鉆孔灌注樁單樁豎向承載力判定方法在武漢某工程中的對(duì)比研究

劉 濤 劉煥存 孫鳳玲

（中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100098）

0 引言

鉆孔灌注樁單樁豎向承載力Ra的確定，主要依據(jù)建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范和樁基工程手冊(cè)，由Q-s曲線、s-lg t曲線、s-lg Q曲線和樁頂沉降量s進(jìn)行判斷[1]。但有些鉆孔灌注樁單樁豎向靜載荷試驗(yàn)得出的單一Q-s曲線、s-lg t曲線和s-lg Q曲線并不能較清晰、準(zhǔn)確地判定單樁豎向極限承載力Qu，提出的單樁豎向承載力Ra不能反應(yīng)真實(shí)情況。文章以武漢某工程鉆孔灌注樁單樁豎向極限承載力Qu的判定為例，對(duì)鉆孔灌注樁單樁豎向承載力Ra的判定方法進(jìn)行對(duì)比分析，得出較為合適的判定方法，為優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程施工提供相關(guān)參考。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)條件

武漢某工程位于武漢東西湖區(qū)，從表層往下依次為：素填土①1層、雜填土①2層、粉質(zhì)黏土②層、粉質(zhì)黏土③1層、粉質(zhì)黏土③2層、粉質(zhì)黏土③3層、粉細(xì)砂夾粉質(zhì)黏土④1層、細(xì)砂④2層、礫砂④3層、圓礫④4層、細(xì)砂⑤1層、粉質(zhì)黏土⑤2層、粗砂⑤3層、強(qiáng)風(fēng)化泥巖⑥層、中風(fēng)化泥巖⑦層。水位較低，位于粉質(zhì)黏土③3層下半部、粉細(xì)砂夾粉質(zhì)黏土④1層上半部，為承壓水（見(jiàn)圖1）。

1.2 樁基設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）SZ1—SZ6為端承摩擦樁，樁徑800 mm，設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

（2）SZ7—SZ14端承摩擦樁，樁徑1000 mm，設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

圖1 典型地質(zhì)剖面圖

表1 SZ1—SZ6設(shè)計(jì)參數(shù)表

表2 SZ7—SZ14設(shè)計(jì)參數(shù)表

2 靜載荷數(shù)據(jù)分析

2.1 Q-s曲線2：3比例尺判定極限承載力

按照Q-s曲線2：3比例尺進(jìn)行單樁豎向極限承載力Qu的判定，分為陡降型Q-s曲線和緩變型Q-s曲線[2-3]：對(duì)于陡降型Q-s曲線，應(yīng)取其發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值；對(duì)應(yīng)緩變型Q-s曲線，取s=40 mm對(duì)應(yīng)的荷載值。單樁豎向承載力Ra=Qu/2。

2.2 s-lg t曲線判定極限承載力

按照s-lgt曲線進(jìn)行單樁豎向極限承載力的判定，應(yīng)取s-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級(jí)荷載值，單樁豎向承載力Ra=Qu/2。

圖2 SZ1—SZ6 Q-s曲線圖（D=800 mm，L=3.0 m）

圖3 SZ7—SZ14 Q-s曲線圖（D=1000，L=35 m）

表3 Q-s曲線（2：3比例尺）判定單樁豎向極限承載力Q u

圖4 SZ1 s-lg t曲線圖

圖5 SZ2 s-lg t曲線圖

圖6 SZ3 s-lg t曲線圖

圖7 SZ4 s-lg t曲線圖

圖8 SZ5 s-lg t曲線圖

圖9 SZ6 s-lg t曲線圖

圖10 SZ7 s-lg t曲線圖

圖11 SZ8 s-lg t曲線圖

圖12 SZ9 s-lg t曲線圖

圖13 SZ10 s-lg t曲線圖

圖14 SZ11 s-lg t曲線圖

圖15 SZ12 s-lg t曲線圖

圖16 SZ13 s-lg t曲線圖

圖17 SZ14 s-lg t曲線圖

表4 s-lg t曲線判定單樁豎向極限承載力Q u

圖18 SZ1—SZ6 s-lg Q曲線圖（D=800 mm，L=30 m）

圖19 SZ7—SZ14 s-lg Q曲線圖（D=1000 mm，L=35 m）

2.3 s-lg Q曲線判定極限承載力

按照s-lgQ曲線進(jìn)行單樁豎向極限承載力的判定，應(yīng)取s-lgQ曲線出現(xiàn)陡降直線段的起始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載值，Ra=Qu/2。

3 單樁豎向承載力判定方法對(duì)比分析

根據(jù)武漢某項(xiàng)目“試驗(yàn)樁靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表”，可以判斷出樁頂標(biāo)高沉降量s=10 mm對(duì)應(yīng)的載荷值，即為單樁豎向承載力，然后綜合前三種曲線判定值，得出如下數(shù)據(jù)：

表5 s-lg Q曲線判定單樁豎向極限承載力Q u

表6 四種方法判定的單樁豎向承載力R a

Q-s曲線判定值與s-lgt曲線判定值：①對(duì)于直徑800 mm的樁SZ1-SZ6，除SZ3、SZ6一致外，其余4根樁的單樁豎向極限承載力均差別較大，即有66.6%的樁數(shù)判斷結(jié)果不一致；對(duì)于直徑1000 mm的樁SZ7-SZ14，SZ11、SZ12和SZ13判斷結(jié)果不一致，即有38%的樁數(shù)判斷結(jié)果不一樣；②Q-s曲線判斷值均比原單樁承載力設(shè)計(jì)值大，s-lgt曲線判斷值有比原承載力設(shè)計(jì)值大的也有小的，Q-s曲線的判定結(jié)果導(dǎo)致設(shè)計(jì)值太過(guò)于保守；③s-lgt曲線判定值均較Q-s曲線判定值偏小或相等，且與原單樁承載力Ra設(shè)計(jì)值較接近。

Q-s曲線判定值與s-lgQ曲線判定值：①對(duì)于直徑800 mm的樁SZ1-SZ6，除SZ5不一樣外，其余5根樁的單樁豎向極限承載力均一樣；對(duì)于直徑1000 mm的樁SZ7-SZ14，所有樁號(hào)的單樁豎向極限承載力均一樣；②Q-s曲線和s-lg Q曲線判定結(jié)果基本一致，可以選擇兩者中的任意一種作為判斷依據(jù)。

Q-s曲線判定值與樁頂沉降量s（s=10 mm）判定值：①對(duì)于直徑800 mm的樁SZ1-SZ6，所有6根樁的單樁豎向極限承載力均不一樣，不一致率100%；對(duì)于直徑1000 mm的樁SZ7-SZ14，所有8根樁的單樁豎向極限承載力均不一樣，不一致率100%；②樁頂沉降量s（s=10 mm）判定值與原單樁承載力設(shè)計(jì)值相差太大，無(wú)法作為判斷依據(jù)。

綜合上述對(duì)比，Q-s曲線（2：3比例尺）、s-lg t曲線、s-lg Q曲線和樁頂沉降量s（s=10 mm）四種方法在判定單樁豎向極限承載力Qu時(shí)，通過(guò)識(shí)圖和讀表能夠直觀、迅速地進(jìn)行判別。Q-s曲線和s-lg Q曲線判定結(jié)果相近，可以選取其中任意一種，但是Q-s曲線判定結(jié)果往往比原單樁承載力設(shè)計(jì)值偏大較多，s-lg t曲線判定結(jié)果與原單樁承載力設(shè)計(jì)值比較接近；根據(jù)樁頂沉降量s判定Ra，判定的承載力與原單樁承載力設(shè)計(jì)值差別太大，不宜選取。

4 結(jié)論與建議

（1）本工程鉆孔灌注樁，根據(jù)靜載荷曲線（Q-s曲線、s-lg t曲線、s-lg Q曲線）和樁頂沉降量s判定單樁豎向承載力Ra時(shí)，Q-s曲線判定和s-lg Q曲線判定的結(jié)果相近，但是比原單樁承載力設(shè)計(jì)值大較多，這樣就會(huì)產(chǎn)生原單樁承載力設(shè)計(jì)值取值過(guò)于保守的概念，因此不可以單一的Q-s曲線或s-lg Q曲線為判斷依據(jù)。

（2）s-lg t曲線判定結(jié)果雖然與原單樁承載力設(shè)計(jì)值較接近，但是其判定值有的比原承載力設(shè)計(jì)值大、有的比原承載力設(shè)計(jì)值小，不能準(zhǔn)確判定單樁承載力。

（3）根據(jù)樁頂沉降量s判定單樁豎向承載力Ra，其判定值與單樁承載力設(shè)計(jì)值差距太大，不符合實(shí)際情況，不建議采用。

（4）為確保判定結(jié)果的準(zhǔn)確性，建議綜合采用Q-s曲線（s-lg Q曲線）+s-lg t曲線的綜合判定方法。