環梅山灣地區大直徑鉆孔灌注樁的承載性狀研究

汪瑋昕 華東

摘? ?要：基于環梅山灣海堤改造提升工程（西段）大直徑鉆孔灌注樁基樁高應變檢測報告，分析得出寧波北侖沿海區域大直徑鉆孔灌注樁在加載過程中端阻力和側摩擦力的分布規律及極限狀態下的尺寸效應系數。在研究環梅山灣海堤改造提升工程（西段）6根大直徑鉆孔灌注樁的受力特點及荷載傳遞規律，得到端承樁在極限狀態下樁側摩擦阻力和樁端阻力尺寸效應系數。檢測結果研究表明：通過對灌注樁的的荷載-沉降曲線進行分析，端樁尺寸效應系數與《公路橋涵地基與基礎設計規范》中經驗公式的計算結果對比與實測值存在差異。

關鍵詞：鉆孔灌注樁? 大直徑? 環梅山灣? 高應變? 經驗公式

在對各種研究成果的分析中筆者發現不同土質對于大直徑灌注樁的受力特點和傳遞規律都有較大的不同，通過對環梅山灣海堤改造提升工程（西段）中的4根大直徑灌注樁的高應變實驗結果進行分析，對樁側摩擦力和端樁阻力進行研究，對端樁阻力尺寸效應系數的取值于經驗公式進行對比，為北侖地區大直徑灌注樁的建設提供參考。

1? 工程概況

1.1 工程地質概況

本場地根據寧波工程勘察院提供的《巖土工程勘察報告》，試驗長度范圍內自上而下場地工程地質及主要特征值如表1。

1.2 橋梁概況

3號橋橋梁類型為簡支梁橋，跨徑布置采用3m×11m，上部結構采用60cm厚C50預應力混凝土板梁蓋梁式橋臺，采用單排φ1000mm鉆孔灌注樁基礎，橋梁設計基準期100年，主體構件50年，伸縮縫15年，板式橡膠支座15年，欄桿15年。

橋梁安全等級：一級。

抗震設防烈度：7度（地震動峰值加速度統一按0.12g）;橋梁抗震設防分類：丁類;抗震設計方法：B 類;抗震設防措施7度。

橋梁工作環境：上部結構II類，下部結構III類。

2? 試驗方法及儀器設備

本次基樁高應變動測采用中華人民共和國行業標準《建筑基樁檢測技術規范》[1]作為檢測依據。

檢測方法：采用CCWAPC波動方程擬合法。

假定樁為一維彈性桿，通過重錘錘擊樁頭，產生沿樁身向下傳播的應力波同時使樁和土發生一定位移，利用對稱安裝于樁頸兩側的加速度傳感器和應變計接受該截面處樁身質點的加速度和應變過程曲線，并傳輸給RS-1616K（S）型樁基動態測量儀進行數據處理和存貯?，F場數據采集完成后，再將采集到的信號運用CCWAPC程序進行擬合分析計算。

計算方法：先假定一個樁土模型，運用波動理論方程進行數值計算，根據比較計算數值和實測結果，調整后得到新的樁土模型，在進行數值計算——反復擬合，直至計算數值與實測結果兩者充分接近，便認為最后得到的樁土模型符合實際情況，同時也計算出了實際作用于樁身的分層凈側摩阻力、端阻力和樁身的分段阻抗變化。

儀器設備：RS-1616K（S）型樁基動態測量儀、加速度傳感器、應變計、50kN自由重錘。

3? 試驗實測曲線及分析成果

經過現場測試和計算機擬合分析計算，得出動測成果見表2。

3.1 樁身內力分部及側摩擦阻力

為應變計的第i次應變量，K為應變計的標定系數，Fi為應變計的第i次測量頻率模數值，F0為應變計基準模數值，B為應變計計算修正值，A為樁身截面面積，E為樁身楊氏模量，qi為第i層土的平均側摩阻力;Pi，Pi-1，為第i層土上、下面樁身軸力;hi為第i層土的厚度;UP為樁身截面周長;ψsi為樁側摩阻力尺寸效應系數，ψp為樁端阻力尺寸效應系數。

對于大直徑鉆孔灌注樁的側摩擦阻力的經驗公式的計算值要比實測值偏小，對比實測的3801kN、3760kN、4282kN和4252kN，通過實測的側摩阻力計算出的尺寸效應系數平均值小于規范推薦公式計算值。對比類似的土層，側阻尺寸效應系數大體呈現沿深度變大的趨勢，表明大直徑灌注樁側摩阻力尺寸效應有隨深度減弱的趨勢，超過一定深度后側摩擦力先減小然后在靠近樁端增大，分析其原因可能是埋深較大側摩阻力未能充分發揮的原因。在根據側摩擦阻力和樁端阻力判斷，該樁屬于摩擦型樁，樁端僅占總阻力的10%～20%，荷載主要由樁側摩阻力提供反力承擔。

《公路橋涵地基與基礎設計規范》中經驗公式[1]得出黏性土中樁端阻力尺寸效應系數為0.95。在實測黏性土中樁端阻力尺寸效應系數為0.73。分析樁端阻力尺寸效應系數小于規范推薦。對于這種現象的原因可能存在以下兩點：一是樁底存在沉渣，沉渣低強度的特點使得樁端承載力能力降低;二是由于大直徑鉆孔灌注樁的體積較大，卸載過程中強度降低十分明顯。

4? 結語

筆者通過對環梅山灣海堤改造提升工程（西段）3號橋的4根大直徑鉆孔灌注樁的高應變動測結果的分析，得出環梅山灣地區大直徑鉆孔灌注樁端為摩擦樁;側阻尺寸效應系數大體呈現沿深度變大的趨勢，實測系數較規范[1]經驗公式計算值偏小;端阻力尺寸效應明顯，樁端阻力尺寸效應系數小于規范推薦值。

參考文獻

[1] 中華人民共和國行業標準編寫組.JGJ94–2008 建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2] 史佩棟，梁晉渝.大直徑灌注樁的產生、發展與前景[J]. 工業建筑，1993（12）：3-11.

[3] 劉福天，趙春風，吳杰，等.常州地區大直徑鉆孔灌注樁承載性狀及尺寸效應試驗研究[J].巖石力學與工程學報， 2010，29（4）：858-864.