大直径灌注桩承载力试验及分析

大直径灌注桩承载力试验及分析

摘要：通过静载荷试验，得出单桩的极限承载力。将试验得到的极限承载力与建筑桩基技术规范JGJ94-2008中大直径桩极限承载力的计算公式计算得出的极限承载力进行对比，分析产生偏差的原因。总结出一种符合邯郸地区土层的计算方法。

关键词：大直径灌注桩 载荷试验 单桩承载力 对比分析

就目前来说，确定单桩承载力最直接、有效的方法是做单桩承载力试验，但由于影响单桩承载力的因素较多，如：桩长、桩周岩土层的物理力学性能、桩径、施工条件和质量等，使得同一场地的静载试验得出的P-S曲线也可能大不相同[1]。因此，通过试验得出的单桩承载力与理论计算得出的结果进行比较，分析产生偏差的原因。

工程概况

本工程位于邯郸市南环附近。

根据钻探揭露地层，在勘探深度范围内，场地地层为冲洪积作用形成，由第四纪全新世新近沉积土组成，按其岩土工程特征，自上而下可分为以下几层：

本次试验只对单根桩进行单桩载荷试验，反力系统采用堆载（由1 m3的混凝土块150块堆成）。设计桩径 800m m，成孔桩径800m m，桩长 13m，埋入地层 13.8m，桩顶标高为-0.800m。试桩荷载要求达到1600kN。

1、试验情况

1.1试验目的及内容

钻孔灌注桩试验主要确定单桩承载能力，把试验得出的单桩承载力与理论计算的结果进行对比分析。

1.2试验方法

(1) 静载荷试验采用慢速维持荷载法，遵循《建筑桩基检测技术规范》JGJ106-2003标准。

(2) 加载分级：每级加载为要求加载最大荷载的1/ 10。分级如下：

(3) 终止加载条件：

①单桩总的沉降量已经超过40mm。

②荷载已经加到1600KN。

(4)加载下级荷载的条件：

①沉降量不超过0.1mm/ h。

②某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。

(5) 沉降测读时间：

①加载：每级荷载施加后按第5、15、30、45、60分钟测读桩顶沉降量，以后每隔30分钟测读一次。当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时方可施加下一级荷载。

②卸载：每级荷载维持一小时，按第5、15、30、60分钟测读桩顶沉降量后即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为2小时，测读时间为第5、15、30分钟，以后每隔30分钟测读一次。

(5) 为能较好地反映卸荷路径规律，以适当的卸荷等级，分5级卸荷.

2、数据分析

2.1试验数据

试验数据整理如下：

1数据汇总表

2.2数据分析

通过数据整理出桩的Q~S曲线、S~lgt曲线和S~lgQ曲线如下：

图1 静载荷试验Q~S曲线图2 静载荷试验S~lgt曲线

图3 静载荷试验S~lgQ曲线

单桩竖向抗压极限承载力Qu可按下列方法综合分析确定：

①根据沉降随荷载变化的特征确定，对于陡降型Q-S曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。[3]

②根据沉降随时间变化特征确定，取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。

根据这两个条件确定的单桩竖向抗压极限承载力Qu均为1280KN。

3、理论计算

根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，确定大直径桩单桩承载力标准值时，可以按下式计算：

[2]

——桩侧第i层土极限侧阻力标准值。

——桩径为800mm的极限端阻力标准值。

、——大直径桩侧阻力，端阻力尺寸效应系数。

——桩身周长为2.5m。

——桩端面积为0.5m2

——桩周第i层土厚度。

由《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008。5.3.5-1，5.3.6-1,5.3.6-2图表可查得上述各参数，见下表：

使用上述公式计算如下：

=2.5*(20*0.2+42*3.2+38*0.5+42*3.1+54*1.5+68*4.5)+900*0.5

=2.5*674.6+450=1686.5+450=2136.5（KN）

4、对比分析

通过试验检测，画出各种曲线，然后求出的极限承载力为1280KN，而通过《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算出来的极限承载力为2136.5KN。显然两者是不符的。分析产生这种差距的原因：

(1)、利用规范选取图层参数时的误差，比如：第二层粉土，e=0.854，而qsik取值范围为42-62。不同的人取值不一样，取值不一样将直接导致计算结果的大小不一样。所以各个参数的取值都将会发生变化，最终结果必将不同，这个也是人为难以控制的误差。

（2）、计算和试验实测出来的结果产生差异过大的最主要原因是：邯郸地区土层上部新近沉积土（Q42）。规范中的qsik的取值没有考虑新近沉积土的问题，直接认为土层均为老沉积土，就是已经固结完全的土层。所以利用勘察报告里给出来的e0、Il直接查规范选取极限侧阻力标准值是不合理的。

（3）、对邯郸地区土层上部新近沉积土（Q42）利用土层参数选取规范中的qsik时取最小值的一半，而Q41以下的土层直接取qsik，另外不计极限端阻力。计算如下：

5、结论

通过上述分析可以得出：

（1）、用改进的计算方法进行计算，结果和试验实测结果几乎相同。

（2）、对邯郸地区土层上部新近沉积土（Q42）利用土层参数选取规范中的qsik时取最小值的一半，而Q41以下的土层直接取qsik。极限端阻力可忽略即可。

参考文献

[1] 龙锦秀.嵌岩灌注桩竖向静载试验研究[J].山西建筑.2006,32(3)。

[2] JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[M].

[3] JGJ106-2003，建筑基桩检测技术规范[M].

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。