基于擠土效應影響下的樁基設計參數修正取值方法

戴安

（中建材巖土工程江蘇有限公司，江蘇 南京 211106）

0 引言

國內巖土工程勘察樁基設計參數取值方法包括經驗法、靜力觸探法和標貫成果估算法三種。其中經驗法及靜力觸探法獲取的樁基參數未考慮樁基礎型式采用密樁滿堂布置時， 由于擠土樁施工工藝引發(fā)群樁擠土效應對土層產生擠密、加固作用。

基于上述傳統密樁樁基基礎參數取值方法的問題，依托某工程，采用現場原位測試方法，分析對比樁基施工前后樁間土物理力學性質的變化，試圖提出樁基巖土設計參數數值在施工前后的增減比例，并結合樁基檢測進行驗證，為后續(xù)同類型工程項目提供經驗。

1 工程實例

1.1 工程概況

南京某新建酒店項目， 場地位于南京市棲霞區(qū)。 擬建酒店包括24~33 層塔樓及2~3 層裙房。 本項目選擇的樁型為預制樁。

該項目主樓位于10 m 挖深的深基坑中， 主樓基礎型式采用筏下預制樁基礎（預制樁為550 mm×550 mm 方樁）， 主樓區(qū)域采用Sa/d=4 的密樁布樁方式，樁間距均為4 倍樁寬。

1.2 勘探土層層位數據

勘探結果具體土層層位數據如表1 所示，各土層物理力學指標見表2。

表1 巖土體工程特性綜合評述一覽

表2 各土層物理力學指標

2 試驗原理及試驗布置

2.1 密布打入樁樁基設計參數修正取值方法試驗原理

結合巖土工程勘察階段、打樁結束后兩個時間段下采用原位測試數據進行對比，可修正巖土工程勘察階段提出的樁基參數，進而預測打樁后擠土效應影響下實際樁基參數發(fā)生的變化趨勢，得出密布擠土摩擦樁樁側極限摩阻力變化程度。

2.2 試驗方法及試驗布置

根據樁基布置圖及樁基施工方案，在密布擠土樁的主樓中心及四周布置若干靜力觸探測試點及鉆孔取土測試點。

3 測試結果對比及分析

基于本次靜力觸探試驗結果，匯總場地揭露各土層打樁前后fsi 及qci 的變化情況見表3。

表3 實測打樁前后各土層雙橋靜力觸探指標變化率一覽

4 試驗成果應用

4.1 修正參數的選用

樁基設計參數修正取值法步驟如表4 所示。

表4 密樁打入樁樁基設計參數修正取值法步驟

根據上述方法，得出各土層密布樁擠土效應修正系數，見表5。

表5 密布樁擠土效應修正系數

4.2 擠土效應修正后單樁豎向極限承載力

獲取擠土效應修正系數后可計算得出單樁豎向極限承載力。 計算公式見式（1）。

式（1）中：Qmax代表單樁豎向極限承載力標準值，單位為kN；l 代表單樁周長，單位為m；hn代表第n 層土層的厚度，單位為m；S 代表樁端橫截面積，單位為m2。 βik代表樁端持力層極限承載力綜合修正系數：

——在砂土中可取α=5.067（fsi）-0.45，在粉土及黏性土可取α=10.045（fsi）-0.55；α 代表各層土樁側極限摩阻力綜合修正系數：

——在砂土中可取α=3.975（qC）-0.25，在粉土及黏性土可取α=12.064 （qC）-0.35；fsi 代表各土層雙橋靜力觸探側阻力；qc代表雙橋靜力觸探端阻力。

5 樁基參數的精確性及其驗證

本工程的樁端持力層為③層粉質黏土，樁基的工藝性試樁檢測報告中3 根試樁均在加荷至4 800 kN 時發(fā)生樁頂沉降量>40 mm 的情況，達到了破壞性檢測要求。

根據樁基檢測結果計算對應檢測樁號的單樁極限承載力計算值數據如表6 所示。

表6 單樁豎向極限承載力計算對比

根據表6 可以得知，當采用單樁豎向極限承載力修正取值為4 000 kN 時， 樁端進入持力層的數據證明樁基設計參數經擠土效應修正后接近土的真實狀態(tài)。

6 結論

（1）密布打入樁擠土效應作用下，不同類型的樁間土層在打樁前后，擠土效應對較軟弱土層的椎尖阻力影響不明顯；在較硬土層中椎尖阻力呈變大趨勢，且土層本身越硬，椎尖端阻力在擠土效應影響下增大趨勢越明顯。 探頭側阻力存在如下規(guī)律：在較軟弱土的黏性土層中增大趨勢明顯；在較硬的粘性土層中呈變大趨勢稍小，而在粉砂層中增加趨勢較小。

（2）提出一種修正傳統單樁承載力參數的取值方法，分別使用雙橋靜力觸探方法測出打樁前后探頭端阻力與側阻力，再通過比較計算得出擠土效應樁側阻力修正系數λ、樁端阻力修正系數θ，具體取值可參照表5 密布樁擠土效應修正系數表中數值選用。 經過工藝性試樁的破壞性檢測后，驗證了文章提出方法的合理性和安全性。