建筑樁基豎向承載力確定方法

韓娜娜 畢永輝 陳雪玲 鐘懿萌

貴州裝備制造職業學院（551400）

0 引言

確定單樁極限承載力有很多方法，如靜載試驗法、經驗公式法、動測試樁法和靜力分析法等[1]。不過由于各種因素的影響，不同方法得到的結果卻并不相同，這就對樁基設計的準確性產生了一定的影響。

文章以某建筑工程為例，通過現場靜載試驗，采用靜載試驗法得到建筑樁基的豎向承載力，同時采用經驗公式法進行建筑樁基豎向承載力計算。通過對比兩種方法所得結果，分析出現偏差的原因，為以后類似工程建設提供參考。

1 單樁豎向靜載試驗

1.1 工程地質概況

某建筑工程基礎采用樁基礎形式，勘探揭示該區域內無地表水分布，地下水埋藏深。根據后續靜力觸探試驗結果，得到區域內僅存在2個工程地質層，依次為：

1）全新統晚期沖洪積層（黃土狀土 Q4pl）：主要分布于河谷中及黃土溝壑，褐黃色，土質均勻，含孔，含少量小石，硬塑；層厚 1.8 m～6.5 m，[fa0]=120 kPa，qik=50 kPa。

2）中更新統風積老黃土（Q2eol）：主要分布于區內黃土梁峁和黃土原上部，褐黃色，土質均質，偶見鈣質結核，硬塑；鉆孔深度范圍內該層未揭穿，分布于整個試驗區，[fa0]=170 kPa，qik=70 kPa。

1.2 試驗方法

選擇旋挖鉆孔灌注樁作為試驗樁，采用錨樁法進行靜載試驗，試樁、錨樁參數見表1：

表1 試樁、錨樁參數

本次單樁豎向抗壓靜載試驗，根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ 106—2014）[2]，選用 8 個規格型號相同的液壓千斤頂并聯加載，通過液壓泵上的液壓表控制荷載。錨樁按照“四錨一”形式布置。

根據規范技術要求，本工程試驗加載采用慢速維持荷載法，即采用逐級等量加載，每分級荷載維持時間為120 min，直到最大試驗荷載；然后分級卸載至零，每級卸載為分級加載的2倍；加卸載平穩、連續、無超載；每級加卸載時間不宜少于1 min；采用10級分級加載，每級加載量為1 000 kN，第一級荷載可以按照分級荷載的2倍進行施加。試驗可終止加載條件為：①當本級荷載下的沉降變化量大于上一級荷載的5倍（如果樁頂沉降比較穩定且總的沉降小于40 mm時，必須持續加載，直到總沉降大于40 mm）時；②本級荷載下的沉降變化量超過上一級荷載的2倍，而且經過24 h后繼續增大而不穩定時。當出現上述條件中的一種時，即可停止加載[3]。

試樁加載過程完成后進行卸載，卸荷荷載為加載時分級荷載的2倍，且每級卸荷持續1 h，并同時對樁頂沉降和鋼筋計進行測讀；卸載完成后，需要測讀殘余沉降，持續時間3 h。

1.3 試驗結果分析

通過靜載試驗獲得試驗樁的荷載與沉降曲線（Q～s曲線）和沉降與時間關系曲線（s～lgt曲線）。

從試樁的Q～s曲線及s～lgt曲線可以看出，當加載荷載小于8 000 kN時，樁的沉降曲線接近于直線，此時，樁頂沉降是由樁的彈性變形及樁-土之間的相互作用引起的，土層發生彈性變形，使得沉降慢慢變大，樁的承載力主要由樁-土之間的樁側阻力提供。當施加荷載大于8 000 kN時，沉降開始變大，Q～s曲線開始變陡，樁-土之間發生相對位移，樁端阻力發揮一定作用，且樁側土進入彈塑性變形階段。當樁側摩阻力和樁端阻力的共同作用仍然不足以抵抗施加的荷載作用時，樁端土產生塑性變形，樁頂沉降急劇增大，使得基樁發生破壞。當試樁加載至12 000 kN時，樁頂沉降量為72.87 mm，卸載完成后最大回彈量為9.15 mm，回彈率僅為12.56%，說明此時樁周土及樁端土已經完全進入塑性變形且發生破壞，從而失去承載能力。根據相關規范及試驗前采用規范方法對承載力的計算值，結合以上曲線的表觀分布規律，可以得到該試樁極限承載力大致為9 000 kN[4]。

圖1 試驗樁的荷載與沉降曲線和沉降與時間關系曲線

2 樁基承載力理論計算

按照 《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ 106—2014）中經驗公式法給出的公式：

代入相關數據，計算可得旋挖鉆孔灌注樁的單樁受壓承載力容許值為：Ra［］=9 894.6 kN。

將靜載試驗結果與經驗公式計算結果進行對比，可以發現：

1）通過靜載試驗所得的樁基承載力小于按照建筑樁基規范中經驗公式法計算所得的樁基承載力。

2）由靜載試驗結果及經驗公式法計算結果可以看出，樁基承載力主要由樁側阻力提供，樁端阻力發揮的作用較小；靜載試驗結果與經驗公式計算結果有一定的偏差，較經驗公式計算結果偏低，究其原因，主要是在選取樁側摩阻力特征值時對于土體的取值區域較大，因此應盡量以實際靜載試驗結果為準進行樁基設計。

3）本工程中，樁端持力層為黃土層，結合樁基試驗和規范公式計算所得結果，樁側摩阻力提供了主要承載力，為典型的摩擦樁[5]。

3 結論

文章通過對鉆孔灌注樁進行現場靜載試驗，同時結合規范中的經驗公式，得到以下結論：

1）該工程區域內土體性質較單一，通過本次靜載試驗得到在固定樁長樁徑下的承載力，從而可以反算出各土層的樁側阻力特征值的取值，為樁基設計提供參考。

2）通過比較靜載試驗和經驗公式所得結果，可以發現靜載試驗所得結果略低，究其原因，主要是在選取樁側摩阻力特征值時對于土體的取值區域較大，因此應盡量以實際靜載試驗結果為準進行樁基設計。

3）通過對比靜載試驗和經驗公式計算結果，得出本工程的樁基為摩擦樁，樁基承載力主要由樁側摩阻力提供。