浅谈双桥静力触探试验在估算单桩承载力的应用

邢宝恩

（江门市建筑设计院有限公司　广东　江门　529000）

浅谈双桥静力触探试验在估算单桩承载力的应用

邢宝恩

（江门市建筑设计院有限公司广东江门529000）

通过本文通过江门市荷塘镇某公司厂区桩基设计实例，利用双桥静力触探试验估算单桩承载力，并结合单桩承载力的静载荷试验资料，总结该地区采用双桥静力触探来判定小直径桩的单桩竖向承载力，为在今后桩基检测工作积累一定的经验。

双桥静力触探试验；单桩竖向极限承载力估算；预应力管桩；探头平均侧阻力；桩端平面上；下探头阻力

1　概况

江门市荷塘镇某公司厂区位于珠江三角洲冲积平原区，场地分布的软弱或较软弱土层厚度较大，设计采用预应力管桩基础，桩长18.0～25.0m，桩径为φ300。针对拟建厂房基础的要求，需要估算预应力混凝土管桩单桩承载力等问题，本次勘察工作的重点是通过双桥静力触探试验成果对预应力混凝土管桩单桩承载力进行估算。

2　静力触探的基本原理

静力触探（见图1）是一种应用比较广泛的原位测试技术，利用贯入装置——触探机在准静力状态下（相对动力触探而言，没有或很少冲击荷载），将一个内部装有传感器的触探头以一定的速率匀速压入土中（见图2），由于地层中各土层的软硬不同，探头所受的阻力也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表记录下来，再通过贯入阻力与土的工程特征之间的定性关系和统计相关关系，绘制成依深度而定的触探曲线来实现取得土层柱状图、提供土性参数、选择桩尖持力层和预估单桩承载力等岩土工程地质勘察目的。

图1　

静力触探是应用最广的一种原位测试技术，这与它明显的优点有关：①兼有勘探与测试双重作用；②测试数据精度高，再现性好，测试快速、连续、效率高、功能多；④采用电子技术，便于实现测试过程自动化。静力触探可直接在现场连续、快速、精确测得各土层的贯入指标，掌握各土层的原始状态下有关物理力学性质。在因地基竖向变化较复杂，用一般常规勘探手段不可能大密度取土样或测试来查明土质变化的情况下，以及在饱和砂土、高灵敏度的软粘土层中钻探取样难以大道技术要求或无法取样的情况下，则静力触探能连续压入测试来解决上述问题。

图2　

静力触探技术应用很广，主要为以下几方面：①划分土层；②求取各土层工程性质指标；④确定地基承载力；⑤确定桩基参数。由于双桥静力触探机理与静压沉桩相似，所以运用双桥静力触探的锥尖阻力与侧壁摩阻力数据确定桩端持力层及桩基参数有着明显的优越性，在桩基勘察中应优先采用。

3　单桩竖向承载力的估算

根据现行的行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）规定，一种是按照土的物理指标与承载力之间的经验关系确定单桩竖向承载力，即本规范中5.3.5条；另一种是按照原位测试试验成果得出的锥尖阻力和侧壁摩阻力来确定单桩竖向承载力，即规范中5.3.4条。

3.1经验参数法

当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值，宜按下式估算：

式中：Quk——单桩竖向极限承载力标准值（kN）；

qsik——第i土层桩侧的摩阻力特征值（kPa）；

qpk——桩端持力层端阻力特征值（kPa）；

u——桩身截面周长（m）；

li——第i土层的厚度（m）；

Ap——桩身截面积（m2）。

3.2双桥静力触探法

双桥静力触探试验可以看作为一小直径桩的现场载荷试验，根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中5.3.4条，当根据双桥探头触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向承载力标准值时，对于粘性土、粉土和砂土，如无当地经验时可按下式计算：

式中：Quk——单桩竖向极限承载力标准值（kN）；

fsi——第i层土的探头平均侧阻力（kPa）；

u——桩身截面周长（m）；

qc——桩端平面上、下探头阻力，取桩端平面以上4d（d为桩的直径或边长）范围内按土层厚度的探头阻力加权平均值（kPa），然后再和桩端平面以下1d范围内的探头阻力进行平均；

α——桩端阻力修正系数，对粘性土、粉土取2/3，饱和砂土取1/2；

li——桩穿越第i土层的综合厚度（m）；

βi——第i层土桩侧阻力综合修正系数，按下式计算：粘性土、粉土：βi=10.04（fsi）-0.55；砂土：βi=5.05（fsi）-0.45；

Ap——桩端面积（m2）。

4　工程实例

本次勘察，在已施工的控制性勘探孔附近布置了10个双桥静力触探孔。采用双桥静力触探仪进行现场试验，并结合邻近控制性勘探孔柱状图进行土层分层，确定各土层的力学性质指标，其中SQ1孔的双桥静力触探曲线详见图3。

图3　

通过对试验成果资料的整理分析，分别采用经验参数法和双桥静力触探法进行单桩承载力的估算，并与桩基静载试验结果进行比较，其结果详见表1。

厂区建筑物φ300基桩单桩承载力估算值与静载试验实测值比较详见表2。

5　分析与总结

场地位于珠江三角洲冲积平原区，上部为第四系冲、残积土层，下部为寒武系混合岩。场地地基岩土层由上至下强度逐渐增大，有利于静力触探试验的数据采集。

表1　

表2　

双桥静力触探试验是通过锥头对土的刺入破坏获得锥尖上、下探头阻力，并通过锥侧壁摩擦获取探头平均侧阻力，而预应力混凝土管桩则是通过刺入破坏及挤土，桩底竖向压缩，桩侧侧向挤压摩擦，从而获得较高的单桩承载力，因此，双桥静力触探机理与沉桩相似。

通过上述试验结果的比较，经验参数法取值均小于静载试验值，从安全角度考虑是正确、安全的，但同时也造成了不必要的浪费；而采用双桥静力触探法估算单桩竖向极限承载力标准值则与静载荷试验结果比较接近。

6　结语

根据上述工程实例可以看出，经验参数法得出的单桩承载力结果偏于保守，与静载试验误差相对较大，不能充分利用桩基的承载能力；而采用建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中的双桥静力触探法估算预应力混凝土管桩单桩竖向极限承载力标准值时雨静载荷试验实测值基本接近，安全实用，能较充分地发挥桩基的承载能力。

预应力管桩单桩竖向极限承载力估算时应以双桥静力触探原位测试法为基准，既能确保工程安全，又可尽可能的接近实际承载力，具有很好的工程实际意义。

[1]《岩土工程勘察规范》.

[2]《建筑桩基技术规范》（GJ94-2008）.中国建筑工业出版社，2008.

[3]工程地质手册（第4版）.中国建筑工业出版社，2008.

[4]《静力触探技术标准》（CECS04：88）.中国标准出版社，2009.

[5]《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》（GB/T15406-2007）.中国标准出版社，2007.

TU473.1

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2015-4-28