[科普中国]-动力打桩公式

简介

动力打桩公式是指在打桩过程中，研究贯入度与桩承载力之间关系的公式。动力打桩公式选择与实际情况相关，例如钢管桩打桩的质量控制，除定位精度控制外，及时了解打桩过程中相应贯入度与承载力关系，使得钢管桩沉入施工既能满足设计承载力要求，又不至于出现阻力过大致使钢管桩损坏或者承载力过低影响正常使用等情况发生，需要多种动力打桩公式。

海利公式参数取值分析海利动力打桩公式是一个较常用动力打桩公式。一般可以通过以下公式计算：

其中 为桩的极限承载力； 为锤的重力;H 为锤击跳高，即锤的落距；ξ 为锤击下落时的能量折减系数； 为锤击效率； e 为终锤时贯入度；C 为锤击时桩土体系总的弹性变形。这一公式在国内外得到了广泛的应用。专家们结合工程实例，进行了不少有益的尝试，积累了丰富的经验。近年来，人们将海利公式与现代测试技术相结合，直接测得桩顶承受的锤击能量 ，省去了原打桩公式中难以确定的参数 (如锤击效率折减系数，桩帽、桩垫和锤垫的弹性变形值和撞击时的恢复系数等)，得到了较简化的打桩公式：

式中： 为实测得到传递到桩身的能量；e 为终锤时贯入度；C 为桩土体系总的弹性变形。此公式大大降低了人为确定参数带来的误差，提高了海利公式的可靠性1。通过水准仪器实测得出的基桩每阵锤击下沉量和每阵锤击数，算出该阵的平均贯入度 e。

贯入度土对桩的动态阻力（贯入阻力）随土质和桩的击入深度变化而变化，锤击法打桩入土时，每一锤击的入土深度，在硬土中比在软土中要小。在匀质土中打桩，同一根桩越打得深，则每一锤击的入土深度也越小。打桩公式就是根据打试桩的数据而得出的反映贯入度与贯入阻力之间关系的公式，它以碰撞理论和能量守衡原理作为依据推出，即输入的能量等于有用的能量加被消耗的能量。在打桩过程中，每锤 击一次桩的下沉量。施工中常以最后 一阵锤击(常取10击)的平均每击桩 的下沉量作为贯入度。它是控制沉桩的一项重要指标，对于设计桩尖标高 处于粘土层的尤为重要。设计贯入度主要考虑地质、锤型、桩的设计承载 力等因素，但一般是根据试桩资料的当地实践经验确定，或用公式计算确定，例如表达极限阻力与贯入度相互关系的动力公式等。贯入度是从桩的设计到施工中较为直观和重要的环节。桩的设计是否与实际情况一致, 贯入度是一个重要的衡量标准。采用锤击沉桩工艺时，当地质条件、桩型、锤重、落锤高度等参数基本确定时，最后贯入度与成桩后的实际承载力密切相关。

桩的极限承载力桩的极限承载力是指沿桩轴方向桩所能承受荷载的能力。它们应分别按桩材强度和土的阻力进行评价，取其较小者。当考虑土的阻力时，桩的极限承载力为桩侧摩阻力和桩端 阻力发挥到极限值或接近于极限值时桩所能承受的轴向荷载。将极限摩阻和极限端阻除以各自的安全系数即得桩的容许承载力。当考虑桩材强度时，先要根据桩端的固着条件和土的性质确定桩的计算长度，然后即可按材料力学的方法进行压杆的计算。桩的承载力最好通过试桩确定，打入桩可在施工时以冲击试验验证。

锤击沉桩锤击沉桩是用落锤、柴油桩锤、蒸汽锤及液压桩锤等，利用锤的冲击能量克服土对桩的阻力，使桩沉到预定深度达到持力层的方法。此法为预制桩施工的基本方法。打桩顺序有：逐排打；自边沿向中央打；自中央 向边沿打；分段打。为避免打桩过程中产生桩位移、土隆起等现象，必须选择好打桩顺序。一般以由中 央向沿边打桩和分段打较合宜，如桩距较大则较易施工。在打桩过程中，如突然出现桩锤回弹、贯入度突增、锤击时桩弯曲、倾斜、颤动、桩顶破坏加剧等情 况则表明桩身可能破坏；最后阶段，沉降量太小时，要避免硬打，如难沉下，要检查桩垫、桩帽是否适宜，需要时可更换或补充软垫。

锤击沉桩的停锤控制标准：设计桩尖高程处为硬塑黏性土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时，根据贯入度变化并对照地质资料，确认桩尖已沉入该土层，贯入度达到控制贯入度。当贯入度已达到控制贯入度，而桩尖高程未达到设计高程时，应继续锤人0. 10 m左右（或锤击 30 ～ 50次），如无异常变化即可停锤；若桩尖高程比设计高程高得多时，应报有关部门研究确定。设计桩尖高程处为一般黏性土或其他松软土层时，应以高程控制，贯入度作为校核。当桩尖已达设计高程，而贯入度仍较大时，应继续锤击，使其接近控制贯人度。在同一桩基中，各桩的最终贯入度应大致接近，而沉入深度不宜相差过大，避免基础产生不均匀沉降。如因土质变化太大，致使各桩贯人度或沉桩深度相差过大时，应报有关部门研究，另行制订停锤标准。对于特殊设计的桩，桩尖设计高程有高低时 (如拱桥的桥台桩等)，应按设计要求处理。从沉桩开始起，应严格控制桩位及竖桩的竖直度或斜桩的倾斜度。在沉桩过程中，不得采用顶拉桩头或桩身的办法来纠偏，以防桩身开裂并增加桩身附加弯矩。