多种方法估算单桩极限承载力的对比分析

曾照明 王 石 张友林

(1.山东省地质测绘院，山东 济南 250002;2.山东省地矿测绘院，山东 济南 250002)

0 引言

近年来，各种工程建设日益增多，桩基础成为比较常见的地基处理形式。基础决定上层建筑，因此，准确估算单桩极限承载力，为桩基设计、施工提供更加符合实际地层的参数日益受到人们的重视。

本文主要采用了工程实例对原位测试法、经验参数法和标贯法，在软土地基中估算单桩极限承载力的优点和缺点进行了对比与分析。

1 估算单桩极限承载力的方法及规定

1.1 静力触探法

根据双桥探头静力触探，对于黏性土、粉土和砂土，如无当地经验时可按下式计算混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值。

JGJ 94-2008建筑桩基技术规范中公式5.3.4:

其中，Qsk，Qpk分别为总极限侧阻力和总极限端阻力标准值;u为桩身周长;fsi为第i层土的探头平均侧阻力;qc为桩端平面上、下探头阻力;a为桩端阻力修正系数;βi为第i层土桩侧阻力综合修正系数。

1.2 经验参数法

根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定大直径桩单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式估算。

JGJ 94-2008建筑桩基技术规范中公式5.3.6:

其中，qsik为桩侧第i层土极限侧阻力标准值;Ap为桩端面积;ψsi，ψp分别为大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数。

1.3 标准贯入试验成果法

采用标贯试验成果可按下式估算预制桩、预应力管桩和沉管灌注桩单桩竖向极限承载力。

JGJ 72-2004.J 366-2004高层建筑岩土工程勘察规程中式D.0.1:。

式中:qsis——第i层土的极限侧阻力;

qps——桩端土极限端阻力;

βs——桩端侧阻力修正系数。

2 工程实例

目前，在滨州北海地区施工经验比较缺乏，没有相应参考资料，故在估算单桩竖向极限承载力时选用参数需特别慎重。

2.1 实例

该区地形比较平缓，高差不大，地貌类型为黄河三角洲河海冲积平原，场区土的工程地质条件较差。

1)整个场区地层根据双桥静力触探原位测试数据，采用数理统计确定探头平均侧阻力和极限探头端阻力推荐值。

2)根据土的物理指标参数，按照JGJ 94-2008中表5.3.5-1和表5.3.5-2中采用内插法确定各土层的极限侧壁阻力和极限锥头端阻力推荐值(见表1～表4)。

表1 探头平均侧阻力推荐值统计表

表2 探头端阻力推荐值统计表

3)根据各地层标准贯入试验的成果，按照JGJ 72-2004.J 366-2004高层建筑岩土工程勘察规程表D.0.1-1和表D.0.1-2内插确定各地层的极限侧阻力及桩端极限端阻力推荐值(如表5，表6所示)。

表3 极限侧阻力推荐值 kPa

表4 极限端阻力推荐值 kPa

表5 极限侧阻力推荐值 kPa

表6 极限端阻力推荐值 kPa

2.2 举例计算

在钻孔选择上，需选用具有代表性的钻孔，使计算结果更合理、更可靠。本次计算选用B18号钻孔，该孔的地层信息如表7所示。

表7 B18号钻孔地层信息表 m

2.3 采用多种方法估算单桩极限承载力

单桩极限承载力估算结果见表8，图1。

表8 单桩极限承载力估算表 kPa

图1 单桩竖向极限承载力结果对比折线图

3 不同方法成果比较

由图1可以直观的看到:

1)无论是采用什么桩型，单桩竖向极限承载力会随着有效桩长的增加(即侧摩阻力的增加)而增大;

2)采用静力触探法估算混凝土预制桩竖向极限承载力，其增长趋势近似于线性增长;

3)采用经验参数法估算混凝土灌注桩竖向极限承载力，其增长趋势近似于线性增长;

4)对于混凝土预制桩，静力触探法估算结果高于经验参数法，静力触探法在浅部地层中单桩竖向极限承载力增长速率较小，随着深度增加单桩竖向极限承载力不断增加，增长速率较高;经验参数法增长速率平稳;

5)对于经验参数法，由于混凝土预制桩和混凝土灌注桩桩型不同，侧阻力和端阻力发挥作用模式不同。同等条件下，混凝土预制桩的承载能力要高于混凝土灌注桩的承载力;

6)标准贯入试验成果法估算混凝土预制桩竖向极限承载力，随有效桩长的加长增长速率最高;

7)通过两种桩型，四种估算方法进行比较分析，标贯法计算的单桩极限承载力相对偏大;静力触探法估算的单桩极限承载力相对较低。

4 结语

不同行业所采用的单桩竖向极限承载力代表值不完全一致，但计算方法及取值原则大同小异。

在黄河三角洲河海冲洪积平原，因当地施工经验比较缺乏，在桩型的选用、参数的选用以及单桩竖向极限承载力的估算方法上需要仔细对比。

在条件允许的情况下，希望在缺乏经验的地区多做静载荷等原位试验，为以后类似工程的开展积累更多的数据和资料。

单桩竖向极限承载力的计算和选用，建议使用多种估算方法对比分析，以选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。

［1］GB 50021-2001，岩土工程勘察规范(2009版)［S］.

［2］JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范［S］.

［3］JGJ 72-2004.J 366-2004，高层建筑岩土工程勘察规程［S］.

［4］《工程地质手册》委员会.工程地质手册［M］.第4版.北京:中国建筑工业出版社，2007.