广州某花岗岩地块单桩承载力特征值综合确定

张金平

（广东省交通规划设计研究院股份有限公司广州510507）

0 引言

花岗岩类基岩在广东省内广泛分布，其分布面积占全省陆地面积的40%左右。仅广州地区花岗岩就大致可分为三大不同片区：即北边一片，位于白云山-萝岗断隆并一直延伸到从化、增城；中间一片位于番禺；南边一片则位于南沙，另外还有些零星片区［1］。全省不同地区的花岗岩类在原始矿物组成、结构和风化环境上存在差异，使其风化土的物理力学性质存在较大的差异。花岗岩矿物组成差别较大，其风化土形成了特殊的级配分布形态，使其不仅具备粘性土的特性，而且往往富含砂、砾而异于一般的粘性土，其物理力学性质介于粘性土和砂土之间，且差异较大［2，3］。而且由于其黏土矿物成分与含量不同，受地下水影响差别极大。不同花岗岩区物理力学特性差异较大，且不同规范提出的侧摩阻力极限值经验值差别较大，即使同一种规范给出的经验值范围也较大［4，5］，这给单桩承载力特征值的确定带来了一定的困难，尤其是摩擦桩，极限侧阻取值太高导致造价浪费，取值太低则不安全。而且同一地区，不同的施工工艺给其取值带来的影响也不一致，如挖孔的方式、泥浆护壁的泥浆比重。本次研究提出确定某特定花岗岩地区单桩承载力特征值的思路，即对研究区进行静载试验，确定其单桩竖向抗压极限承载力，采用规范经验公式，返求其极限侧阻，再与规范经验值对比，确定其推荐值［6］。

1 工程概况

广州某地块办公产业园区项目地处广州市黄埔区知识城，位于低矮残丘平整后场地，覆盖层由上到下分别为素填土、冲积粉质粘土（可塑）、残积砂质粘性土（可塑）、残积砂质粘性土（硬塑）、全风化花岗岩、强风化花岗岩，基底基岩为中～微风化花岗岩，各层风化界线起伏较大。本项目A1栋主楼采用灌注桩基础，桩型为摩擦桩，成孔采用旋挖，灌注桩径为800 mm，桩基有效桩长为25～40 m 不等，单桩承载力设计值为3 800 kN，桩端持力层为强风化花岗岩。素填土、冲积粉质粘土（可塑）、残积砂质粘性土的极限侧阻可根据现场原位测试、土工物理力学指标，参照经验值确定。而全风化及强风化花岗岩极限侧阻由于其矿物组成及含量不同而差别大，且受地下水及施工工艺的影响较大，难以取值［7］。为了达到安全可靠、经济合理的目的，本项目采用静载荷进行试桩试验，确定其单桩竖向抗压极限承载力，采用规范经验公式，返求全风化、强风化花岗岩极限侧阻，再与规范经验值对比，确定其推荐值，最后根据设计荷载大小，确定单桩竖向抗压承载力特征值［8］，从而优化设计桩长及桩径。

2 静载试验

本项目按照拟定的施工工艺，在地块的对角分别完成桩基1#、桩基2#施工，并对其进行单桩竖向抗压静载荷试验。其试验数据分别如表1、表2 所示，根据试验数据表绘制Q～s曲线成果图1。根据Q～s曲线图，桩基1#、桩基2#最大试验荷载到7 600 kN 时，荷载-沉降曲线呈缓变型，沉降位移量过大，单桩竖向抗压极限承载力Qu取沉降量为40.00 mm 时所对应的荷载，分别为6 645 kN、6 889 kN，静载试验成果汇总如表3 所示［9］。

表1 桩基1#静载试验数据Tab.1 Data Sheet of Static Loading Test for Pile 1#

3 岩土参数确定

根据本项目施工图纸，桩基1#、桩基2#对应勘察钻孔、地层编号、层底高程、分层厚度及极限侧阻建议值如表3所示。

表2 桩基2#静载试验数据Tab.2 Data Sheet of Static Loading Test for Pile 2#

图1 桩基静载试验Q～s曲线Fig.1 Q～s Curve of Pile Static Loading Test

表3 试桩静载试验成果汇总Tab.3 Summary of Static Loading Test Results

根据《建筑桩基技术规范：JGJ 94-2008》［5］的经验公式，按下式求单桩竖向抗压承载力标准值：

将试验所得单桩竖向抗压极限承载力Qu及表4数值代入上式中，根据估算总极限端阻力标准值约占单桩竖向抗压极限承载力的1/6～1/7，根据规范及经验强风化花岗岩qpk取1 800 kPa，经过试算可以求得全风化、强风化花岗岩极限侧阻力标准值分别约为70 kPa、100 kPa。

4 单桩竖向抗压承载力特征值确定

根据表4 推荐值及综合确定的全风化、强风化花岗岩极限侧阻力标准值，可以很好地优化设计，可以通过调整桩长或者调整桩径，重新计算单桩竖向抗压承载力特征值，确保其满足设计要求［10］。

表4 1#、2#桩基基本情况Tab.4 Basic Information of Pile 1# and Pile 2#

5 结论

经过静载试验、经验公式、规范对比，综合确定的全风化、强风化花岗岩极限侧阻力标准值，已经考虑了矿物组成及含量、风化环境、地下水、成桩工艺、泥浆比重等多因素的影响，对特定场地及特定施工工艺下的单桩竖向抗压承载力特征值确定，具有直接的指导意义，从而达到桩基设计安全可靠、经济合理的目的，该思路在花岗岩地区的桩基设计中值得推广。