用标准贯入击数估算钻孔灌注桩单桩极限承载力

彭瑞杰 董士伟 张文涛 田丽丽

(天津市勘察院，天津 300000)

用标准贯入击数估算钻孔灌注桩单桩极限承载力

彭瑞杰 董士伟 张文涛 田丽丽

(天津市勘察院，天津 300000)

通过对物性参数与侧阻力、端阻力关系的分析研究，建立了标贯击数与侧阻力、端阻力的经验关系式，经过分析验证，指出利用标贯击数估算单桩极限承载力可获得较高的精确度，应用到实际工程中是可行的。

标贯击数，侧阻力，端阻力，钻孔灌注桩

0 引言

如何准确估算单桩承载力在桩基勘察中是一项重要的工作。近年来在岩土工程勘察报告中估算单桩承载力多只采用经验参数法，很少利用原位测试方法。目前勘察中用的最多的原位测试主要有静力触探和标准贯入试验，利用静力触探估算预制桩的单桩极限承载力在天津地区已经有了成熟的经验公式，利用标贯法估算预制桩单桩承载力在国内、国外也已经有很多经验公式，但对于钻孔灌注桩研究较少。本文通过研究工作，确定用标贯击数估算钻孔灌注桩承载力的经验公式，并运用到实际工程中，丰富勘察报告中估算单桩承载力的内容，为准确提供单桩极限承载力提供依据。

1 资料收集

本次研究工作主要为天津市区。本次工作通过物性参数与侧阻力、端阻力的关系来建立标贯击数与侧阻力、端阻力的关系，在资料收集时，为保证物性指标、标准贯入试验的可靠性，减少误差，尽量选择原状取土孔、标准贯入孔均较多的工程，各土层物性指标应满足数理统计要求，标准贯入试验击数宜在6个试验点以上。经筛选，本次工作共收集了覆盖全市区的57项工程勘察资料，基本上能代表天津市市区的地质情况。

2 数据统计分析

2.1 粘土、粉质粘土

1)侧阻力回归公式。

根据收集到的358组数据，绘制极限侧阻力标准值qsik与标贯击数N散点图(见图1)。

从图1可以看出，标贯击数与极限侧阻力标准值qsik可能有较好的相关性。我们采用常用的回归类型进行定量回归分析，经多次拟合，多项式函数、指数函数曲线特征明显不符合地基土的性质，不能采用；一元线性函数、对数函数、幂函数有较大的相关系数，其回归公式、相关系数如表1所示。

通过以上对比，对数函数回归公式相关系数最大，相关性最好，因此，本课题采用对数函数回归公式，即qsik=21lnN+3.6，相关系数r=0.907。

表1 各函数回归公式及相关系数表

2)端阻力回归公式。

众所周知，桩端阻力与入土深度有密切关系，同一状态的土，桩端阻力随深度增加而增加，经过仔细分析桩基规范中桩端阻力与入土深度的数据，发现地基土在同一个状态时，桩端阻力与入土深度的对数也有很好的对数关系。那么，如果考虑入土深度对桩端阻力影响，可以在N值前加一个系数lnh(其中，h为入土深度)。根据收集到的172组数据绘制lnh×N与桩端阻力关系图，见图2。

利用最小二乘法进行拟合，得到回归公式如下：

qpk=392ln(Nlnh)-874。

相关系数r=0.856。

2.2 粉土

1)侧阻力回归方程。根据收集到的150组数据，绘制极限侧阻力标准值qsik与标贯击数N散点图(见图3)。

经拟合，最终得到回归方程如下：

qsik=18.3lnN+8.7。

相关系数r=0.903。

小组学习、学生课堂、课外训练都是以学生为主体，但由于其形式和过程不同，教师可以看到学生学习过程中更加丰富的表现，利于开展学生知识、技能、情意的多维度评价。另外，小组学习、项目学习为学生提供了课外共同学习的机会，虽然组内成员主动学习的表现有差异，但是共同学习时优秀组员的榜样作用是一直存在的，而且长期的共同学习更利于其他组员模仿优秀组员的行为，也为学生间相互评价创造了条件。多种学习方式还促进了学生职业岗位胜任力提升，实验组多项岗位胜任力平均分为良好，达到了课程教育目标，强化了课程内涵建设。

2)端阻力回归方程。本次工作收集端阻力—标贯击数数据共71组，绘制端阻力与Nlnh的关系图(见图4)。

经回归分析，得回归方程如下：

qpk=137ln(Nlnh)+226。

相关系数r=0.843。

2.3 粉、细砂

天津市市区分布砂土主要为粉、细砂，本次收集粉砂数据共22组，数据较少，统计分析意义不大，因此对粉砂主要采用规范中的数据进行分析。

1)侧阻力回归方程。

对JGJ 94-94建筑桩基技术规范中粉砂极限侧阻力标准值与标贯击数值进行差分，以差分数据绘制N与qsik散点图，见图5。

qsik=31.4lnN-46.5。

相关系数r=0.990。

2)端阻力回归方程。

参照侧阻力，对JGJ 94-94建筑桩基技术规范粉砂极限端阻力标准值与标贯击数值进行差分，以差分数据绘制lnh×N与端阻力关系图，见图6。

采用最小二乘法进行回归分析，得到回归方程如下：

qpk=290ln(Nlnh)-460。

相关系数r=0.930。

2.4 故河道、新近冲积层粘土、粉质粘土

本次工作收集到故河道、新近冲积层粘土、粉质粘土数据共29组，按照经验得到的极限侧阻力与按照公式计算得到的极限侧阻力比值介于0.86～1.27之间，平均值为1.01，两者很接近，因此，故河道、新近冲积层的粘土、粉质粘土可以直接采用一般粘性土的公式计算极限侧阻力。

2.5 特殊土

1)淤泥质土。对于淤泥质土，标贯试验测试结果偏差很大，不能直接利用标贯击数计算侧阻力，因此淤泥质土侧阻力值仍按照物性法结合工程经验取值，即淤泥取值：10 kPa～16 kPa，淤泥质土取值：18 kPa～26 kPa。

2)人工填土。完成自重固结的人工填土侧阻力取值应参照标贯击数、物性指标综合确定，一般为：18 kPa～26 kPa。

3)液化粉土。故河道、新近冲积层的粉土及部分海相沉积的粉土属于液化土，对于液化粉土，由于要考虑液化折减，不能采用正常粉土公式计算，应根据物性指标、标贯击数、折减系数及工程经验综合取值。

3 公式验证

本次工作选择15个场地试桩资料对经验公式进行验证，所选试桩资料均达到破坏，单桩极限承载力取场地试桩的平均值。

首先对这15项工程，依据JGJ 94-94建筑桩基技术规范，DB 29-20-2000岩土工程技术规范及工程经验，按照物性法查表得到的极限侧阻力、端阻力值与利用回归公式计算得到的值进行了对比，结果表明，物性法与标贯公式法得到的极限侧阻力值、端阻力值差异很小，说明在物性法基础上推导出来的经验公式是比较可靠的，可以脱离物性指标直接用于计算钻孔灌注桩的极限侧阻力值与端阻力值。然后，对这15项工程，利用回归公式计算得到的侧阻力、端阻力值计算单桩极限承载力与实际桩基静载荷试验结果对比如表2所示。

表2 计算值与实测值对比表

实测与计算值之比介于0.996～1.232之间，平均值为1.107，标准差为0.084，总体上计算值偏于安全。由以上计算结果表明，利用标贯击数估算单桩极限承载力可获得较高的精确度，应用到实际工程中是可行的。

4 结语

1)本次工作通过物性指标，推导出标准贯入击数与钻孔灌注桩极限侧、端阻力公式，经验证，比较符合实际情况，应用到实际工程当中是可行的。2)由于本次研究工作范围限于天津市区，因此本成果仅适用于天津市市区，市区以外地层相近的地区可参考使用，今后应多积累试桩资料，不断完善。

[1] JGJ 94-94，建筑桩基技术规范[S].

[2] GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].

[3] DB 29-20-2000，岩土工程技术规范[S].

[4] 《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2008.

[5] 史佩栋.桩基工程手册[M].北京：人民交通出版社，2008.

[6] JGJ 72-2004，高层建筑岩土工程勘察规程[S].

On estimation of ultimate bearing capacity of single pile in bored piles with blow count SPT

PENG Rui-jie DONG Shi-wei ZHANG Wen-tao TIAN Li-li

(TianjinSurveyInstitute,Tianjin300000,China)

According to the analysis and research on physical parameter, collateral resistance, tip resistance, the paper establishes the empirical correlation among the blow count of SPT, collateral resistance, and tip resistance, points out the results through the blow count SPT estimation is highly accurate, so it is feasible in projects.

blow count of SPT, collateral resistance, tip resistance, bored pile

1009-6825(2014)35-0076-03

2014-10-08

彭瑞杰(1978- )，男，高级工程师； 董士伟(1964- )，男，教授级高级工程师； 张文涛(1983- )，男，助理工程师； 田丽丽(1982- )，女，工程师

TU473.11

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