随埋设深度增加而减小。根据图 2 给出的单点沉降计测得压缩量，计算每延米压缩量，采用相邻两测点间土体每延米压缩量小于 0.1mm 的判别标准，确定两墩桩端压缩层厚度为 8.2m。 图 3 时间-总沉降曲线 从图 3 中可以看出，随时间增加，沉降逐渐增加。最终沉降量分别为：D48#墩总沉降量 7.9mm，D49#墩总沉降量为 7.2mm。 下文将以 D48#墩为例进行
7、群桩总沉降计算方法对比分析。 4.3 桩端压缩厚度计算结果分析 按上述三种确定方法计算桩端压缩层厚度。表 4 给出了桩端压缩层厚度计算结果。 表 4 桩端压缩层厚度计算结果 从表 4 中可知，变形比控制法计算结果约为实测值的 2.04 倍，基础宽度法 1.13 倍，应力比 0.1 法 1.17 倍，应力比 0.2 法 0.77 倍。由此可知，应力比 0.1 法与基础宽度法计算结果与实测值较接近，应力比 0.2法计算结果小于实测值，在实际工程中偏于不安全。故应力比 0.1 法确5定深厚软土地基桩端压缩层厚度较为合理。 4.4 群桩总沉降计算结果分析 采用三种沉降计算方法来确定桩基总沉降，承台中心
8、点处为沉降计算点。表 5 给出三种计算方法确定的 D48#墩沉降值。 表 5 三种方法确定总沉降 从表 5 中可以看出，等代墩基法计算结果较大，明德林-盖得斯法次之与实测值较为接近，等效作用法最小。等代墩基法计算结果较实测值偏大。 当压缩层厚度取表 4 中的结果时，表 6 为三种方法计算总沉降。 表 6 三种方法沉降计算结果 从表 6 中可以看出，总沉降随压缩层厚度的增大而增大。等代墩基法计算结果最大，等效作用法次之，明德林-盖得斯法最小。 实测压缩层厚度为 8.2m 时，等效作用法计算总沉降为 8.12mm 约为实测值的 1.03 倍。采用应力比 0.1 法计算的压缩层厚度 9.65m 时，
9、明德林-盖得斯法计算总沉降 7.93mm 约为实测值的 1.004 倍。说明，在此条件下，可分别采用等效作用法和明德林-盖得斯法计算桩基沉降。 5 结论 通过对 DK240 工点桩端压缩层厚度和群桩沉降计算结果的对比分析，6得出如下结论： 1、应力比 0.1 法和基础宽度法确定的压缩层厚度与实测结果较为接近，可用于确定高速铁深厚软土地基桥梁桩端压缩层厚度； 2、应力比 0.1 法确定压缩层厚度时，明德林-盖得斯法估算深厚软土地基桩基沉降较为合理； 3、现场试验确定压缩层厚度时，等效作用法估算桩基沉降较为合理。参考文献： 张雁. 刘金波. 桩基手册M. 北京：中国建筑工业出版社. 2009 中国
10、建筑科学研究院. GB50007?2011 建筑地基基础设计规范 S. 北京：中国建筑工业出版社，2011. 中华人民共和国行业标准编写组. JGJ 94?2008 建筑桩基技术规范S. 北京：中国建筑工业出版社，2008. 上海现代建筑设计有限公司. DGJ08?11?1999 地基基础设计规范S. 上海：上海市政，1999. 中华人民共和国行业标准. TB10035-2006 铁路特殊路基设计规范S.北京：中国铁道出版社. 2006 铁道第三勘察设计院. TB10002.5?2005 铁路桥涵地基和基础设计规范S. 北京：中国铁道出版社，2005. 宁文务. 基于群桩基础沉降估算确定压缩层厚度的探讨J. 探矿工程(岩土钻掘工程)，2008，(8)：44?46. 刘全林，魏焕卫. 地基沉降计算中压缩层厚度确定方法的比较J. 7岩土工程技术，2001，(4)：208?211. 余旱雨，张荣堂. 软基沉降计算中压缩层厚度确定方法探讨J. 华侨大学学报(自然科学版)，2005，26(4)：381?384. 陈蔚，李伯民，刘宏波. 地基压缩层厚度的数值模拟分析和探讨J. 河北建筑工程学院学报，2009，27(1)：12?14. 吴雪婷. 徐广黎. 软土地基沉降计算中压缩层厚度控制标准分析J. 人民长江. 2009. 40(5)：49-51
