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。基礎決定上層建筑，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、經驗參數法和標貫法，在軟土地基中估算單樁極限承載力的優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定

1.1 靜力觸探法

根據雙橋探頭靜力觸探，對于黏性土、粉土和砂土，如無當地經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建筑樁基技術規范中公式5.3.4:

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

1.2 經驗參數法

根據土的物理指標與承載力參數之間的經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建筑樁基技術規范中公式5.3.6:

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

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程中式D.0.1:。

式中:qsis——第i層土的極限側阻力;

qps——樁端土極限端阻力;

βs——樁端側阻力修正系數。

2 工程實例

目前，在濱州北海地區施工經驗比較缺乏，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需特別慎重。

2.1 實例

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

1)整個場區地層根據雙橋靜力觸探原位測試數據，采用數理統計確定探頭平均側阻力和極限探頭端阻力推薦值。

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

表1 探頭平均側阻力推薦值統計表

表2 探頭端阻力推薦值統計表

3)根據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程表D.0.1-1和表D.0.1-2內插確定各地層的極限側阻力及樁端極限端阻力推薦值(如表5，表6所示)。

表3 極限側阻力推薦值 kPa

表4 極限端阻力推薦值 kPa

表5 極限側阻力推薦值 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)采用經驗參數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，靜力觸探法估算結果高于經驗參數法，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;經驗參數法增長速率平穩;

5)對于經驗參數法，由于混凝土預制樁和混凝土灌注樁樁型不同，側阻力和端阻力發揮作用模式不同。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 結語

不同行業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，因當地施工經驗比較缺乏，在樁型的選用、參數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，希望在缺乏經驗的地區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據和資料。

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，巖土工程勘察規范(2009版)［S］.

［2］JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范［S］.

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

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