大直径桩承载力不需要土类、深度和尺寸效应修正

徐香军　李玉芝

摘要 ：本文通过415组静载试桩与原位测试或土工分析对比试验资料，采用回归统计等方法论证，认为大直径桩的承载力按扩底直径百分比控制沉降量法确定，不需经土类、浓度和尺寸效应修正。

关键词 ： 大直径 桩端阻力 侧阻力 标贯击数 回归方程

一、前言

《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）规定：大直径桩侧阻、端阻要经尺寸效应系数修正，其理由是：由于大直径桩端阻力一般呈渐近破坏，因此其极限阻力随桩径增大而减小。无粘性的砂碎石类土，将因应力释放而出现孔壁土的松弛效应，导致侧阻力降低，孔径愈大，降幅愈大；对砂土、碎石土的侧阻力、端阻力标准表是按土类分别给的。《建筑地基基础技术规范》（DB21-907/96）规定，砂土、碎石土桩端单位承载力标准值的计算公式引进桩端下的承载力修正系数ηs。解释说，这是既考虑到沈阳市的经验，也适当照顾到人们的一些习惯划分方法；94桩基规范规定，端阻力取值宜考虑桩端持力层的土的状态及桩端进入持力的深度效应。

在编写辽宁省《建筑地基基础技术规范》过程中，根据大量静载试桩与原位侧试对比试验资料的分析整理和回归统计证明，上述一些修正可以免除，其理由是多方面的。

二、砂石土端阻力不需要经土类的修正

经全省247组砂土、碎石土静载试桩端阻力与重型动力触探锤击数对比试验资料做散点图证实，各类砂土、碎石土的端阻力qpa与动探击数N63.5的散点均匀分布在回归直线上下两侧，端阻力的大小主要与土的密实度有关，而与土的名称及颗粒组成无关。详见图1。

根据此经验，无需再“照顾人们的一些习惯划分方法”了。

三、承载力与进入持力层的深度和土的状态关系

经验证明，桩端阻力、侧阻力大小与桩端进入持力层深度和土的状态好坏存在密切关系，按动探击数N63.5、液性指数IL和土的密实度建立的承载力表已将上述关系包含在其中了，再考虑属于重复，反尔精度降低了。但桩端入土深度小于6.0m时，应按规范有关规定对桩端阻力进行调整。

原位测试击数大小、静探端阻力高低，已体现测试点位环境状态，即土的密度状态、液性状态和上部土层（含持力层）压力的约束作用。原位测试具有“模拟”静载试验性质，测试参数大小与测试点位土层的承载能力大小相对应，完全符合“作用力与反作用力相等”的基本原理。粘性土的液性指数大小不受所处环境影响。砂土、碎石土的密实度采用标贯击数N或动探击数N63.5查表确定，粉土的密实度也可采用原位测试法确定。就是取原状粉土通过土工试验确定密实度，由于土样失去周围土体的约束作用，土样松弛了，使天然密实度降低，也不影响按孔隙比确定粉土的端阻力qpa的精度。因粉土端阻力qpa与孔隙比e相关表是在这种状态下建立的，使用时状态不变，等于孔隙比先后误差抵消了。

四、桩周土侧阻力不需经尺寸效应系数修正

根据辽宁省大直径桩的建筑经验，桩端入土深度一般在5～9米之间，去掉扩底高度和杂填土厚度，具有桩周土侧阻力的厚度所剩无几；加上大直径桩扩底直径较大，端阻力较高；沉降量较小，侧阻力尚未完全发挥出来，属于端承桩。为此，一般可将少许的侧阻力做安全储备用。侧阻力修正无意义；94桩基规范规定粘性土、粉土尺寸效应系数为1，等于不修正。

五、端阻力亦不需经扩底直径尺寸效应系数修正

根据94桩基规范的规定，单桩承载力取值往往是按沉降量控制，控制方法分两种，一种方法是按沉降量s值等于一个固定值对应的荷载为单桩承载力；另一种方法是按沉降量s值等于扩底直径某一百分比对应的荷载为单桩承载力。根据参编的辽宁省地基规范247组桩端砂土、碎石土静载试桩的端阻力值qpa与重型动力触探击数N63.5对比试验资料证实：按前种方法取值其极限端阻力随桩径增大而减少，其减小的幅度随砂土的密实度（以N63.5值表示）增大而增大；按后种方法取值其极限端阻力随桩径增大而增大，其增大的幅度随砂石土密实度增大而增大。按247组对比试验资料，经回归统计结果，回归方程为：qpa=95.25+140.64 N63.5，相关系数r=0.8311。对方程质量鉴定结果，属相关密切，高度显著型，可以使用。前后两种方法qpa取值的变化规律正好相反。所以按前者方法取qpa值要经桩端尺寸效应系数修正；按后者取qpa值规律正好相反，可以不修正。按前者方法取qpa值，对控制工程沉降量有利，但经修正后的qpa值，又失去了这一优越性；按后种方法qpa值，对控制工程沉降量不利，可通过设计调整，调整的原则，以主楼桩数较多的桩型为基础，按建筑物基础变形允许值为标准进行调整，当主副楼基础变形超过标准时，主副楼间加沉降缝处理。

大直径桩多属于圆形、刚性、有桩周土约束的钢筋混凝土桩，静载试桩的压力属于竖向中心荷载。有关试验证明，砂石土地基在中心荷载作用下，主要产生压密作用，同时也产生一定量的侧向位移变形。桩端砂石土压力分布规律，随桩端尺寸大小在变化，扩底直径由小到大，桩端压力分布呈钟形向马鞍表转变，即压力由桩端底面边缘大向平均分布转变，这是按后者取值qpa变化规律的根本原因，合理，规范采用；按前者取qpa值，相关性较差，承载力相对较低，压力分布无上述规律，规范不宜采用。要说成孔后能量失放，土层松弛了，前后者一样，可以不作为比较条件。

经31个工程均为两根静载试桩资料统计结果，发现在建筑工号相同，桩端土一样，原位测试击数相等，桩端入土浓度基本一致的条件下，砂石土桩端阻力差Δqpa与扩底直径差ΔD大小呈正比，其表达式为Δqpa=330+197ΔD；Δqpa值与密实度（以N63.5表示）增大而增大，呈指数曲线变化规律，其表达式Δqpa=79.123e0.124N63.5。

六、结束语

在编的辽宁省地基规范，大直径桩端阻力特征值是按沉降量等于扩底直径D，某一百分比对应的荷载取值，qpa与N63.5呈线性、连续性变化，具有精度高、方便使用的优点，其缺点是基础设计时需要考虑沉降差的调整。

参考文献：

[1]建筑桩桩基技术规范，北京，中国建筑出版社，1995.

[2]建筑地基基础设计规范，北京，中國建筑出版社，2002.

[3]地基基础，北京，中国建筑出版社，1978.