深圳地区花岗岩地层钻(冲、旋挖)孔灌注桩侧摩阻力参数的取值探讨

张欣海

(深圳市勘察研究院有限公司，广东 深圳 518026)

1 前 言

桩的侧摩阻力和端阻力是桩基设计的两个重要岩土参数。国家规范《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011、广东省规范《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31-2016、深圳市规范《地基基础勘察设计规范》SJG01-2010对于桩基的设计计算公式相同，只是桩的侧摩阻力和端阻力经验值不同而已。

在深圳地区由于花岗岩分布面积广、残积土和风化层厚，大多摩擦端承桩以强风化花岗岩层作为桩端持力层。广东省规范《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31-2016规定花岗岩地层中的泥浆护壁钻(冲、旋挖)孔灌注桩侧摩阻力按软塑黏性土(0.75

2 典型工程实例分析

在深圳后海、前海地区为填海造地地区，场地基岩为花岗岩地层，残积土及风化层厚，工程桩大多采用摩擦端承桩，桩型为钻(冲、旋挖)孔灌注桩。

2.1 实例1

深圳南山科技园某22层科技研发楼高度为 99.05 m，工程设计采用旋挖灌注桩，桩径 1.0 m，桩端持力层为强风化花岗岩。现场进行了3根桩的静载试验。勘察报告提供的有关岩土参数及地层分布如表1所示。

设计要求的承载力、按照规范计算和实际检测的3根桩的单桩承载力如表2所示。

注：表中侧摩阻力()中数据为按广东省规范DBJ15-31-2016表10.2.3-1备注5说明的取值，下同。

实例1桩的承载力情况 表2

注：规范DBJ15-31-2016计算单桩承载力为：Ra=u∑qsiali+qpaAp，下同。

由表2可以看出：

(1)设计值应该是按花岗岩侧摩阻力不折减计算的，设计值大体为按规范计算值的90%；

(2)根据静载试验的结果，检测值均低于设计值，检测值只有设计值的0.73～0.96倍，也就是说设计值是偏大的。但若按规范DBJ15-31-2016花岗岩残积土和风化层侧摩阻力参数按软塑黏土取值，桩的承载力则明显低于实际检测值，计算值只有检测值的0.6～0.75倍。

(3)此例表明，静载试验的检测值介于按花岗岩侧摩阻力折减与不折减的规范计算值之间。

2.2 实例2

深圳南山某高架平台全长718 m，高架平台高 6 m，宽 20 m，场地位于深圳湾填海区，原始地貌单元为浅海漫滩，采用冲孔灌注桩基础。本工程前期进行了3根试验桩的静载试验，桩端持力层为全风化层、残积土层。勘察报告提供的有关岩土参数及地层分布如表3所示。

设计要求的承载力、按照规范计算和实际检测的3根桩的单桩承载力如表4所示。

实例2基桩设计参数及试验桩位地层分布 表3

实例2桩的承载力情况 表4

由表4可以看出：

(1)设计值应该是按花岗岩侧摩阻力不折减计算的，设计值大体为按规范计算值的83%～88%(2#桩设计值高出计算值)；

(2)根据静载试验的结果，除1#桩检测值满足设计要求外，2#、3#桩大大低于设计值，检测值只有设计值的40%；也就是说设计值是明显偏大的；但若按规范DBJ15-31-2016花岗岩残积土和风化层侧摩阻力参数按软塑黏土取值，本来满足设计要求的1#桩承载力计算值明显低于检测值，而2#、3#桩的承载力计算值仍大于实际检测值1.4倍～1.6倍。

(3)此例表明，静载试验的检测值1#桩接近不折减的计算值，2#、3#桩检测值还低于花岗岩侧摩阻力折减后的计算值。

2.3 实例3

深圳前海自贸区某项目拟建3栋150 m的高层建筑物，采用旋挖钻孔桩，桩端持力层为块状强风化花岗岩。本工程一期进行了3根桩的静载试验检测，检测在基坑底进行。结果2根桩承载力达不到设计值。勘察报告提供的有关岩土参数及地层分布如表5所示。

设计要求的承载力、按照规范计算和实际检测的3根桩的单桩承载力如表6所示。

实例3基桩设计参数及试验桩位地层分布 表5

实例3桩的承载力情况 表6

由表6可以看出：

(1)设计值应该是按花岗岩侧摩阻力折减后计算的(设计值略高于计算值可能与分析参考的钻孔稍有差异有关)；

(2)根据静载试验的结果，除Q-45桩检测值满足设计要求外，Q-115、Q-157桩检测值只有设计值的60%～68%，大大低于设计值；也就是说设计值偏大；

(3)此例表明，静载试验的检测值Q-45桩接近折减的计算值，Q-115、Q-157桩检测值只有花岗岩侧摩阻力折减后的计算值的0.64倍～0.70倍。

3 问题分析

从上面3个实例，进一步归纳如表7所示。

3个实例对比说明 表7

表7的归纳分析表明：花岗岩侧摩阻力折减了检测还有不满足设计要求的、折减了检测值有明显高于设计值的；花岗岩侧摩阻力不折减也有检测合格的。到底如何提供上述指标呢？

桩静载试验的曲线(如图1～图3所示)，可以看出，3个实例试验曲线Q～s关系的变化基本相同；除试验满足设计要求的实例2的1#桩、实例3的Q-45桩外，都是在荷载超过一定值后变形增量迅速增加，达到终止试验的标准。

图1实例1静载试验Q-S曲线

图2 实例2静载试验Q～S曲线

桩的低应变或超声波、钻芯法检测表明，桩身完整性为Ⅰ级，桩底沉渣厚度满足设计要求。这就说明桩的承载力未达到设计要求不是桩身质量的问题。图1～图3Q～s试验曲线，除实例3的Q-157桩最后一级发生明显陡降，取前一级载荷值为桩的承载力检测值外，其他桩的试验曲线基本为缓变型Q～s曲线，也可以说明不是桩底沉渣导致变形增加。笔者曾撰文分析[4]桩的端阻力的变化对桩的承载力影响是有限的，影响桩承载力的敏感因素是土层的侧摩阻力。从表2、表4和表6也可以看出，按花岗岩地层的侧摩阻力参数进行折减计算出桩的承载力大体为不折减的一半，说明花岗岩地层的侧摩阻力参数对桩的承载力的影响是非常大的。

岩土参数侧摩阻力最准确的是采用静力触探试验，即使这样，因为花岗岩地层的软化作用，静力触探试验的结果尽管较经验值准确了，但也不一定能使桩的承载力的计算值与桩的静载试验检测值相同或接近。何况在深圳前海、后海地区花岗岩地层埋深大、厚度大，静力触探试验的深度也达不到如此深度。

桩的静载试验结果是评价桩承载力的直接指标，工程技术人员一般会以静载试验的结果去校核勘察报告提供的参数。从上述典型实例看，尽管有极少数桩花岗岩地层的侧摩阻力参数不进行折减能达到设计值，但从工程安全角度考虑花岗岩地层的软化、泥皮效应，对花岗岩地层侧摩阻力进行适当折减应该还是需要的。问题的关键是按照规范DBJ15-31-2016给出的标准进行折减(即按照软塑黏性土(0.75

勘察单位提供的花岗岩地层侧摩阻力大多都是经验值(规范查表而得)，不同的人经验不同给出的参数可能不同。上述3个典型实例，相同地貌单元和地层结构勘察报告提供的参数并没有太大差异，应该说是合理的，但静载试验的结果差异还是非常明显。以静载试验的结果反算地层的侧摩阻力，相同的地层其值也相差较大。

影响桩基承载力的因素很多，桩基缩径、扩径影响承载力的大小；同种桩型由于施工工艺不同、甚至施工班组不同都会对桩的成桩质量产生极大的差别。可以认为花岗岩地区钻(冲、旋挖)孔灌注桩的承载力关键在于施工工艺，套管护壁或泥浆护壁以及泥浆的性能都会明显影响桩的承载力。因此在深圳前海、后海地区，采用强风化或全风化层做桩端持力层的钻(冲、旋挖)孔灌注桩，不同的项目、不同的施工工艺、甚至不同的施工班组施工的桩基进行静载试验的结果都不尽相同。因此勘察技术人员或审查师对花岗岩地层的钻(冲、旋挖)孔灌注桩侧摩阻力指标宜根据经验总体把控，勘察报告所提参数仅供设计初步计算桩的承载力，无论多“精准”的取值可能由于施工工艺的不同都会导致桩的静载试验结果的差异。事实上，由于岩土的不均匀性、试验的代表性以及计算承载力所参考钻孔(地层)的准确性，都很难进行“精准”取值。为确保工程质量，在此类地区为提高桩的承载力一般需要采用后注浆技术提高桩的侧摩阻力。

4 结 语

(1)深圳花岗岩地层分布区钻(冲、旋挖)孔灌注桩侧摩阻力参数因软化作用、泥皮效应取值准确难度较大。但根据大量工程经验对花岗岩地层桩侧摩阻力参数进行适当折减是需要的；勘察报告提供的参数不能作为桩基设计的唯一依据，尚应通过桩的静载试验进行校核。

(2)由于岩土体的复杂性，岩土工程本身是一门经验性很强的学科，勘察报告提供的钻孔灌注桩侧摩阻力参数一般是规范给定的经验范围值内的一个特定值。由于桩基施工工艺等不同静载试验的结果也会有较大差异。笔者认为勘察单位提供的参数只要在合理的范围即可，可以认为桩基岩土参数不具有唯一性。