浅论桩基承载力确定方法

浅论桩基承载力确定方法

史纪亮 陈高伟

临沂市青啤地产有限公司 山东临沂 276000

摘要:随着时代的发展，我国高耸建筑、大跨度建筑决定而起，深基础得到了广泛的应用，本文就桩基承载力的确定方法进行了简单的阐述。

关键词:桩基 承载力 确定方法

1 概述

桩基础属于深基础的一种,当天然地基上的浅基础承载力不能满足要求，或基础的沉降量过大,或者地基的稳定性不能满足建筑物的规定时,宜采用桩基础。桩基础相对于其他基础有承载力高,基础沉降量小、均匀,沉降速率小，能够承受竖直荷载、水平荷载、向上的拔力，也能够承受动力荷载的作用。但相对于浅基础施工时间较长，需要的施工机械多，施工要求高。

桩基在桩顶荷载的作用下,桩身横截面产生竖向力及竖向位移,桩身受桩周土的摩擦力的影响。在竖向力不太大时,以桩身上段受摩擦力为主,当竖向力达到一定的程度时,桩端的承载力才开始明显表现出来。当桩数较多、桩长较长、桩的排列较疏时,桩承台下的土参与承载,故桩基的承载力是由桩身与土或岩的摩擦力、桩端的支承力、桩承台土阻力(视桩及承台下土质而定)共同作用的结果。当桩侧土层有相对于桩身有向下的位移时,土层对桩身的摩擦力是向下的,即为负摩阻力，而这是对桩的承载力不利的。

2 桩基承载力确定的方法

2.1高应变检测法

高应变检测法^[1]是一种对单桩承载力和桩身的完整程度进行检测的方法，其原理为检测时在桩的顶部用重锤加载一个冲击力，冲击力使桩体产生一个向下的贯入度，这个贯入度的通常在2mm以上，通过检测仪器测得桩身的质点应力和加载速度的关系，通过波动理论来进行分析检测的结果，当同重锤击打桩的顶部时会使桩-土产生位移，这个位移能够激发桩的侧阻力和桩的端助力，桩的运动方向有向上和向下之分，通常认为把桩体的受压为正，受拉为负，向下运动为正，向下运动为负，由于应力波在桩身的传播途径复杂，所以把桩身的应力波分为上行波和下行波两种，应力波能够使桩产生运动，下行波的运动方向与规定的方向一致，在下行波的作用下桩体向下移动及产生压力，而负的作用力是桩体向上移动，上行波与下行波相反，最后通过数据采集仪器来测定位移、力、冲击波的速度曲线来确定单桩体的极限承载力和桩身的完整性。

高应变检测法由于检测速度快、过程简单、检测周期低、节约成本等优点在工程中被广泛应用，迄今为止在工程领域高应变检测法主要运用的方法有CAPWAP法、Caswe法、波动方程法及波形拟合法，上述四种方法都可得出单桩的极限承载力，是通过分析力波和速度但得出的结果，得出的结果只提供参考，由于实际的土体是各项异行的，高应变检测法还有待进一步的提高。

2.2原位测试法

原位测试法^[2]是自然土体的条件下进行桩体承载力的检测,原位测试法相比于室内试验，由于没有经过开挖保持了土的原始应力状态，能更好的反应桩体工作时的实际状况，原位测试法主要有静力初探、旁压试验等。

1. 依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008规定当采用单桥探头进行确定桩体的极限承载力时可按照下述公式进行计算：

(2-8)上式中： -分部位桩体的总的极限侧阻力和总极限端助力标准值；

-桩身周长；

-静力初探比值估算的第 层土体的极限侧阻力；

-桩周第 层土体的厚度；

-桩端阻力修正系数；

-静力初探比贯入阻力标准值；

-桩端面积；

当采用双桥头确定单桩在粉土、黏土、沙土中极限承载力时可按照下述公式进行计算：

（2-8）

上式中： -第 层土的探头的平均阻力；

-桩端平面上、下探头的阻力；

-桩端阻力修正系数；

-第 层土桩侧阻力综合修正系数；

2.3 osterber测桩法

Osterber测桩法^[3]是一种比传统测桩方法更为先进确定桩基承载力的检测方法，其检测原理为是预先在桩体的底部设置一个比桩体直径稍小的且可以上下移动膨胀的压力室，在做桩基竖向承载力试验时需要给压力室加压，让桩体同时获得向上移动的推力，桩体的端部获得向下的压力，在测桩尖位移和桩身位移时分别采用独立的测量装置，这两个装置分别测得桩尖向下的位移和桩身向上的位移，能够分别测量出桩尖和桩身的位移关系，通过相应的位移关系来确定桩体的极限承载力是否满足要求，Osterber测桩法与静载测桩法相比及经济又高效，Osterber测桩法是利用桩体的自重和侧摩阻力来作为反锚力，可以得出相对较高的试验荷载，Osterber测桩法目前在美国、英国、日本等国家在实际工程中被广泛应用，可对直径约为2m的大直径桩的极限承载力进行测量，测得的最大承载力约为60MN,其他测桩极限承载力的方法很难达到。

2.4经验公式法

经验公式的形式与理论公式相同,所不同的是桩底阻力和桩侧摩阻力的经验值为静载试验资料和地区实践经验,通过各种方法整理、统计和分析后得出的。国内外计算桩承载力的经验公式很多,但未必能对具体桩提供准确的承载力值。仅为初步设计阶段参考。

由于我国桩基的大量应用,桩的承载力的检测方法也迅速发展。桩的静荷载试验是公认的检测桩基承载力的可靠方法,是各种动测法的对照标准。但桩的静载试验费时、费力、费用高,做不到随机抽检,检测桩数也不可能太多,对整个基础工程不能进行概率统计分析,所以静载试验的代表性不高。动力测桩方法简便、快速、技术先进,是一种实用的近似方法,但其适用范围是有限的，可靠性还有待进一-步提高。间接法- -般比直接法要简单,省钱、省时、省力,不过有些经验公式区域差异较大,理论体系还不是很完善,假定条件较多,故间接法精确性有待提高,通常主要在初步设计阶段作为估算承载力的手段。

2.5静荷载实验法

由静荷载试验确定单桩承载力,由于是通过现场的测试，所以可靠性较高。进行静载试验时,如是挤土桩(沉管灌注桩、预制桩)，应在打桩后隔一段时间才进行,因为打桩时产生的土中孔隙水压力有待消散,而且打桩时土体的扰动对桩身的承载力也会造成影响,需要时间部分恢复。故在桩身达到设计强度时,试桩时间在砂土中不小于10d,在粉粘土中不小于15d,在饱和软粘土中不小于25d。 在同一条件下,静载桩数不宜小于总桩数的10%且不应少于3根。加载装置及加荷速度见“规范"(JGJ94-94)附录C。

在“规范"(GB 50007 - 2002)中，如测得的静载值极差小于30%时,以静载值的平均值作为单桩竖向极限承载力,极限承载力除以安全系数2.0,则为单桩竖向承载力特征值。

结论：

桩基承载力设计值的确定关键是确定桩基承载准值，而桩基承载力值的确定又是根据不同的桩基类别按高应变检测法、原位测试法、osterber测桩法、经验公式法、静荷载实验法各种不同的方法来确定。因此,在需要确定桩基承载力时，先要根据建筑物类型、破坏后果来确定桩基的类别(一、二、三类),由此来决定采用哪一种方法来确定桩基承载。

参考文献：

[1] 周东泉主编，基桩检测技术[M].北京:中国建筑工业出版社，2010

[2] 黄强，鎏金砺.建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[M].中国建筑工业出版社，2008

[3] 黄锋，刘朝钢，李广信，吕禾.桩承载力确定方法的探讨[J].清华:清华大学学报(自然科学版),1998,(01):30-34

作者简介：通讯作者：史纪亮（1988-），主要从事房地产开发事业.E-mail：1002835726@qq.com