載體樁單樁豎向承載力學(xué)性能研究進(jìn)展

張學(xué)元， 肖成志， 王子寒

(1.河北工業(yè)大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 天津 300401； 2.齊齊哈爾大學(xué) 建筑與土木工程學(xué)院， 黑龍江 齊齊哈爾 161006)

1 研究背景

載體樁(原名復(fù)合載體夯擴(kuò)樁)是我國首創(chuàng)的一種由混凝土樁身及樁身以下載體共同承載的新型樁基礎(chǔ)[1]，因其具有承載力高、造價(jià)低等顯著優(yōu)勢而廣泛應(yīng)用于含素填土、膨脹土、淤泥類土、黃土等特殊工程地質(zhì)條件下的建筑工程、鐵路工程和輸變電工程中[2-3]。20余年來，載體樁已在我國20余個(gè)省、市、自治區(qū)成功應(yīng)用，適用范圍正逐漸擴(kuò)大，施工工藝也有了新的發(fā)展。然而其理論研究還不夠完善，在載體等效計(jì)算面積取值、單樁抗拔承載力計(jì)算及動(dòng)荷載作用下單樁豎向承載性能等方面的研究還有待深入。本文從載體樁的承載機(jī)理、單樁豎向承載性能、樁體沉降等角度對(duì)其研究進(jìn)展進(jìn)行介紹，并根據(jù)研究現(xiàn)狀的分析提出相關(guān)建議，為其進(jìn)一步研究提供借鑒參考。

2 載體樁施工工藝及承載機(jī)理

單樁豎向承載力的提高對(duì)于縮減工期、節(jié)約工程造價(jià)具有重要意義。增大樁徑或樁長雖能夠提高樁側(cè)摩阻力，但以樁身材料消耗量、工程造價(jià)的較顯著增加為代價(jià)；擴(kuò)底灌注樁、夯擴(kuò)樁雖能增大樁端阻力，但因樁端面積增大有限或夯擴(kuò)影響區(qū)域較小而未體現(xiàn)出較明顯的豎向承載優(yōu)勢。為此，在擴(kuò)底灌注樁、夯擴(kuò)樁的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)施工設(shè)備、施工工藝，增加夯擊能和填料，北京波森特巖土工程有限公司于1998年發(fā)明了具有增大樁端面積和改善樁端土體承載力雙重功效的載體樁[1,4]。

2.1 載體樁施工工藝的演進(jìn)

載體是載體樁最顯著的特征，通過柱錘夯擊成孔，孔內(nèi)分批次加入填料反復(fù)夯實(shí)，形成樁底以下依次為填料、擠密土體、影響土體的層層外擴(kuò)承載體，謂之載體。載體樁施工過程如圖1所示。最初的填料分為夯實(shí)填料和干硬性混凝土填料兩種類型。夯實(shí)填料能夠在擠密土體區(qū)域形成良好的透水通道，有利于擠密土體的固結(jié)，減少混凝土的用量，從而降低工程造價(jià)。實(shí)踐表明，樁身與載體之間的結(jié)合處是載體樁的薄弱界面，其結(jié)合程度將影響載體樁承載性能的發(fā)揮。楊啟安[5]、李世平等[6]針對(duì)載體樁施工質(zhì)量問題進(jìn)行了分析，結(jié)果表明填料控制不當(dāng)將導(dǎo)致土體隆起、樁身被拉斷、樁身與載體結(jié)合不良等問題。隨著工程實(shí)踐的探索和研究的深入，現(xiàn)階段載體填料已統(tǒng)一調(diào)整為水泥砂拌合物，以提高載體核心區(qū)域的抗壓強(qiáng)度。

圖1 載體樁施工過程示意圖[1]

載體施工完成后，需進(jìn)行樁身施工。最初樁身僅限于混凝土灌注樁，對(duì)于軟土地區(qū)，由于混凝土尚未凝固，拔管過程中易出現(xiàn)擠土效應(yīng)，影響成樁質(zhì)量。郭志勇等[7]對(duì)黃土地區(qū)載體樁進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)試樁承載力低于設(shè)計(jì)值，分析表明擠土效應(yīng)引起樁身縮頸，從而出現(xiàn)了加載后樁身的斷裂。鄧燕等[8]、張培成等[9]探索了PHC(pre-stressed high-strength concrete)管樁作為載體樁樁身在深厚軟土地區(qū)中的應(yīng)用，結(jié)果表明該樁型能夠顯著提高載體樁單樁豎向承載力，降低樁基沉降。目前，《載體樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 135—2018)[3]建議在含水量較高的軟弱土層中，優(yōu)先采用預(yù)制樁樁身，以減小因擠土效應(yīng)而對(duì)鄰樁產(chǎn)生的影響。

載體樁施工過程中通過柱錘下落將重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，動(dòng)能以波的形式在土體中傳播，促使土顆粒重新排列，從而實(shí)現(xiàn)土體的密實(shí)。柱錘在填料夯實(shí)的過程中，必然會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，若振動(dòng)強(qiáng)烈，將會(huì)對(duì)臨近建筑產(chǎn)生影響。李力[10]利用全自動(dòng)面波勘探儀和速度拾震器進(jìn)行了載體樁施工現(xiàn)場監(jiān)測。結(jié)果表明，錘擊所產(chǎn)生的振動(dòng)呈對(duì)數(shù)衰減，距離載體樁10 m以外的位置，施工振動(dòng)一般影響較小。近年來，隨著振動(dòng)沉管、靜壓、旋挖等成孔工藝的出現(xiàn)，進(jìn)一步提高了載體樁施工成孔的能力，拓寬了其應(yīng)用范圍[3]。

2.2 載體樁承載機(jī)理

載體填料經(jīng)柱錘的反復(fù)夯擊，實(shí)現(xiàn)了樁端以下3～5 m、橫向徑長2～3 m區(qū)域范圍內(nèi)土體的有效擠密，持力層承載力及其壓縮模量得以顯著提高[11]。相關(guān)研究表明[2-3,12]，豎向荷載主要通過樁端載體進(jìn)行傳遞，載體內(nèi)自上而下壓縮模量逐層降低的層層外擴(kuò)結(jié)構(gòu)，有利于應(yīng)力的逐層擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)了豎向荷載由樁身壓桿傳遞到樁端載體(可等效為擴(kuò)展基礎(chǔ))的線→面轉(zhuǎn)化傳遞路徑。其受力等效示意圖如圖2所示。

圖2 載體樁受力等效示意圖[12]

根據(jù)《載體樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 135—2018)[3]，采用如下方法估算載體樁單樁豎向受壓承載力特征值Ra(kN)。

Ra=fa·Ae

(1)

式中：fa為修正后的持力層承載力特征值，kPa；Ae為載體等效計(jì)算面積，m2。

載體作為載體樁的主要承載體，其承載能力與樁端土體物理力學(xué)性質(zhì)、Ae緊密相關(guān)。

被加固土層的選擇：載體所在的土層為被加固土層。最初的載體樁常限于以黏性土、粉土、砂土、碎石土、素填土、雜填土為被加固土層，經(jīng)過近年來工程實(shí)踐的不斷探索，被加固土層現(xiàn)已擴(kuò)展到濕陷性黃土、殘積土、全風(fēng)化巖等土層或巖層。

載體等效計(jì)算面積的取值：載體施工通常由三擊貫入度和填料量所控制。載體樁應(yīng)用初期，Ae的取值僅考慮了三擊貫入度、被加固土層土性這兩個(gè)主要影響因素，隨著工程資料的收集和載體樁施工成孔能力的提高，《載體樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 135—2018)中在Ae取值時(shí)除考慮上述兩個(gè)因素外，還考慮了樁徑的影響。同時(shí)，對(duì)于最初Ae取值偏于保守等問題亦進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。

3 載體樁的豎向承載性能

3.1 豎向受壓承載性能

樁基豎向受壓承載性能包括單樁豎向承載性能和樁身受壓承載性能兩部分。當(dāng)樁身受壓承載性能滿足要求時(shí)，單樁豎向承載性能則由樁-土間的側(cè)摩阻力和樁端阻力決定。目前，國內(nèi)對(duì)載體樁的相關(guān)研究已開展了20余年，國外主要針對(duì)擴(kuò)底樁進(jìn)行了相關(guān)研究。

(1)理論研究。羅明遠(yuǎn)等[13]假定載體樁Q-s曲線為雙曲線模型，理論求解后取s=60 mm對(duì)應(yīng)的荷載Q60為載體樁單樁豎向極限承載力。Zhao等[14]提供了一種綜合考慮樁側(cè)阻力和樁端阻力的載體樁單樁豎向承載力計(jì)算方法。周航等[15]將填料的夯實(shí)擠密過程簡化為球孔擴(kuò)張力學(xué)模型(如圖3所示)，分析了載體樁夯擴(kuò)過程中本構(gòu)參數(shù)對(duì)樁周土體強(qiáng)度、剪切模量、擠密擾動(dòng)區(qū)半徑的影響。結(jié)果表明：隨著參數(shù)M的增大，孔周2倍球體半徑a以內(nèi)的土體強(qiáng)度和剪切模量不斷提高，擠密效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，此范圍以外，土體強(qiáng)度和剛度隨M的增大而減小，擠密效應(yīng)逐漸減弱；孔周土體強(qiáng)度和剪切模量隨超固結(jié)比R的增大而增加，隨參數(shù)λ增大而減?。粩D密擾動(dòng)區(qū)半徑隨上述本構(gòu)參數(shù)的增加而減少。

圖3 載體球孔擴(kuò)張力學(xué)模型[15]

(2)工程測試。粉質(zhì)黏土地區(qū)載體樁復(fù)合地基試樁Q-s曲線呈緩變型，無明顯破壞特征，其承載性能優(yōu)于灌注樁[16-17]；對(duì)于膨脹等級(jí)為中等或中等偏弱的膨脹土地區(qū)，載體樁能夠減少地基膨脹變形，調(diào)整基底壓力，經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)于人工挖孔墩基礎(chǔ)[2]；軟弱土地區(qū)載體樁豎向極限承載力可達(dá)同條件下混凝土灌注樁的2倍以上，其側(cè)摩阻力與外荷載之比最大值未超過20%，以樁端載體承載為主[18]。

Liu等[19]對(duì)海洋沉積條件下長軸擴(kuò)底樁(樁長58 m)和普通長軸樁進(jìn)行了載荷試驗(yàn)研究，結(jié)果顯示：同條件下，普通長軸樁樁端阻力值為457 kPa，長軸擴(kuò)底樁樁端阻力值可達(dá)1 800 kPa以上，長軸擴(kuò)底樁極限側(cè)摩阻力同樣高于普通長軸樁。Zhang等[20]研究了孔內(nèi)深層強(qiáng)夯樁(down-hole dynamic compaction pile)對(duì)深厚濕陷性黃土的改善作用，現(xiàn)場測試結(jié)果表明：在合理的設(shè)計(jì)和施工條件下，該技術(shù)可以對(duì)50 m深度范圍內(nèi)的濕陷性黃土進(jìn)行夯實(shí)處理。Gao等[21]進(jìn)行的16根底端直徑為0.8～3.5 m、樁長為6.1～18 m的大直徑人工挖孔擴(kuò)底樁測試研究顯示：擴(kuò)底端提供的樁端阻力占極限荷載的65%以上，增加擴(kuò)底端直徑較增加樁徑對(duì)承載力的提高效果更為顯著。Kim等[22-23]針對(duì)韓國大量使用的PHC管樁及PHC管樁樁端焊接環(huán)形鋼板的EXT樁(extended end pile)測試分析表明：EXT樁的豎向承載力要高于PHC管樁20%以上，且能夠縮減工期，降低工程造價(jià)。

(3)數(shù)值模擬。有限元分析結(jié)果表明，載體樁樁側(cè)摩阻力與全部承載力之比不超過16%[24]，載體直徑對(duì)載體樁豎向承載性能的影響較顯著，載體樁受力形式為端承樁[25-26]；褥墊層可調(diào)節(jié)載體樁復(fù)合地基承載力，但應(yīng)注意其厚度的合理選取[27]。Kong等[28]運(yùn)用FLAC3D對(duì)擴(kuò)底楔形樁承載性能進(jìn)行了模擬研究，結(jié)果表明：擴(kuò)底楔形樁在抗壓、抗拉承載性能方面優(yōu)于楔形樁、普通樁，與擴(kuò)底樁承載性能相當(dāng)。

3.2 抗拔承載性能

拉力作用下，傳統(tǒng)的直桿樁依靠樁與樁周土間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生側(cè)摩阻力，其抗拔承載力計(jì)算可參照單樁豎向受壓承載力計(jì)算方法，通過對(duì)樁周側(cè)摩阻力進(jìn)行折減而獲得[4]。載體的存在使得載體樁抗拔承載性能不同于直桿樁，載體中具有膠凝作用的水泥砂拌合物能夠?qū)渡砼c載體相連，形成一個(gè)錨固于樁端的“混凝土板”，從而增大了樁端抗拔承載力?？紤]到載體的錨固作用及其以上一定范圍內(nèi)樁側(cè)摩阻力的增加，《載體樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 135—2018)參照擴(kuò)底樁抗拔承載力計(jì)算方法進(jìn)行載體樁抗拔承載力計(jì)算。

當(dāng)載體樁群樁呈非整體破壞時(shí)，可采用如下方法計(jì)算其基樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Tuk(kN)[3]：

Tuk=∑βλiqsikuili

(2)

式中：qsik為第i層土極限側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；ui為樁身抗拔破壞面周長，m；li為第i層土的厚度，m；β為考慮施工擠土后樁側(cè)摩阻力的提高系數(shù)，宜取1.05～1.15；λi為側(cè)摩阻力抗拔折減系數(shù)。

ui取值如圖4所示。圖4中D為等效直徑，m；d0為填料等效球體直徑，m；ΔS為計(jì)算半徑增量，m，取0.3～0.5 m。

圖4 載體樁受拔計(jì)算簡圖[3]

(1)抗拔承載性能表現(xiàn)。工程測試表明：載體樁單樁抗拔承載力顯著高于同條件下的直桿樁；設(shè)計(jì)荷載作用下群樁中的基樁相互影響較小，使得載體樁單樁和群樁上拔變形量較接近[4]。Yang等[29]進(jìn)行的風(fēng)化砂巖中擴(kuò)底短樁現(xiàn)場抗拔載荷試驗(yàn)表明：加載初期，上拔荷載由樁身和擴(kuò)底端共同承擔(dān)，當(dāng)樁身側(cè)摩阻力達(dá)到極限后，擴(kuò)底端繼續(xù)承擔(dān)荷載。極限狀態(tài)時(shí)，樁長分別為6、7 m的擴(kuò)底短樁樁端部分提供的抗拔承載力占比分別為54.9%、34.7%。Xu等[30]開展的粗粒鹽漬土中擴(kuò)底樁(belled pile)室內(nèi)拉拔試驗(yàn)結(jié)果表明：擴(kuò)底樁荷載-位移曲線呈現(xiàn)軟化特性，破壞前樁周地表隆起并呈圓形擴(kuò)展趨勢，破裂面從底部近似線性延伸到頂部，直至發(fā)生整體剪切破壞。Qian等[31]進(jìn)行的黃土邊坡(傾角為20°)條件下直形墩、擴(kuò)底墩抗拔承載性能現(xiàn)場測試研究表明：兩種墩體的荷載-樁頂豎向位移、荷載-樁頂水平位移曲線均經(jīng)歷了線性→非線性→線性3個(gè)階段，樁頂豎向位移、水平位移幾乎同步增長，極限狀態(tài)由樁頂水平位移控制；擴(kuò)底墩能夠同時(shí)提高樁體的豎向承載力和水平承載力。

(2)抗拔承載性能影響因素。室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果表明[32-34]：抗拔承載力主要由擴(kuò)底端周圍斜向延伸到地表范圍內(nèi)土柱體的抗剪強(qiáng)度所決定。隨著樁底端埋深的增加或埋深率(樁長與樁底端直徑之比)的增大，以擴(kuò)底端為“底”的土柱體高度增加，其范圍內(nèi)土體體積增大，從而表現(xiàn)出較明顯的抗拔承載力的提高；隨著直徑比(樁頂直徑與樁底直徑之比)或擴(kuò)底端傾角的增大，土柱體范圍將縮小，抗拔承載力逐漸降低。上述試驗(yàn)結(jié)論與Yang等[35]、Majumder等[36-37]模擬結(jié)果一致。

嵌巖擴(kuò)底樁現(xiàn)場抗拔載荷試驗(yàn)表明：增加樁徑較增加樁長對(duì)抗拔承載力的提高效果顯著，其荷載-上拔位移曲線可以采用雙曲線模型進(jìn)行擬合[38]；靜載作用下擴(kuò)底樁抗拔載荷試驗(yàn)Q-s曲線可分為初始線性、中間曲線和末尾線性3個(gè)階段，相應(yīng)的PFC2D數(shù)值模擬顯示：一旦荷載-位移曲線進(jìn)入中間階段，土體微裂隙將迅速開展貫通；增大樁底端直徑與樁頂直徑之比或增加埋深可以提高擴(kuò)底樁的抗拔承載力[39]。

《水利工程代碼編制規(guī)范》（SL 213—2012）在原有標(biāo)準(zhǔn)《水利工程基礎(chǔ)信息代碼編制規(guī)定》（SL 213—98）基礎(chǔ)上，進(jìn)行了幾方面修訂：一是將標(biāo)準(zhǔn)名稱由“水利工程基礎(chǔ)信息代碼編制規(guī)定”更改為“水利工程代碼編制規(guī)范”。二是在技術(shù)內(nèi)容上，調(diào)整了河流代碼的編碼規(guī)則；調(diào)整了堤防代碼的編碼規(guī)則；調(diào)整了灌區(qū)和水土保持工程的分類碼；修改了湖泊代碼的編碼規(guī)則；修改了水文測站代碼的編碼規(guī)則；修改了穿堤建筑物的編碼規(guī)則；將墑情測站代碼、地下水觀測井站代碼歸入水文測站代碼；將發(fā)電工程代碼更改為水力發(fā)電工程代碼，并修改了編碼規(guī)則等。

Moayedi等[40]針對(duì)松散砂土中的擴(kuò)底樁和多節(jié)鉆擴(kuò)樁(multi-belled pile)進(jìn)行了模型試驗(yàn)及有限元分析，結(jié)果表明：相比于擴(kuò)底樁，多節(jié)鉆擴(kuò)樁抗拔承載力未見明顯提高；相比于等截面樁，擴(kuò)底樁的豎向位移明顯減小，外擴(kuò)端距離地表越近，豎向位移減小效果越弱。Harris等[41]通過擴(kuò)底樁抗拔模型試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)松散砂土中擴(kuò)底樁抗拔承載力隨擴(kuò)底端下部傾角的增加而降低，而密實(shí)砂土中則呈現(xiàn)出隨擴(kuò)底端下部傾角先增加而后降低的變化規(guī)律。

(3)抗拔承載力預(yù)測。Bui等[42]運(yùn)用MATLAB中的ANFIS模塊，對(duì)432個(gè)擴(kuò)底樁樣本數(shù)據(jù)(其中300個(gè)樣本作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，132個(gè)樣本作為測試數(shù)據(jù)集)進(jìn)行了抗拔承載力預(yù)測，結(jié)果顯示ANFIS在擴(kuò)底樁抗拔承載力預(yù)測方面具有良好的可靠性。Moayedi等[43]在考慮擴(kuò)底端直徑、樁徑、擴(kuò)底端傾角、埋深率等主要影響因素的基礎(chǔ)上提供了一種優(yōu)化的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，以用于干燥砂土中擴(kuò)底樁抗拔承載力的預(yù)測。Honda等[44]對(duì)密實(shí)砂土中擴(kuò)底樁和多節(jié)鉆擴(kuò)樁抗拔試驗(yàn)進(jìn)行的二維離散元分析表明：上拔荷載作用下，擴(kuò)大頭附近土體首先豎向移動(dòng)，隨著樁土界面相對(duì)位移的出現(xiàn)，土體運(yùn)動(dòng)由豎直方向向水平方向略有傾斜，上拔位移引起的地表變形僅限于擴(kuò)大頭附近；基于土體運(yùn)動(dòng)的上限極限分析，提供了一種擴(kuò)底樁和多節(jié)鉆擴(kuò)樁抗拔承載力預(yù)測方法。此外，Kumar等[45]在基于有限元模擬砂土中擴(kuò)底樁抗拔承載性能的基礎(chǔ)上提供了一種擴(kuò)底樁抗拔承載力預(yù)測方程，經(jīng)與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證具有較好的擬合優(yōu)度。

綜上所述：載體的錨固作用使得載體樁抗拔承載力明顯高于同條件下的直桿樁，其抗拔承載力計(jì)算參照擴(kuò)底樁抗拔承載力計(jì)算方法，即在考慮底部區(qū)域樁身側(cè)摩阻力提高的前提下，分區(qū)段計(jì)算樁身抗拔破壞面的周長。目前，載體樁載體影響區(qū)段計(jì)算深度取值還較寬泛，抗拔破壞面周長范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)面積與載體等效計(jì)算面積間的對(duì)應(yīng)關(guān)系還有待探索，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的抗拔承載力預(yù)測模型還有待與實(shí)際工程對(duì)比驗(yàn)證。

4 載體樁的沉降

通過填料夯實(shí)、擠密土體，載體樁載體位置處已近似形成一個(gè)整體，受力時(shí)樁土共同變形，更接近實(shí)體深基礎(chǔ)的沉降形式。目前，視載體樁為等代實(shí)體深基礎(chǔ)，采用分層總和法計(jì)算其沉降量[3]。

監(jiān)測結(jié)果表明：載體樁復(fù)合地基工后沉降很小，不及總沉降的1/10；載體樁下臥層的壓縮變形量顯著高于加固區(qū)的壓縮變形量，是其沉降的主要原因[46-47]；樁帽的設(shè)置有利于荷載的傳遞，能夠減小載體樁沉降[48-49]。載體樁復(fù)合地基沉降預(yù)測方法中，雙曲線法的預(yù)測效果更理想[50]。沉降計(jì)算方法分析表明：Mindin法計(jì)算載體樁復(fù)合地基附加應(yīng)力值要小于Boussinesq法相應(yīng)計(jì)算值，壓縮模量修正后的Mindin法計(jì)算載體樁復(fù)合地基沉降量與測試值更接近[51]。

陳磊[52]、Li等[53]基于有限元模擬探討了載體尺寸、樁徑對(duì)載體樁沉降的影響。結(jié)果表明：增大載體能夠較顯著地減小載體樁沉降，而增大樁徑則沒有明顯的改善。Yao等[54]在考慮樁間應(yīng)力相互增強(qiáng)效果的基礎(chǔ)上，提供了一種擴(kuò)底樁群樁上拔荷載作用下的位移解析解。結(jié)果表明：隨著土體彈性模量、樁長和擴(kuò)底端直徑的增加，群樁位移將減??；位移與荷載近似成正比，與樁體橫截面面積成反比，這與沉降計(jì)算時(shí)沉降與附加應(yīng)力成正比的規(guī)律相似。

綜上所述，豎向荷載作用下，可按等代實(shí)體深基礎(chǔ)進(jìn)行載體樁沉降計(jì)算。Mindin解較Boussinesq解更適用于深基礎(chǔ)的應(yīng)力計(jì)算，限于Mindin解求解不便，Boussinesq解在工程應(yīng)用中更廣泛。目前載體樁沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)有限，加強(qiáng)載體樁沉降監(jiān)測，以驗(yàn)證載體樁沉降量計(jì)算時(shí)是否需要引入樁基等效沉降系數(shù)，以綜合考慮兩種應(yīng)力解的影響。

5 目前研究中存在的問題

載體作為載體樁的重要組成部分，是載體樁豎向承載性能不同于其他樁型的主要原因，目前對(duì)其研究還不夠深入，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

(1)多因素影響下載體等效計(jì)算面積的確定。相關(guān)性分析能夠定量地描述變量之間的相關(guān)程度，以《載體樁設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 135—2007)中4.3.2條文說明中提供的44個(gè)工程測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用SPSS軟件分析載體等效計(jì)算面積Ae與其影響因素的相關(guān)性，結(jié)果表明：Ae與fa的皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.505(P=0.001)，與三擊貫入度的皮爾遜相關(guān)系數(shù)為-0.798(P=0.001)，與樁徑的皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.313(P=0.039<0.05)，與樁長則沒有明顯的相關(guān)性。由此可知：三擊貫入度、fa、樁徑為Ae的3個(gè)主要影響因素。目前《載體樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 135—2018)提供的Ae僅考慮了三擊貫入度，被加固土層土性和樁徑的影響，尚未考慮持力層土性(影響fa的取值)的影響，當(dāng)被加固土層與持力層不同時(shí)，則不利于Ae的取值。

(2)上拔承載力計(jì)算時(shí)載體影響區(qū)段幾何參數(shù)的取值?？紤]到上拔時(shí)載體的錨固作用，目前，載體樁抗拔承載力計(jì)算參照擴(kuò)底樁抗拔承載力計(jì)算方法，分區(qū)段考慮樁身抗拔破壞面周長(圖4)，即載體影響區(qū)段抗拔破壞面周長取πD，非影響區(qū)段抗拔破壞面周長取πd。由此可見，等效直徑D范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)面積與載體等效計(jì)算面積、載體增強(qiáng)區(qū)段計(jì)算深度與樁基沉降驗(yàn)算載體等效加固深度(取為2 m)在取值上是有差異的，不利于同類計(jì)算參數(shù)的統(tǒng)一。

6 結(jié) 論

載體樁因承載力高這一顯著特征而得以較廣泛地應(yīng)用。目前，關(guān)于載體樁單樁豎向承載性能的研究已開展了一定量的測試研究工作，為了解載體樁承載性能奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)，在載體樁承載機(jī)理、變形沉降等理論方面的研究還有待加強(qiáng)，主要表現(xiàn)在：

(1)將載體等效為擴(kuò)展基礎(chǔ)的端承樁式受力體系為載體樁受壓承載力計(jì)算提供了理論計(jì)算依據(jù)。目前，載體等效計(jì)算面積取值時(shí)僅考慮了部分影響因素，尚未考慮持力層土性這一主要因素的影響，開展多因素綜合確定載體等效計(jì)算面積的相關(guān)研究還有待進(jìn)行。

(2)現(xiàn)階段，載體樁抗拔承載力計(jì)算參照擴(kuò)底樁抗拔承載力計(jì)算模型。限于載體為橢球體式樁端承載體，與擴(kuò)底樁樁端在形狀輪廓方面存在較明顯差異，上拔荷載作用下二者在樁端增強(qiáng)區(qū)段計(jì)算深度取值上的差異性有待研究，載體影響區(qū)段抗拔破壞面周長πD范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)面積與載體等效計(jì)算面積對(duì)應(yīng)關(guān)系有待探索；載體樁沉降計(jì)算時(shí)，是否需要考慮樁基等效沉降系數(shù)以進(jìn)行附加應(yīng)力計(jì)算值的修訂有待結(jié)合工程測試數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

(3)樁身與載體之間的可靠連接是保障載體承載性能充分發(fā)揮的一個(gè)重要因素，改進(jìn)現(xiàn)有水泥基填料配比、施工工藝以增強(qiáng)連接界面力學(xué)性能的研究有待開展；動(dòng)荷載作用下載體樁的承載性能及破壞機(jī)理有待研究。