大直徑樁承載力不需要土類、深度和尺寸效應修正

徐香軍　李玉芝

摘要 ：本文通過415組靜載試樁與原位測試或土工分析對比試驗資料，采用回歸統計等方法論證，認為大直徑樁的承載力按擴底直徑百分比控制沉降量法確定，不需經土類、濃度和尺寸效應修正。

關鍵詞 ： 大直徑 樁端阻力 側阻力 標貫擊數 回歸方程

一、前言

《建筑樁基技術規范》（JGJ94-94）規定：大直徑樁側阻、端阻要經尺寸效應系數修正，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。無粘性的砂碎石類土，將因應力釋放而出現孔壁土的松弛效應，導致側阻力降低，孔徑愈大，降幅愈大；對砂土、碎石土的側阻力、端阻力標準表是按土類分別給的?！督ㄖ鼗A技術規范》（DB21-907/96）規定，砂土、碎石土樁端單位承載力標準值的計算公式引進樁端下的承載力修正系數ηs。解釋說，這是既考慮到沈陽市的經驗，也適當照顧到人們的一些習慣劃分方法；94樁基規范規定，端阻力取值宜考慮樁端持力層的土的狀態及樁端進入持力的深度效應。

在編寫遼寧省《建筑地基基礎技術規范》過程中，根據大量靜載試樁與原位側試對比試驗資料的分析整理和回歸統計證明，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土類的修正

經全省247組砂土、碎石土靜載試樁端阻力與重型動力觸探錘擊數對比試驗資料做散點圖證實，各類砂土、碎石土的端阻力qpa與動探擊數N63.5的散點均勻分布在回歸直線上下兩側，端阻力的大小主要與土的密實度有關，而與土的名稱及顆粒組成無關。詳見圖1。

根據此經驗，無需再“照顧人們的一些習慣劃分方法”了。

三、承載力與進入持力層的深度和土的狀態關系

經驗證明，樁端阻力、側阻力大小與樁端進入持力層深度和土的狀態好壞存在密切關系，按動探擊數N63.5、液性指數IL和土的密實度建立的承載力表已將上述關系包含在其中了，再考慮屬于重復，反爾精度降低了。但樁端入土深度小于6.0m時，應按規范有關規定對樁端阻力進行調整。

原位測試擊數大小、靜探端阻力高低，已體現測試點位環境狀態，即土的密度狀態、液性狀態和上部土層（含持力層）壓力的約束作用。原位測試具有“模擬”靜載試驗性質，測試參數大小與測試點位土層的承載能力大小相對應，完全符合“作用力與反作用力相等”的基本原理。粘性土的液性指數大小不受所處環境影響。砂土、碎石土的密實度采用標貫擊數N或動探擊數N63.5查表確定，粉土的密實度也可采用原位測試法確定。就是取原狀粉土通過土工試驗確定密實度，由于土樣失去周圍土體的約束作用，土樣松弛了，使天然密實度降低，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相關表是在這種狀態下建立的，使用時狀態不變，等于孔隙比先后誤差抵消了。

四、樁周土側阻力不需經尺寸效應系數修正

根據遼寧省大直徑樁的建筑經驗，樁端入土深度一般在5～9米之間，去掉擴底高度和雜填土厚度，具有樁周土側阻力的厚度所剩無幾；加上大直徑樁擴底直徑較大，端阻力較高；沉降量較小，側阻力尚未完全發揮出來，屬于端承樁。為此，一般可將少許的側阻力做安全儲備用。側阻力修正無意義；94樁基規范規定粘性土、粉土尺寸效應系數為1，等于不修正。

五、端阻力亦不需經擴底直徑尺寸效應系數修正

根據94樁基規范的規定，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值等于一個固定值對應的荷載為單樁承載力；另一種方法是按沉降量s值等于擴底直徑某一百分比對應的荷載為單樁承載力。根據參編的遼寧省地基規范247組樁端砂土、碎石土靜載試樁的端阻力值qpa與重型動力觸探擊數N63.5對比試驗資料證實：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度增大而增大。按247組對比試驗資料，經回歸統計結果，回歸方程為：qpa=95.25+140.64 N63.5，相關系數r=0.8311。對方程質量鑒定結果，屬相關密切，高度顯著型，可以使用。前后兩種方法qpa取值的變化規律正好相反。所以按前者方法取qpa值要經樁端尺寸效應系數修正；按后者取qpa值規律正好相反，可以不修正。按前者方法取qpa值，對控制工程沉降量有利，但經修正后的qpa值，又失去了這一優越性；按后種方法qpa值，對控制工程沉降量不利，可通過設計調整，調整的原則，以主樓樁數較多的樁型為基礎，按建筑物基礎變形允許值為標準進行調整，當主副樓基礎變形超過標準時，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。有關試驗證明，砂石土地基在中心荷載作用下，主要產生壓密作用，同時也產生一定量的側向位移變形。樁端砂石土壓力分布規律，隨樁端尺寸大小在變化，擴底直徑由小到大，樁端壓力分布呈鐘形向馬鞍表轉變，即壓力由樁端底面邊緣大向平均分布轉變，這是按后者取值qpa變化規律的根本原因，合理，規范采用；按前者取qpa值，相關性較差，承載力相對較低，壓力分布無上述規律，規范不宜采用。要說成孔后能量失放，土層松弛了，前后者一樣，可以不作為比較條件。

經31個工程均為兩根靜載試樁資料統計結果，發現在建筑工號相同，樁端土一樣，原位測試擊數相等，樁端入土濃度基本一致的條件下，砂石土樁端阻力差Δqpa與擴底直徑差ΔD大小呈正比，其表達式為Δqpa=330+197ΔD；Δqpa值與密實度（以N63.5表示）增大而增大，呈指數曲線變化規律，其表達式Δqpa=79.123e0.124N63.5。

六、結束語

在編的遼寧省地基規范，大直徑樁端阻力特征值是按沉降量等于擴底直徑D，某一百分比對應的荷載取值，qpa與N63.5呈線性、連續性變化，具有精度高、方便使用的優點，其缺點是基礎設計時需要考慮沉降差的調整。

參考文獻：

[1]建筑樁樁基技術規范，北京，中國建筑出版社，1995.

[2]建筑地基基礎設計規范，北京，中國建筑出版社，2002.

[3]地基基礎，北京，中國建筑出版社，1978.