多種方法估算單樁極限承載力的對比分析

曾照明 王 石 張友林

(1.山東省地質(zhì)測繪院，山東 濟南 250002;2.山東省地礦測繪院，山東 濟南 250002)

0 引言

近年來，各種工程建設日益增多，樁基礎成為比較常見的地基處理形式?；A決定上層建筑，因此，準確估算單樁極限承載力，為樁基設計、施工提供更加符合實際地層的參數(shù)日益受到人們的重視。

本文主要采用了工程實例對原位測試法、經(jīng)驗參數(shù)法和標貫法，在軟土地基中估算單樁極限承載力的優(yōu)點和缺點進行了對比與分析。

1 估算單樁極限承載力的方法及規(guī)定

1.1 靜力觸探法

根據(jù)雙橋探頭靜力觸探，對于黏性土、粉土和砂土，如無當?shù)亟?jīng)驗時可按下式計算混凝土預制樁單樁豎向極限承載力標準值。

JGJ 94-2008建筑樁基技術規(guī)范中公式5.3.4:

其中，Qsk，Qpk分別為總極限側(cè)阻力和總極限端阻力標準值;u為樁身周長;fsi為第i層土的探頭平均側(cè)阻力;qc為樁端平面上、下探頭阻力;a為樁端阻力修正系數(shù);βi為第i層土樁側(cè)阻力綜合修正系數(shù)。

1.2 經(jīng)驗參數(shù)法

根據(jù)土的物理指標與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關系確定大直徑樁單樁豎向極限承載力標準值時，宜按下式估算。

JGJ 94-2008建筑樁基技術規(guī)范中公式5.3.6:

其中，qsik為樁側(cè)第i層土極限側(cè)阻力標準值;Ap為樁端面積;ψsi，ψp分別為大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應系數(shù)。

1.3 標準貫入試驗成果法

采用標貫試驗成果可按下式估算預制樁、預應力管樁和沉管灌注樁單樁豎向極限承載力。

JGJ 72-2004.J 366-2004高層建筑巖土工程勘察規(guī)程中式D.0.1:。

式中:qsis——第i層土的極限側(cè)阻力;

qps——樁端土極限端阻力;

βs——樁端側(cè)阻力修正系數(shù)。

2 工程實例

目前，在濱州北海地區(qū)施工經(jīng)驗比較缺乏，沒有相應參考資料，故在估算單樁豎向極限承載力時選用參數(shù)需特別慎重。

2.1 實例

該區(qū)地形比較平緩，高差不大，地貌類型為黃河三角洲河海沖積平原，場區(qū)土的工程地質(zhì)條件較差。

1)整個場區(qū)地層根據(jù)雙橋靜力觸探原位測試數(shù)據(jù)，采用數(shù)理統(tǒng)計確定探頭平均側(cè)阻力和極限探頭端阻力推薦值。

2)根據(jù)土的物理指標參數(shù)，按照JGJ 94-2008中表5.3.5-1和表5.3.5-2中采用內(nèi)插法確定各土層的極限側(cè)壁阻力和極限錐頭端阻力推薦值(見表1～表4)。

表1 探頭平均側(cè)阻力推薦值統(tǒng)計表

表2 探頭端阻力推薦值統(tǒng)計表

3)根據(jù)各地層標準貫入試驗的成果，按照JGJ 72-2004.J 366-2004高層建筑巖土工程勘察規(guī)程表D.0.1-1和表D.0.1-2內(nèi)插確定各地層的極限側(cè)阻力及樁端極限端阻力推薦值(如表5，表6所示)。

表3 極限側(cè)阻力推薦值 kPa

表4 極限端阻力推薦值 kPa

表5 極限側(cè)阻力推薦值 kPa

表6 極限端阻力推薦值 kPa

2.2 舉例計算

在鉆孔選擇上，需選用具有代表性的鉆孔，使計算結(jié)果更合理、更可靠。本次計算選用B18號鉆孔，該孔的地層信息如表7所示。

表7 B18號鉆孔地層信息表 m

2.3 采用多種方法估算單樁極限承載力

單樁極限承載力估算結(jié)果見表8，圖1。

表8 單樁極限承載力估算表 kPa

圖1 單樁豎向極限承載力結(jié)果對比折線圖

3 不同方法成果比較

由圖1可以直觀的看到:

1)無論是采用什么樁型，單樁豎向極限承載力會隨著有效樁長的增加(即側(cè)摩阻力的增加)而增大;

2)采用靜力觸探法估算混凝土預制樁豎向極限承載力，其增長趨勢近似于線性增長;

3)采用經(jīng)驗參數(shù)法估算混凝土灌注樁豎向極限承載力，其增長趨勢近似于線性增長;

4)對于混凝土預制樁，靜力觸探法估算結(jié)果高于經(jīng)驗參數(shù)法，靜力觸探法在淺部地層中單樁豎向極限承載力增長速率較小，隨著深度增加單樁豎向極限承載力不斷增加，增長速率較高;經(jīng)驗參數(shù)法增長速率平穩(wěn);

5)對于經(jīng)驗參數(shù)法，由于混凝土預制樁和混凝土灌注樁樁型不同，側(cè)阻力和端阻力發(fā)揮作用模式不同。同等條件下，混凝土預制樁的承載能力要高于混凝土灌注樁的承載力;

6)標準貫入試驗成果法估算混凝土預制樁豎向極限承載力，隨有效樁長的加長增長速率最高;

7)通過兩種樁型，四種估算方法進行比較分析，標貫法計算的單樁極限承載力相對偏大;靜力觸探法估算的單樁極限承載力相對較低。

4 結(jié)語

不同行業(yè)所采用的單樁豎向極限承載力代表值不完全一致，但計算方法及取值原則大同小異。

在黃河三角洲河海沖洪積平原，因當?shù)厥┕そ?jīng)驗比較缺乏，在樁型的選用、參數(shù)的選用以及單樁豎向極限承載力的估算方法上需要仔細對比。

在條件允許的情況下，希望在缺乏經(jīng)驗的地區(qū)多做靜載荷等原位試驗，為以后類似工程的開展積累更多的數(shù)據(jù)和資料。

單樁豎向極限承載力的計算和選用，建議使用多種估算方法對比分析，以選擇經(jīng)濟合理、安全適用的樁型和成樁工藝。

［1］GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009版)［S］.

［2］JGJ 94-2008，建筑樁基技術規(guī)范［S］.

［3］JGJ 72-2004.J 366-2004，高層建筑巖土工程勘察規(guī)程［S］.

［4］《工程地質(zhì)手冊》委員會.工程地質(zhì)手冊［M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.