建筑樁基豎向承載力確定方法

韓娜娜 畢永輝 陳雪玲 鐘懿萌

貴州裝備制造職業(yè)學院（551400）

0 引言

確定單樁極限承載力有很多方法，如靜載試驗法、經(jīng)驗公式法、動測試樁法和靜力分析法等[1]。不過由于各種因素的影響，不同方法得到的結(jié)果卻并不相同，這就對樁基設計的準確性產(chǎn)生了一定的影響。

文章以某建筑工程為例，通過現(xiàn)場靜載試驗，采用靜載試驗法得到建筑樁基的豎向承載力，同時采用經(jīng)驗公式法進行建筑樁基豎向承載力計算。通過對比兩種方法所得結(jié)果，分析出現(xiàn)偏差的原因，為以后類似工程建設提供參考。

1 單樁豎向靜載試驗

1.1 工程地質(zhì)概況

某建筑工程基礎采用樁基礎形式，勘探揭示該區(qū)域內(nèi)無地表水分布，地下水埋藏深。根據(jù)后續(xù)靜力觸探試驗結(jié)果，得到區(qū)域內(nèi)僅存在2個工程地質(zhì)層，依次為：

1）全新統(tǒng)晚期沖洪積層（黃土狀土 Q4pl）：主要分布于河谷中及黃土溝壑，褐黃色，土質(zhì)均勻，含孔，含少量小石，硬塑；層厚 1.8 m～6.5 m，[fa0]=120 kPa，qik=50 kPa。

2）中更新統(tǒng)風積老黃土（Q2eol）：主要分布于區(qū)內(nèi)黃土梁峁和黃土原上部，褐黃色，土質(zhì)均質(zhì)，偶見鈣質(zhì)結(jié)核，硬塑；鉆孔深度范圍內(nèi)該層未揭穿，分布于整個試驗區(qū)，[fa0]=170 kPa，qik=70 kPa。

1.2 試驗方法

選擇旋挖鉆孔灌注樁作為試驗樁，采用錨樁法進行靜載試驗，試樁、錨樁參數(shù)見表1：

表1 試樁、錨樁參數(shù)

本次單樁豎向抗壓靜載試驗，根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106—2014）[2]，選用 8 個規(guī)格型號相同的液壓千斤頂并聯(lián)加載，通過液壓泵上的液壓表控制荷載。錨樁按照“四錨一”形式布置。

根據(jù)規(guī)范技術(shù)要求，本工程試驗加載采用慢速維持荷載法，即采用逐級等量加載，每分級荷載維持時間為120 min，直到最大試驗荷載；然后分級卸載至零，每級卸載為分級加載的2倍；加卸載平穩(wěn)、連續(xù)、無超載；每級加卸載時間不宜少于1 min；采用10級分級加載，每級加載量為1 000 kN，第一級荷載可以按照分級荷載的2倍進行施加。試驗可終止加載條件為：①當本級荷載下的沉降變化量大于上一級荷載的5倍（如果樁頂沉降比較穩(wěn)定且總的沉降小于40 mm時，必須持續(xù)加載，直到總沉降大于40 mm）時；②本級荷載下的沉降變化量超過上一級荷載的2倍，而且經(jīng)過24 h后繼續(xù)增大而不穩(wěn)定時。當出現(xiàn)上述條件中的一種時，即可停止加載[3]。

試樁加載過程完成后進行卸載，卸荷荷載為加載時分級荷載的2倍，且每級卸荷持續(xù)1 h，并同時對樁頂沉降和鋼筋計進行測讀；卸載完成后，需要測讀殘余沉降，持續(xù)時間3 h。

1.3 試驗結(jié)果分析

通過靜載試驗獲得試驗樁的荷載與沉降曲線（Q～s曲線）和沉降與時間關(guān)系曲線（s～lgt曲線）。

從試樁的Q～s曲線及s～lgt曲線可以看出，當加載荷載小于8 000 kN時，樁的沉降曲線接近于直線，此時，樁頂沉降是由樁的彈性變形及樁-土之間的相互作用引起的，土層發(fā)生彈性變形，使得沉降慢慢變大，樁的承載力主要由樁-土之間的樁側(cè)阻力提供。當施加荷載大于8 000 kN時，沉降開始變大，Q～s曲線開始變陡，樁-土之間發(fā)生相對位移，樁端阻力發(fā)揮一定作用，且樁側(cè)土進入彈塑性變形階段。當樁側(cè)摩阻力和樁端阻力的共同作用仍然不足以抵抗施加的荷載作用時，樁端土產(chǎn)生塑性變形，樁頂沉降急劇增大，使得基樁發(fā)生破壞。當試樁加載至12 000 kN時，樁頂沉降量為72.87 mm，卸載完成后最大回彈量為9.15 mm，回彈率僅為12.56%，說明此時樁周土及樁端土已經(jīng)完全進入塑性變形且發(fā)生破壞，從而失去承載能力。根據(jù)相關(guān)規(guī)范及試驗前采用規(guī)范方法對承載力的計算值，結(jié)合以上曲線的表觀分布規(guī)律，可以得到該試樁極限承載力大致為9 000 kN[4]。

圖1 試驗樁的荷載與沉降曲線和沉降與時間關(guān)系曲線

2 樁基承載力理論計算

按照 《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106—2014）中經(jīng)驗公式法給出的公式：

代入相關(guān)數(shù)據(jù)，計算可得旋挖鉆孔灌注樁的單樁受壓承載力容許值為：Ra［］=9 894.6 kN。

將靜載試驗結(jié)果與經(jīng)驗公式計算結(jié)果進行對比，可以發(fā)現(xiàn)：

1）通過靜載試驗所得的樁基承載力小于按照建筑樁基規(guī)范中經(jīng)驗公式法計算所得的樁基承載力。

2）由靜載試驗結(jié)果及經(jīng)驗公式法計算結(jié)果可以看出，樁基承載力主要由樁側(cè)阻力提供，樁端阻力發(fā)揮的作用較小；靜載試驗結(jié)果與經(jīng)驗公式計算結(jié)果有一定的偏差，較經(jīng)驗公式計算結(jié)果偏低，究其原因，主要是在選取樁側(cè)摩阻力特征值時對于土體的取值區(qū)域較大，因此應盡量以實際靜載試驗結(jié)果為準進行樁基設計。

3）本工程中，樁端持力層為黃土層，結(jié)合樁基試驗和規(guī)范公式計算所得結(jié)果，樁側(cè)摩阻力提供了主要承載力，為典型的摩擦樁[5]。

3 結(jié)論

文章通過對鉆孔灌注樁進行現(xiàn)場靜載試驗，同時結(jié)合規(guī)范中的經(jīng)驗公式，得到以下結(jié)論：

1）該工程區(qū)域內(nèi)土體性質(zhì)較單一，通過本次靜載試驗得到在固定樁長樁徑下的承載力，從而可以反算出各土層的樁側(cè)阻力特征值的取值，為樁基設計提供參考。

2）通過比較靜載試驗和經(jīng)驗公式所得結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)靜載試驗所得結(jié)果略低，究其原因，主要是在選取樁側(cè)摩阻力特征值時對于土體的取值區(qū)域較大，因此應盡量以實際靜載試驗結(jié)果為準進行樁基設計。

3）通過對比靜載試驗和經(jīng)驗公式計算結(jié)果，得出本工程的樁基為摩擦樁，樁基承載力主要由樁側(cè)摩阻力提供。