第30卷第11期 岩 土 力 学 V ol.30 No. 11 2009年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2009收稿日期：2008-05-14第一作者简介：周火垚，男，1981年生，硕士研究生，主要从事桩基础的学习与研究。
E-mail: charlie18_msn@文章编号：1000－7598 (2009) 11－3291－06饱和软黏土中足尺静压桩挤土效应试验研究周火垚，施建勇（河海大学 岩土工程研究所，南京 210098）摘 要：饱和软黏土地基中静压桩挤土效应是岩土工程中常见的问题。
监测土体侧向位移、孔隙压力、地面隆起随压桩过程变化的规律是很多研究者希望实施的计划。
在饱和软黏土地基中进行了3根足尺静压桩的压入试验，重点监测了沉桩时的侧向位移随深度和距桩轴不同距离、地面隆起量随桩的贯入深度和距桩轴不同距离、孔隙压力随桩的贯入深度和时间的变化规律，并分析了超静孔隙水压力最大值沿径向和深度的变化特性。
由测试结果可知，最大的侧向位移发生在距地表0.75L 附近，地面隆起从桩贯入开始迅速发展，并在桩压入到6 m 左右时达到最大值，测点处超静孔压增量的最大值发生在桩端到达该点所在水平面时，而超孔压的最大值沿径向有滞后性。
关 键 词：饱和软黏土；足尺静压桩；挤土效应；侧向位移；地面隆起；孔隙压力 中图分类号：TU 473 文献标识码：ATest research on soil compacting effect of full scale jacked-inpile in saturated soft clayZHOU Huo-yao ，SHI Jian-yong（Geotechnical Research Institute, Hohai University, Nanjing 210098, China ）Abstract: Soil compacting effect of jacked-in pile in the saturated soft clay is a topic of concern in the geotechnical engineering. Monitoring laws of lateral displacement of soil, pore pressure and land upheaval during pile-sinking is a project that a lot ofresearchers hope to implement . In this research, three full scale jacked-in piles are penetrated into the saturated soft clay andmostly studied by monitoring the law of lateral displacement with depth and radial distance to pile-sinking, the law of land upheaval with depth of penetration and radial distance to pile-sinking, and the law of pore pressure with penetration depth and time. Characteristics of maximum excess pore water pressure with radial distance and depth are also analyzed. From this test results, it is obtained that the maximum lateral displacement occurs at a depth of about 0.75L ; land upheaval build up rapidly and reach the maximum when the pile tip arrive at depth of about 6 m; and the increment of excess pore water pressure reaches the maximum when the pile tip arrive at the piezometer level; while the maximum excess pore pressure presents a hysteresis quality with radial distance. Key words: saturated soft clay; full scale jacked-in pile; soil compacting effect; lateral displacement; land upheaval; pore pressure1 引 言静压桩沉桩挤土效应的形成机制十分复杂，许多学者对此进行了理论研究，并建立了相应的数学模型。
不过，由于岩土工程现场条件的复杂性，这些数学模型往往不能完全模拟现场的沉桩过程，并满足现场边界条件。
因此，静压桩沉桩挤土效应的试验研究更具有工程现实意义。
Seed 和Reese [1]观测了桩体贯入软土过程中桩周土内孔压的变化状况，发现距桩轴15倍桩径之外的区域，超孔压很小。
R.W. Cooke 和G. Price [2]将长为5 m 、直径为168 mm 的摩擦型试验桩贯入超固结的伦敦黏土中，并实测了压桩后桩周土体的变形规律。
M. Roy 等[3]在灵敏的海相黏土中贯入直径为219 mm 的桩，发现距桩体8倍桩径以外的区域超静孔压可以忽略不计。
陈文[4]采用离心模型试验，将不同直径的试验桩压入两种黏土中研究沉桩挤 土变形规律，发现侧向位移u r 与距桩轴距离的倒数的自然对数ln(1/r )呈正比例关系，并且在桩身部分的区域内土体的侧向变形有随深度增加而增大的趋岩土力学2009年势。
徐建平等[5]通过在模型试验槽中进行软黏土中静力压入单桩和双桩的模型试验，测得了土体变形的分布规律，研究了单桩和双桩的沉桩挤土效应。
Jin-Hung Hwang等[6]对长为34 m、直径为800 mm 的打入桩的桩周土进行监测，并研究打桩引起的地基响应。
J. Yang等[7]在研究超长H型钢桩静力压入砂性土的试验时，对压桩引起的超孔压进行实测发现，当桩尖到达孔压计埋深水平面时超孔压达最大值。
2 试验场地工程地质概况建设工程场地地形比较平坦，在地貌上属于长江三角洲冲击平原。
根据勘探查明，拟建场地在勘探深度内（40 m）分布的地基土均为第四纪全新世至晚更新世河湖相、滨海、浅海相之黏性土、粉土、粉砂层；地表面40 m以下没有合适的持力层。
按其沉积环境成因类型以及物理、力学性质的差异将纵深40.00 m内地基土分为7层，各层地基分布及其物理力学指标详见表1。
表1 地基土层分布及物理力学指标Table 1 Soil layer and basic indices层号土层名称层底深度/m分层厚度/m平均厚度/m相对密度G s重度γ/(kN/m3)含水率w/%液限w L/%塑限w p/%黏聚力c/kPa摩擦角ϕ/(°)①耕土0.80～1.60 0.80～1.60 1.03②粉质黏土 1.40～3.30 0.60～2.50 1.29 2.73 18.5 33.2 37.0 21.8 21 11.0③淤泥质粉黏土 3.90～8.20 1.70～6.40 3.72 2.73 18.0 39.1 37.5 22.7 13 8.6④淤泥质粉质黏土夹粉土7.80～10.90 1.80～4.60 3.87 2.73 18.4 37.0 36.9 22.6 14 9.9⑤淤泥质粉黏土9.50～16.00 1.70～7.10 4.97 2.73 17.8 41.0 38.9 23.9 9 9.3⑥粉黏土夹粉土20.80～24.70 6.70～12.30 9.19 2.72 18.0 32.6 35.5 21.3 23 10.5⑦淤泥质粉黏土未穿透未穿透未穿透 2.73 18.1 37.0 36.6 22.5 22 9.73 试桩条件及测点布置根据建设工程场地地质勘探资料及拟建建筑物设计荷载，本工程的桩基础设计采用摩擦桩，型号为PC－A－500－100－15，开口管桩，桩身混凝土强度等级为C60，桩径d =500 mm，壁厚100 mm，单节长15 m，设计桩长L =30 m，分两节（15 m/节）施工，采用静力压桩施工工艺。
设计单桩承载力极限值采用1 100 kN。
本试验研究静压桩单桩挤土效应，故在工程桩群桩基础之外独立设置足尺试验桩，型号、材料、尺寸和施工工艺都与实体工程桩相同。
Seed[1]和Roy[3]的实测结果显示，沉桩挤土效应的影响范围一般不超过15 d。
因此，根据建设工程场地以及现场施工条件设置了3根试验桩，均布置在拟建建筑物南侧，由东向西编号依次为S1、S2、S3，各桩间距约25 m，并且与拟建建筑物群桩基础外边缘分别间距22、12、14 m，尽量使各桩在试验时不受临桩的影响。
另外，工程桩群桩基础的影响范围比单桩的大，故把测点布设在试验桩的南侧，尽量远离群桩基础。
本次试验在试验桩桩周布置了测斜孔、孔压计以及地面隆起等观测点，详细布置见图1。
4 试验结果在沉桩过程中，采用XP99型振弦频率仪和笔记本电脑联机对孔压进行实时监测，同时采用百分表联合JCQ－503C监测仪对地面隆起进行实时监测。
测量水平挤土位移时，每压完一节桩观测一次，并在压桩机进场前后各测量一次。
图1 测点布置示意图北8dS3S24.5d4 沉降孔观测点1 测斜孔测点2 孔压计测点说明：3 地面隆起观测点（a）3292第11期 周火垚等：饱和软黏土中足尺静压桩挤土效应试验研究Fig.1 Sketches of the survey points4.1 地基挤土变形除了布置在S1－1.5d 、S2－1.5d 的测斜孔和S3的地面隆起观测点在沉桩过程中相继被破坏，没有采集到试验数据外，其他测点完好。
根据试验获得的数据结果归纳如下。
4.1.1 侧向挤土位移通过设在S1、S3桩周的侧斜孔（详见图1）监测单桩沉桩引起的侧向挤土变形。
把侧向挤土位移u r 除以径向距离r ，r 分别为1.5d 、5.5d 、8d ，d 为桩径；深度h 除以桩长L 进行归一化。
图2为S1第1节（0～14 m ）、第2节（14～30 m ，含送桩段）和整桩贯入后（0～30 m ）侧向挤土随深度变化图，图3为桩体完整贯入后不同测点侧向挤土随深度变化图。