大直徑樁承載力不需要土類(lèi)、深度和尺寸效應(yīng)修正

徐香軍　李玉芝

摘要 ：本文通過(guò)415組靜載試樁與原位測(cè)試或土工分析對(duì)比試驗(yàn)資料，采用回歸統(tǒng)計(jì)等方法論證，認(rèn)為大直徑樁的承載力按擴(kuò)底直徑百分比控制沉降量法確定，不需經(jīng)土類(lèi)、濃度和尺寸效應(yīng)修正。

關(guān)鍵詞 ： 大直徑 樁端阻力 側(cè)阻力 標(biāo)貫擊數(shù) 回歸方程

一、前言

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）規(guī)定：大直徑樁側(cè)阻、端阻要經(jīng)尺寸效應(yīng)系數(shù)修正，其理由是：由于大直徑樁端阻力一般呈漸近破壞，因此其極限阻力隨樁徑增大而減小。無(wú)粘性的砂碎石類(lèi)土，將因應(yīng)力釋放而出現(xiàn)孔壁土的松弛效應(yīng)，導(dǎo)致側(cè)阻力降低，孔徑愈大，降幅愈大；對(duì)砂土、碎石土的側(cè)阻力、端阻力標(biāo)準(zhǔn)表是按土類(lèi)分別給的?！督ㄖ鼗A(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（DB21-907/96）規(guī)定，砂土、碎石土樁端單位承載力標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式引進(jìn)樁端下的承載力修正系數(shù)ηs。解釋說(shuō)，這是既考慮到沈陽(yáng)市的經(jīng)驗(yàn)，也適當(dāng)照顧到人們的一些習(xí)慣劃分方法；94樁基規(guī)范規(guī)定，端阻力取值宜考慮樁端持力層的土的狀態(tài)及樁端進(jìn)入持力的深度效應(yīng)。

在編寫(xiě)遼寧省《建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》過(guò)程中，根據(jù)大量靜載試樁與原位側(cè)試對(duì)比試驗(yàn)資料的分析整理和回歸統(tǒng)計(jì)證明，上述一些修正可以免除，其理由是多方面的。

二、砂石土端阻力不需要經(jīng)土類(lèi)的修正

經(jīng)全省247組砂土、碎石土靜載試樁端阻力與重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)對(duì)比試驗(yàn)資料做散點(diǎn)圖證實(shí)，各類(lèi)砂土、碎石土的端阻力qpa與動(dòng)探擊數(shù)N63.5的散點(diǎn)均勻分布在回歸直線(xiàn)上下兩側(cè)，端阻力的大小主要與土的密實(shí)度有關(guān)，而與土的名稱(chēng)及顆粒組成無(wú)關(guān)。詳見(jiàn)圖1。

根據(jù)此經(jīng)驗(yàn)，無(wú)需再“照顧人們的一些習(xí)慣劃分方法”了。

三、承載力與進(jìn)入持力層的深度和土的狀態(tài)關(guān)系

經(jīng)驗(yàn)證明，樁端阻力、側(cè)阻力大小與樁端進(jìn)入持力層深度和土的狀態(tài)好壞存在密切關(guān)系，按動(dòng)探擊數(shù)N63.5、液性指數(shù)IL和土的密實(shí)度建立的承載力表已將上述關(guān)系包含在其中了，再考慮屬于重復(fù)，反爾精度降低了。但樁端入土深度小于6.0m時(shí)，應(yīng)按規(guī)范有關(guān)規(guī)定對(duì)樁端阻力進(jìn)行調(diào)整。

原位測(cè)試擊數(shù)大小、靜探端阻力高低，已體現(xiàn)測(cè)試點(diǎn)位環(huán)境狀態(tài)，即土的密度狀態(tài)、液性狀態(tài)和上部土層（含持力層）壓力的約束作用。原位測(cè)試具有“模擬”靜載試驗(yàn)性質(zhì)，測(cè)試參數(shù)大小與測(cè)試點(diǎn)位土層的承載能力大小相對(duì)應(yīng)，完全符合“作用力與反作用力相等”的基本原理。粘性土的液性指數(shù)大小不受所處環(huán)境影響。砂土、碎石土的密實(shí)度采用標(biāo)貫擊數(shù)N或動(dòng)探擊數(shù)N63.5查表確定，粉土的密實(shí)度也可采用原位測(cè)試法確定。就是取原狀粉土通過(guò)土工試驗(yàn)確定密實(shí)度，由于土樣失去周?chē)馏w的約束作用，土樣松弛了，使天然密實(shí)度降低，也不影響按孔隙比確定粉土的端阻力qpa的精度。因粉土端阻力qpa與孔隙比e相關(guān)表是在這種狀態(tài)下建立的，使用時(shí)狀態(tài)不變，等于孔隙比先后誤差抵消了。

四、樁周土側(cè)阻力不需經(jīng)尺寸效應(yīng)系數(shù)修正

根據(jù)遼寧省大直徑樁的建筑經(jīng)驗(yàn)，樁端入土深度一般在5～9米之間，去掉擴(kuò)底高度和雜填土厚度，具有樁周土側(cè)阻力的厚度所剩無(wú)幾；加上大直徑樁擴(kuò)底直徑較大，端阻力較高；沉降量較小，側(cè)阻力尚未完全發(fā)揮出來(lái)，屬于端承樁。為此，一般可將少許的側(cè)阻力做安全儲(chǔ)備用。側(cè)阻力修正無(wú)意義；94樁基規(guī)范規(guī)定粘性土、粉土尺寸效應(yīng)系數(shù)為1，等于不修正。

五、端阻力亦不需經(jīng)擴(kuò)底直徑尺寸效應(yīng)系數(shù)修正

根據(jù)94樁基規(guī)范的規(guī)定，單樁承載力取值往往是按沉降量控制，控制方法分兩種，一種方法是按沉降量s值等于一個(gè)固定值對(duì)應(yīng)的荷載為單樁承載力；另一種方法是按沉降量s值等于擴(kuò)底直徑某一百分比對(duì)應(yīng)的荷載為單樁承載力。根據(jù)參編的遼寧省地基規(guī)范247組樁端砂土、碎石土靜載試樁的端阻力值qpa與重型動(dòng)力觸探擊數(shù)N63.5對(duì)比試驗(yàn)資料證實(shí)：按前種方法取值其極限端阻力隨樁徑增大而減少，其減小的幅度隨砂土的密實(shí)度（以N63.5值表示）增大而增大；按后種方法取值其極限端阻力隨樁徑增大而增大，其增大的幅度隨砂石土密實(shí)度增大而增大。按247組對(duì)比試驗(yàn)資料，經(jīng)回歸統(tǒng)計(jì)結(jié)果，回歸方程為：qpa=95.25+140.64 N63.5，相關(guān)系數(shù)r=0.8311。對(duì)方程質(zhì)量鑒定結(jié)果，屬相關(guān)密切，高度顯著型，可以使用。前后兩種方法qpa取值的變化規(guī)律正好相反。所以按前者方法取qpa值要經(jīng)樁端尺寸效應(yīng)系數(shù)修正；按后者取qpa值規(guī)律正好相反，可以不修正。按前者方法取qpa值，對(duì)控制工程沉降量有利，但經(jīng)修正后的qpa值，又失去了這一優(yōu)越性；按后種方法qpa值，對(duì)控制工程沉降量不利，可通過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)整，調(diào)整的原則，以主樓樁數(shù)較多的樁型為基礎(chǔ)，按建筑物基礎(chǔ)變形允許值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)主副樓基礎(chǔ)變形超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，主副樓間加沉降縫處理。

大直徑樁多屬于圓形、剛性、有樁周土約束的鋼筋混凝土樁，靜載試樁的壓力屬于豎向中心荷載。有關(guān)試驗(yàn)證明，砂石土地基在中心荷載作用下，主要產(chǎn)生壓密作用，同時(shí)也產(chǎn)生一定量的側(cè)向位移變形。樁端砂石土壓力分布規(guī)律，隨樁端尺寸大小在變化，擴(kuò)底直徑由小到大，樁端壓力分布呈鐘形向馬鞍表轉(zhuǎn)變，即壓力由樁端底面邊緣大向平均分布轉(zhuǎn)變，這是按后者取值qpa變化規(guī)律的根本原因，合理，規(guī)范采用；按前者取qpa值，相關(guān)性較差，承載力相對(duì)較低，壓力分布無(wú)上述規(guī)律，規(guī)范不宜采用。要說(shuō)成孔后能量失放，土層松弛了，前后者一樣，可以不作為比較條件。

經(jīng)31個(gè)工程均為兩根靜載試樁資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在建筑工號(hào)相同，樁端土一樣，原位測(cè)試擊數(shù)相等，樁端入土濃度基本一致的條件下，砂石土樁端阻力差Δqpa與擴(kuò)底直徑差ΔD大小呈正比，其表達(dá)式為Δqpa=330+197ΔD；Δqpa值與密實(shí)度（以N63.5表示）增大而增大，呈指數(shù)曲線(xiàn)變化規(guī)律，其表達(dá)式Δqpa=79.123e0.124N63.5。

六、結(jié)束語(yǔ)

在編的遼寧省地基規(guī)范，大直徑樁端阻力特征值是按沉降量等于擴(kuò)底直徑D，某一百分比對(duì)應(yīng)的荷載取值，qpa與N63.5呈線(xiàn)性、連續(xù)性變化，具有精度高、方便使用的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮沉降差的調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

[1]建筑樁樁基技術(shù)規(guī)范，北京，中國(guó)建筑出版社，1995.

[2]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范，北京，中國(guó)建筑出版社，2002.

[3]地基基礎(chǔ)，北京，中國(guó)建筑出版社，1978.