钻孔灌注桩单桩竖向承载力判定方法在武汉某工程中的对比研究

刘 涛 刘焕存 孙凤玲

（中航勘察设计研究院有限公司，北京 100098）

0 引言

钻孔灌注桩单桩竖向承载力Ra的确定，主要依据建筑基桩检测技术规范和桩基工程手册，由Q-s曲线、s-lg t曲线、s-lg Q曲线和桩顶沉降量s进行判断[1]。但有些钻孔灌注桩单桩竖向静载荷试验得出的单一Q-s曲线、s-lg t曲线和s-lg Q曲线并不能较清晰、准确地判定单桩竖向极限承载力Qu，提出的单桩竖向承载力Ra不能反应真实情况。文章以武汉某工程钻孔灌注桩单桩竖向极限承载力Qu的判定为例，对钻孔灌注桩单桩竖向承载力Ra的判定方法进行对比分析，得出较为合适的判定方法，为优化设计和工程施工提供相关参考。

1 工程概况

1.1 工程地质条件

武汉某工程位于武汉东西湖区，从表层往下依次为：素填土①1层、杂填土①2层、粉质黏土②层、粉质黏土③1层、粉质黏土③2层、粉质黏土③3层、粉细砂夹粉质黏土④1层、细砂④2层、砾砂④3层、圆砾④4层、细砂⑤1层、粉质黏土⑤2层、粗砂⑤3层、强风化泥岩⑥层、中风化泥岩⑦层。水位较低，位于粉质黏土③3层下半部、粉细砂夹粉质黏土④1层上半部，为承压水（见图1）。

1.2 桩基设计参数

（1）SZ1—SZ6为端承摩擦桩，桩径800 mm，设计参数见表1。

（2）SZ7—SZ14端承摩擦桩，桩径1000 mm，设计参数见表2。

图1 典型地质剖面图

表1 SZ1—SZ6设计参数表

表2 SZ7—SZ14设计参数表

2 静载荷数据分析

2.1 Q-s曲线2：3比例尺判定极限承载力

按照Q-s曲线2：3比例尺进行单桩竖向极限承载力Qu的判定，分为陡降型Q-s曲线和缓变型Q-s曲线[2-3]：对于陡降型Q-s曲线，应取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值；对应缓变型Q-s曲线，取s=40 mm对应的荷载值。单桩竖向承载力Ra=Qu/2。

2.2 s-lg t曲线判定极限承载力

按照s-lgt曲线进行单桩竖向极限承载力的判定，应取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值，单桩竖向承载力Ra=Qu/2。

图2 SZ1—SZ6 Q-s曲线图（D=800 mm，L=3.0 m）

图3 SZ7—SZ14 Q-s曲线图（D=1000，L=35 m）

表3 Q-s曲线（2：3比例尺）判定单桩竖向极限承载力Q u

图4 SZ1 s-lg t曲线图

图5 SZ2 s-lg t曲线图

图6 SZ3 s-lg t曲线图

图7 SZ4 s-lg t曲线图

图8 SZ5 s-lg t曲线图

图9 SZ6 s-lg t曲线图

图10 SZ7 s-lg t曲线图

图11 SZ8 s-lg t曲线图

图12 SZ9 s-lg t曲线图

图13 SZ10 s-lg t曲线图

图14 SZ11 s-lg t曲线图

图15 SZ12 s-lg t曲线图

图16 SZ13 s-lg t曲线图

图17 SZ14 s-lg t曲线图

表4 s-lg t曲线判定单桩竖向极限承载力Q u

图18 SZ1—SZ6 s-lg Q曲线图（D=800 mm，L=30 m）

图19 SZ7—SZ14 s-lg Q曲线图（D=1000 mm，L=35 m）

2.3 s-lg Q曲线判定极限承载力

按照s-lgQ曲线进行单桩竖向极限承载力的判定，应取s-lgQ曲线出现陡降直线段的起始点所对应的荷载值，Ra=Qu/2。

3 单桩竖向承载力判定方法对比分析

根据武汉某项目“试验桩静载荷试验数据汇总表”，可以判断出桩顶标高沉降量s=10 mm对应的载荷值，即为单桩竖向承载力，然后综合前三种曲线判定值，得出如下数据：

表5 s-lg Q曲线判定单桩竖向极限承载力Q u

表6 四种方法判定的单桩竖向承载力R a

Q-s曲线判定值与s-lgt曲线判定值：①对于直径800 mm的桩SZ1-SZ6，除SZ3、SZ6一致外，其余4根桩的单桩竖向极限承载力均差别较大，即有66.6%的桩数判断结果不一致；对于直径1000 mm的桩SZ7-SZ14，SZ11、SZ12和SZ13判断结果不一致，即有38%的桩数判断结果不一样；②Q-s曲线判断值均比原单桩承载力设计值大，s-lgt曲线判断值有比原承载力设计值大的也有小的，Q-s曲线的判定结果导致设计值太过于保守；③s-lgt曲线判定值均较Q-s曲线判定值偏小或相等，且与原单桩承载力Ra设计值较接近。

Q-s曲线判定值与s-lgQ曲线判定值：①对于直径800 mm的桩SZ1-SZ6，除SZ5不一样外，其余5根桩的单桩竖向极限承载力均一样；对于直径1000 mm的桩SZ7-SZ14，所有桩号的单桩竖向极限承载力均一样；②Q-s曲线和s-lg Q曲线判定结果基本一致，可以选择两者中的任意一种作为判断依据。

Q-s曲线判定值与桩顶沉降量s（s=10 mm）判定值：①对于直径800 mm的桩SZ1-SZ6，所有6根桩的单桩竖向极限承载力均不一样，不一致率100%；对于直径1000 mm的桩SZ7-SZ14，所有8根桩的单桩竖向极限承载力均不一样，不一致率100%；②桩顶沉降量s（s=10 mm）判定值与原单桩承载力设计值相差太大，无法作为判断依据。

综合上述对比，Q-s曲线（2：3比例尺）、s-lg t曲线、s-lg Q曲线和桩顶沉降量s（s=10 mm）四种方法在判定单桩竖向极限承载力Qu时，通过识图和读表能够直观、迅速地进行判别。Q-s曲线和s-lg Q曲线判定结果相近，可以选取其中任意一种，但是Q-s曲线判定结果往往比原单桩承载力设计值偏大较多，s-lg t曲线判定结果与原单桩承载力设计值比较接近；根据桩顶沉降量s判定Ra，判定的承载力与原单桩承载力设计值差别太大，不宜选取。

4 结论与建议

（1）本工程钻孔灌注桩，根据静载荷曲线（Q-s曲线、s-lg t曲线、s-lg Q曲线）和桩顶沉降量s判定单桩竖向承载力Ra时，Q-s曲线判定和s-lg Q曲线判定的结果相近，但是比原单桩承载力设计值大较多，这样就会产生原单桩承载力设计值取值过于保守的概念，因此不可以单一的Q-s曲线或s-lg Q曲线为判断依据。

（2）s-lg t曲线判定结果虽然与原单桩承载力设计值较接近，但是其判定值有的比原承载力设计值大、有的比原承载力设计值小，不能准确判定单桩承载力。

（3）根据桩顶沉降量s判定单桩竖向承载力Ra，其判定值与单桩承载力设计值差距太大，不符合实际情况，不建议采用。

（4）为确保判定结果的准确性，建议综合采用Q-s曲线（s-lg Q曲线）+s-lg t曲线的综合判定方法。