淺談雙橋靜力觸探試驗在估算單樁承載力的應用

邢寶恩

（江門市建筑設計院有限公司　廣東　江門　529000）

淺談雙橋靜力觸探試驗在估算單樁承載力的應用

邢寶恩

（江門市建筑設計院有限公司廣東江門529000）

通過本文通過江門市荷塘鎮某公司廠區樁基設計實例，利用雙橋靜力觸探試驗估算單樁承載力，并結合單樁承載力的靜載荷試驗資料，總結該地區采用雙橋靜力觸探來判定小直徑樁的單樁豎向承載力，為在今后樁基檢測工作積累一定的經驗。

雙橋靜力觸探試驗；單樁豎向極限承載力估算；預應力管樁；探頭平均側阻力；樁端平面上；下探頭阻力

1　概況

江門市荷塘鎮某公司廠區位于珠江三角洲沖積平原區，場地分布的軟弱或較軟弱土層厚度較大，設計采用預應力管樁基礎，樁長18.0～25.0m，樁徑為φ300。針對擬建廠房基礎的要求，需要估算預應力混凝土管樁單樁承載力等問題，本次勘察工作的重點是通過雙橋靜力觸探試驗成果對預應力混凝土管樁單樁承載力進行估算。

2　靜力觸探的基本原理

靜力觸探（見圖1）是一種應用比較廣泛的原位測試技術，利用貫入裝置——觸探機在準靜力狀態下（相對動力觸探而言，沒有或很少沖擊荷載），將一個內部裝有傳感器的觸探頭以一定的速率勻速壓入土中（見圖2），由于地層中各土層的軟硬不同，探頭所受的阻力也不一樣，傳感器將這種大小不同的貫入阻力通過電信號輸入到記錄儀表記錄下來，再通過貫入阻力與土的工程特征之間的定性關系和統計相關關系，繪制成依深度而定的觸探曲線來實現取得土層柱狀圖、提供土性參數、選擇樁尖持力層和預估單樁承載力等巖土工程地質勘察目的。

圖1　

靜力觸探是應用最廣的一種原位測試技術，這與它明顯的優點有關：①兼有勘探與測試雙重作用；②測試數據精度高，再現性好，測試快速、連續、效率高、功能多；④采用電子技術，便于實現測試過程自動化。靜力觸探可直接在現場連續、快速、精確測得各土層的貫入指標，掌握各土層的原始狀態下有關物理力學性質。在因地基豎向變化較復雜，用一般常規勘探手段不可能大密度取土樣或測試來查明土質變化的情況下，以及在飽和砂土、高靈敏度的軟粘土層中鉆探取樣難以大道技術要求或無法取樣的情況下，則靜力觸探能連續壓入測試來解決上述問題。

圖2　

靜力觸探技術應用很廣，主要為以下幾方面：①劃分土層；②求取各土層工程性質指標；④確定地基承載力；⑤確定樁基參數。由于雙橋靜力觸探機理與靜壓沉樁相似，所以運用雙橋靜力觸探的錐尖阻力與側壁摩阻力數據確定樁端持力層及樁基參數有著明顯的優越性，在樁基勘察中應優先采用。

3　單樁豎向承載力的估算

根據現行的行業標準《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）規定，一種是按照土的物理指標與承載力之間的經驗關系確定單樁豎向承載力，即本規范中5.3.5條；另一種是按照原位測試試驗成果得出的錐尖阻力和側壁摩阻力來確定單樁豎向承載力，即規范中5.3.4條。

3.1經驗參數法

當根據土的物理指標與承載力參數之間的經驗關系確定單樁豎向極限承載力標準值，宜按下式估算：

式中：Quk——單樁豎向極限承載力標準值（kN）；

qsik——第i土層樁側的摩阻力特征值（kPa）；

qpk——樁端持力層端阻力特征值（kPa）；

u——樁身截面周長（m）；

li——第i土層的厚度（m）；

Ap——樁身截面積（m2）。

3.2雙橋靜力觸探法

雙橋靜力觸探試驗可以看作為一小直徑樁的現場載荷試驗，根據《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）中5.3.4條，當根據雙橋探頭觸探資料確定混凝土預制樁單樁豎向承載力標準值時，對于粘性土、粉土和砂土，如無當地經驗時可按下式計算：

式中：Quk——單樁豎向極限承載力標準值（kN）；

fsi——第i層土的探頭平均側阻力（kPa）；

u——樁身截面周長（m）；

qc——樁端平面上、下探頭阻力，取樁端平面以上4d（d為樁的直徑或邊長）范圍內按土層厚度的探頭阻力加權平均值（kPa），然后再和樁端平面以下1d范圍內的探頭阻力進行平均；

α——樁端阻力修正系數，對粘性土、粉土取2/3，飽和砂土取1/2；

li——樁穿越第i土層的綜合厚度（m）；

βi——第i層土樁側阻力綜合修正系數，按下式計算：粘性土、粉土：βi=10.04（fsi）-0.55；砂土：βi=5.05（fsi）-0.45；

Ap——樁端面積（m2）。

4　工程實例

本次勘察，在已施工的控制性勘探孔附近布置了10個雙橋靜力觸探孔。采用雙橋靜力觸探儀進行現場試驗，并結合鄰近控制性勘探孔柱狀圖進行土層分層，確定各土層的力學性質指標，其中SQ1孔的雙橋靜力觸探曲線詳見圖3。

圖3　

通過對試驗成果資料的整理分析，分別采用經驗參數法和雙橋靜力觸探法進行單樁承載力的估算，并與樁基靜載試驗結果進行比較，其結果詳見表1。

廠區建筑物φ300基樁單樁承載力估算值與靜載試驗實測值比較詳見表2。

5　分析與總結

場地位于珠江三角洲沖積平原區，上部為第四系沖、殘積土層，下部為寒武系混合巖。場地地基巖土層由上至下強度逐漸增大，有利于靜力觸探試驗的數據采集。

表1　

表2　

雙橋靜力觸探試驗是通過錐頭對土的刺入破壞獲得錐尖上、下探頭阻力，并通過錐側壁摩擦獲取探頭平均側阻力，而預應力混凝土管樁則是通過刺入破壞及擠土，樁底豎向壓縮，樁側側向擠壓摩擦，從而獲得較高的單樁承載力，因此，雙橋靜力觸探機理與沉樁相似。

通過上述試驗結果的比較，經驗參數法取值均小于靜載試驗值，從安全角度考慮是正確、安全的，但同時也造成了不必要的浪費；而采用雙橋靜力觸探法估算單樁豎向極限承載力標準值則與靜載荷試驗結果比較接近。

6　結語

根據上述工程實例可以看出，經驗參數法得出的單樁承載力結果偏于保守，與靜載試驗誤差相對較大，不能充分利用樁基的承載能力；而采用建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）中的雙橋靜力觸探法估算預應力混凝土管樁單樁豎向極限承載力標準值時雨靜載荷試驗實測值基本接近，安全實用，能較充分地發揮樁基的承載能力。

預應力管樁單樁豎向極限承載力估算時應以雙橋靜力觸探原位測試法為基準，既能確保工程安全，又可盡可能的接近實際承載力，具有很好的工程實際意義。

[1]《巖土工程勘察規范》.

[2]《建筑樁基技術規范》（GJ94-2008）.中國建筑工業出版社，2008.

[3]工程地質手冊（第4版）.中國建筑工業出版社，2008.

[4]《靜力觸探技術標準》（CECS04：88）.中國標準出版社，2009.

[5]《巖土工程儀器基本參數及通用技術條件》（GB/T15406-2007）.中國標準出版社，2007.

TU473.1

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2015-4-28