上海地區(qū)合理確定預(yù)制樁設(shè)計參數(shù)的探討-建筑論文

摘要：依據(jù)上海軟土條件的現(xiàn)狀，提出合理確定樁基設(shè)計參數(shù)時，應(yīng)綜合考慮多方面的因素。并從樁側(cè)摩阻力與樁端承載力的相互關(guān)系，樁端阻力與樁端附近土層、樁的休止期、樁徑等的關(guān)系進行詳細的分析論證。

關(guān)鍵詞：制樁設(shè)計參數(shù)、樁端阻力、相互關(guān)系

1、  前言

在樁基勘察報告中，需要提供相關(guān)土層的樁側(cè)摩阻力與樁端承載力，以作為樁基設(shè)計的依據(jù)。但在確定某土層的樁基參數(shù)時，如果只單一的考慮該土層本身的本性，要想提供可靠而相對準確的樁基設(shè)計參數(shù)是不可能的。

本文主要從地基土角度分析影響樁的支承能力的因素，認為在上海的軟土條件下合理確定樁基設(shè)計參數(shù)時，應(yīng)綜合考慮多方面的因素。

2、  樁側(cè)摩阻力與樁端承載力的相互關(guān)系

樁的荷載傳遞規(guī)律是樁側(cè)摩阻力先于端阻力發(fā)揮，但在樁的荷載傳遞過程中并不是樁側(cè)摩阻力先全部發(fā)揮，而后端阻力發(fā)揮，樁側(cè)摩阻力與樁端端阻力是發(fā)揮承載力中相互聯(lián)系相互影響的兩個部分，外部荷載逐漸增加的過程，既是樁側(cè)摩阻力自上而下逐層發(fā)揮的過程，也是樁端承載力逐漸發(fā)揮的過程。

根據(jù)前人的研究，樁側(cè)摩阻力在位移小于10mm時，就能充分發(fā)揮。其中，粘性土中位移約為5~7mm：砂土中約10mm。而發(fā)揮全部的樁端阻力需要較大的位移量，位移與樁端持力層和樁的直徑D有關(guān)，砂性土約為D/12~D/10,粘性土約為D/4。假定樁徑50cm的樁基，在砂性土中，位移4.2~5cm，粘性土中位移約為12.5cm，才發(fā)揮全部的樁端阻力。故樁側(cè)摩阻力總比樁端阻力先充分發(fā)揮。

對于緩變形的樁，試樁時一般取變形在40~60mm所對應(yīng)的荷載為極限承載力，此位移已遠超過達到土的抗剪強度峰值的位移。這時樁的摩阻力早已全部發(fā)揮，而當持力層為粘土時，端阻力可能尚未全部發(fā)揮，若要達到端阻力全部發(fā)揮，樁的位移量相當大，以致樁側(cè)土的抗剪強度已劇降在峰值以上，故樁的極限承載力相對較??；而持力層為較密實的砂性土時，當達到極限承載力時，樁側(cè)土的抗剪強度可能還處在穩(wěn)值段或下降不大，端阻力就已全部發(fā)揮，故樁的極限承載力相對較大。因此在確定樁的設(shè)計參數(shù)的取值時，應(yīng)考慮到樁側(cè)土和持力層的相互影響。

3、  樁端阻力與樁端附近土層的關(guān)系

樁端端阻力的確定不僅與樁端處的土層有關(guān)，還與樁端平面上下一定厚度的土層有關(guān)，勘察報告提供的各土層樁基參數(shù)及根據(jù)所提參數(shù)計算端阻力時，一般都難以反應(yīng)上述因素，只有在采用靜力觸探方法估算端阻力，計算樁端附近靜力觸探比貫入阻力平均值P_sb時， 才考慮了上述因素。

該方法是在樁端全斷面以上取d₁范圍內(nèi)的比貫入阻力平均值P_sb1,在樁端全斷面以下取d₂范圍內(nèi)的比貫入阻力平均值P_sb2。當P_sb1≤P_sb2時，P_sb＝（P_sb1+βP_sb2）/2;當P_sb1＞P_sb2時，P_sb＝P_sb2。。β為折減系數(shù)，根據(jù)P_sb2/ P_sb1值取0.5~1.0。

另外，由于深度效應(yīng)，樁端承載力與樁進入持力層的深度有關(guān)，當樁進入持力層深度不大時，樁端承載力隨著樁進入持力層深度的增加而線性增大。當達到臨界深度后，端阻力保持穩(wěn)定。臨界深度隨持力層的覆蓋壓力增大而減小。

報告中對確定的土層一般提供唯一的一對側(cè)摩阻力和端阻力參數(shù)，但也應(yīng)該考慮上述因素，對受上下土層影響較大的樁基持力層，可采用分段提供，對需要考慮深度效應(yīng)的持力層，可采用較大幅度提高樁側(cè)摩阻力的方法，達到體現(xiàn)端阻力隨深度線性增大的目的。

4、  與樁徑的關(guān)系

上海地區(qū)微型樁（小于0.3m樁徑的樁）的設(shè)計參數(shù)常在一般樁的參數(shù)基礎(chǔ)上折減，通常取8折與試樁結(jié)果較吻合。因此認為微型樁的設(shè)計參數(shù)需作適當折減是由于土對不同樁徑的樁有不同不過的摩阻力和端阻力。其實樁徑對預(yù)制樁的參數(shù)影響很小。唯有微型樁采用折減值與實際較復(fù)合，這種情況與樁端位于可塑性粘性土層且淺部地層大部分為淤泥質(zhì)土層時的土層情況相類似，實際上是因為微型樁的樁身和樁端大部分情況下均處于粘性土中的原因，粘性土中的參數(shù)應(yīng)在原習慣取值基礎(chǔ)上折減以與實際相符。

5、  與樁的休止期的關(guān)系

樁的承載力是以試樁結(jié)果為標準的，但樁的承載力是隨休止期的延長而增大。上海地區(qū)樁端位于第5層和第6層粘性土層中的樁尤其明顯，故樁的承載力也是個相對的變值。按規(guī)范，砂性土中樁的休止期為2周，粘性土中休止期為28天。但多個工程的試樁結(jié)果表明：粘性土中休止期為28天。但多個工程的試樁結(jié)果表明：粘性土中休止期為28天時樁的承載力遠未達到其最后能達到的穩(wěn)定值，即使采用規(guī)范中參數(shù)的下限值并稍作折減，也超出28天時的試樁值。故采用28天試樁值作為設(shè)計根據(jù)，過于保守，其28天的試樁值與其穩(wěn)定值的比值大大小于休止期為2周的砂性中試樁值與其穩(wěn)定值的比值。28天試樁所得承載力僅為一般經(jīng)驗估算值的70%~80%，當樁側(cè)以軟粘性土為主，且粘性土較大時，其比率更低，甚至僅為50%~60%。休止期需達到約45天，才與估算值接近。

因此，應(yīng)盡量延長在粘性土中樁的休止期，使樁的載荷試驗結(jié)果接近樁的實際穩(wěn)定值。在粘性土中，應(yīng)充分考慮粘性土受擾后強度隨時間增長的效應(yīng)遠大于砂土，28天休止期遠未達到穩(wěn)定值，宜采用45天休止期。如將28天試樁結(jié)果估算樁的實際穩(wěn)定值，宜乘以相應(yīng)的修正系數(shù)。受現(xiàn)有試樁休止期標準的限制，應(yīng)在勘察成果上闡明。

6、  結(jié)論

各土層的樁側(cè)摩阻力系數(shù)除考慮本身土性外，還應(yīng)考慮樁側(cè)土和持力層的相互關(guān)系；樁端端阻力除考慮持力層本身土性外，還應(yīng)考慮持力層厚度及下臥層的影響，為提高樁側(cè)阻力和端阻力的發(fā)揮，樁端應(yīng)盡量置于相對較硬的土層，且深入持力層一定深度，可適當提高持力層的樁側(cè)摩阻力參數(shù)，以體現(xiàn)樁的臨界深度的影響；在工程上樁的設(shè)計參數(shù)可不考慮樁徑的影響，宜采用適當降低軟粘性土的參數(shù)，提高中密以上粉性土和砂性土的參數(shù)，以統(tǒng)一微型樁和一般樁的設(shè)計參數(shù)；應(yīng)充分考慮粘性土受擾后強度隨時間增長的效應(yīng)，根據(jù)上層組合對樁基參數(shù)相應(yīng)浮動。