深圳地區(qū)花崗巖地層鉆(沖、旋挖)孔灌注樁側摩阻力參數(shù)的取值探討

張欣海

(深圳市勘察研究院有限公司，廣東 深圳 518026)

1 前 言

樁的側摩阻力和端阻力是樁基設計的兩個重要巖土參數(shù)。國家規(guī)范《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2011、廣東省規(guī)范《建筑地基基礎設計規(guī)范》DBJ 15-31-2016、深圳市規(guī)范《地基基礎勘察設計規(guī)范》SJG01-2010對于樁基的設計計算公式相同，只是樁的側摩阻力和端阻力經驗值不同而已。

在深圳地區(qū)由于花崗巖分布面積廣、殘積土和風化層厚，大多摩擦端承樁以強風化花崗巖層作為樁端持力層。廣東省規(guī)范《建筑地基基礎設計規(guī)范》DBJ 15-31-2016規(guī)定花崗巖地層中的泥漿護壁鉆(沖、旋挖)孔灌注樁側摩阻力按軟塑黏性土(0.75

2 典型工程實例分析

在深圳后海、前海地區(qū)為填海造地地區(qū)，場地基巖為花崗巖地層，殘積土及風化層厚，工程樁大多采用摩擦端承樁，樁型為鉆(沖、旋挖)孔灌注樁。

2.1 實例1

深圳南山科技園某22層科技研發(fā)樓高度為 99.05 m，工程設計采用旋挖灌注樁，樁徑 1.0 m，樁端持力層為強風化花崗巖。現(xiàn)場進行了3根樁的靜載試驗。勘察報告提供的有關巖土參數(shù)及地層分布如表1所示。

設計要求的承載力、按照規(guī)范計算和實際檢測的3根樁的單樁承載力如表2所示。

注：表中側摩阻力()中數(shù)據(jù)為按廣東省規(guī)范DBJ15-31-2016表10.2.3-1備注5說明的取值，下同。

實例1樁的承載力情況 表2

注：規(guī)范DBJ15-31-2016計算單樁承載力為：Ra=u∑qsiali+qpaAp，下同。

由表2可以看出：

(1)設計值應該是按花崗巖側摩阻力不折減計算的，設計值大體為按規(guī)范計算值的90%；

(2)根據(jù)靜載試驗的結果，檢測值均低于設計值，檢測值只有設計值的0.73～0.96倍，也就是說設計值是偏大的。但若按規(guī)范DBJ15-31-2016花崗巖殘積土和風化層側摩阻力參數(shù)按軟塑黏土取值，樁的承載力則明顯低于實際檢測值，計算值只有檢測值的0.6～0.75倍。

(3)此例表明，靜載試驗的檢測值介于按花崗巖側摩阻力折減與不折減的規(guī)范計算值之間。

2.2 實例2

深圳南山某高架平臺全長718 m，高架平臺高 6 m，寬 20 m，場地位于深圳灣填海區(qū)，原始地貌單元為淺海漫灘，采用沖孔灌注樁基礎。本工程前期進行了3根試驗樁的靜載試驗，樁端持力層為全風化層、殘積土層。勘察報告提供的有關巖土參數(shù)及地層分布如表3所示。

設計要求的承載力、按照規(guī)范計算和實際檢測的3根樁的單樁承載力如表4所示。

實例2基樁設計參數(shù)及試驗樁位地層分布 表3

實例2樁的承載力情況 表4

由表4可以看出：

(1)設計值應該是按花崗巖側摩阻力不折減計算的，設計值大體為按規(guī)范計算值的83%～88%(2#樁設計值高出計算值)；

(2)根據(jù)靜載試驗的結果，除1#樁檢測值滿足設計要求外，2#、3#樁大大低于設計值，檢測值只有設計值的40%；也就是說設計值是明顯偏大的；但若按規(guī)范DBJ15-31-2016花崗巖殘積土和風化層側摩阻力參數(shù)按軟塑黏土取值，本來滿足設計要求的1#樁承載力計算值明顯低于檢測值，而2#、3#樁的承載力計算值仍大于實際檢測值1.4倍～1.6倍。

(3)此例表明，靜載試驗的檢測值1#樁接近不折減的計算值，2#、3#樁檢測值還低于花崗巖側摩阻力折減后的計算值。

2.3 實例3

深圳前海自貿區(qū)某項目擬建3棟150 m的高層建筑物，采用旋挖鉆孔樁，樁端持力層為塊狀強風化花崗巖。本工程一期進行了3根樁的靜載試驗檢測，檢測在基坑底進行。結果2根樁承載力達不到設計值。勘察報告提供的有關巖土參數(shù)及地層分布如表5所示。

設計要求的承載力、按照規(guī)范計算和實際檢測的3根樁的單樁承載力如表6所示。

實例3基樁設計參數(shù)及試驗樁位地層分布 表5

實例3樁的承載力情況 表6

由表6可以看出：

(1)設計值應該是按花崗巖側摩阻力折減后計算的(設計值略高于計算值可能與分析參考的鉆孔稍有差異有關)；

(2)根據(jù)靜載試驗的結果，除Q-45樁檢測值滿足設計要求外，Q-115、Q-157樁檢測值只有設計值的60%～68%，大大低于設計值；也就是說設計值偏大；

(3)此例表明，靜載試驗的檢測值Q-45樁接近折減的計算值，Q-115、Q-157樁檢測值只有花崗巖側摩阻力折減后的計算值的0.64倍～0.70倍。

3 問題分析

從上面3個實例，進一步歸納如表7所示。

3個實例對比說明 表7

表7的歸納分析表明：花崗巖側摩阻力折減了檢測還有不滿足設計要求的、折減了檢測值有明顯高于設計值的；花崗巖側摩阻力不折減也有檢測合格的。到底如何提供上述指標呢？

樁靜載試驗的曲線(如圖1～圖3所示)，可以看出，3個實例試驗曲線Q～s關系的變化基本相同；除試驗滿足設計要求的實例2的1#樁、實例3的Q-45樁外，都是在荷載超過一定值后變形增量迅速增加，達到終止試驗的標準。

圖1實例1靜載試驗Q-S曲線

圖2 實例2靜載試驗Q～S曲線

樁的低應變或超聲波、鉆芯法檢測表明，樁身完整性為Ⅰ級，樁底沉渣厚度滿足設計要求。這就說明樁的承載力未達到設計要求不是樁身質量的問題。圖1～圖3Q～s試驗曲線，除實例3的Q-157樁最后一級發(fā)生明顯陡降，取前一級載荷值為樁的承載力檢測值外，其他樁的試驗曲線基本為緩變型Q～s曲線，也可以說明不是樁底沉渣導致變形增加。筆者曾撰文分析[4]樁的端阻力的變化對樁的承載力影響是有限的，影響樁承載力的敏感因素是土層的側摩阻力。從表2、表4和表6也可以看出，按花崗巖地層的側摩阻力參數(shù)進行折減計算出樁的承載力大體為不折減的一半，說明花崗巖地層的側摩阻力參數(shù)對樁的承載力的影響是非常大的。

巖土參數(shù)側摩阻力最準確的是采用靜力觸探試驗，即使這樣，因為花崗巖地層的軟化作用，靜力觸探試驗的結果盡管較經驗值準確了，但也不一定能使樁的承載力的計算值與樁的靜載試驗檢測值相同或接近。何況在深圳前海、后海地區(qū)花崗巖地層埋深大、厚度大，靜力觸探試驗的深度也達不到如此深度。

樁的靜載試驗結果是評價樁承載力的直接指標，工程技術人員一般會以靜載試驗的結果去校核勘察報告提供的參數(shù)。從上述典型實例看，盡管有極少數(shù)樁花崗巖地層的側摩阻力參數(shù)不進行折減能達到設計值，但從工程安全角度考慮花崗巖地層的軟化、泥皮效應，對花崗巖地層側摩阻力進行適當折減應該還是需要的。問題的關鍵是按照規(guī)范DBJ15-31-2016給出的標準進行折減(即按照軟塑黏性土(0.75

勘察單位提供的花崗巖地層側摩阻力大多都是經驗值(規(guī)范查表而得)，不同的人經驗不同給出的參數(shù)可能不同。上述3個典型實例，相同地貌單元和地層結構勘察報告提供的參數(shù)并沒有太大差異，應該說是合理的，但靜載試驗的結果差異還是非常明顯。以靜載試驗的結果反算地層的側摩阻力，相同的地層其值也相差較大。

影響樁基承載力的因素很多，樁基縮徑、擴徑影響承載力的大小；同種樁型由于施工工藝不同、甚至施工班組不同都會對樁的成樁質量產生極大的差別。可以認為花崗巖地區(qū)鉆(沖、旋挖)孔灌注樁的承載力關鍵在于施工工藝，套管護壁或泥漿護壁以及泥漿的性能都會明顯影響樁的承載力。因此在深圳前海、后海地區(qū)，采用強風化或全風化層做樁端持力層的鉆(沖、旋挖)孔灌注樁，不同的項目、不同的施工工藝、甚至不同的施工班組施工的樁基進行靜載試驗的結果都不盡相同。因此勘察技術人員或審查師對花崗巖地層的鉆(沖、旋挖)孔灌注樁側摩阻力指標宜根據(jù)經驗總體把控，勘察報告所提參數(shù)僅供設計初步計算樁的承載力，無論多“精準”的取值可能由于施工工藝的不同都會導致樁的靜載試驗結果的差異。事實上，由于巖土的不均勻性、試驗的代表性以及計算承載力所參考鉆孔(地層)的準確性，都很難進行“精準”取值。為確保工程質量，在此類地區(qū)為提高樁的承載力一般需要采用后注漿技術提高樁的側摩阻力。

4 結 語

(1)深圳花崗巖地層分布區(qū)鉆(沖、旋挖)孔灌注樁側摩阻力參數(shù)因軟化作用、泥皮效應取值準確難度較大。但根據(jù)大量工程經驗對花崗巖地層樁側摩阻力參數(shù)進行適當折減是需要的；勘察報告提供的參數(shù)不能作為樁基設計的唯一依據(jù)，尚應通過樁的靜載試驗進行校核。

(2)由于巖土體的復雜性，巖土工程本身是一門經驗性很強的學科，勘察報告提供的鉆孔灌注樁側摩阻力參數(shù)一般是規(guī)范給定的經驗范圍值內的一個特定值。由于樁基施工工藝等不同靜載試驗的結果也會有較大差異。筆者認為勘察單位提供的參數(shù)只要在合理的范圍即可，可以認為樁基巖土參數(shù)不具有唯一性。