基于挤土效应影响下的桩基设计参数修正取值方法

戴安

（中建材岩土工程江苏有限公司，江苏 南京 211106）

0 引言

国内岩土工程勘察桩基设计参数取值方法包括经验法、静力触探法和标贯成果估算法三种。其中经验法及静力触探法获取的桩基参数未考虑桩基础型式采用密桩满堂布置时， 由于挤土桩施工工艺引发群桩挤土效应对土层产生挤密、加固作用。

基于上述传统密桩桩基基础参数取值方法的问题，依托某工程，采用现场原位测试方法，分析对比桩基施工前后桩间土物理力学性质的变化，试图提出桩基岩土设计参数数值在施工前后的增减比例，并结合桩基检测进行验证，为后续同类型工程项目提供经验。

1 工程实例

1.1 工程概况

南京某新建酒店项目， 场地位于南京市栖霞区。 拟建酒店包括24~33 层塔楼及2~3 层裙房。 本项目选择的桩型为预制桩。

该项目主楼位于10 m 挖深的深基坑中， 主楼基础型式采用筏下预制桩基础（预制桩为550 mm×550 mm 方桩）， 主楼区域采用Sa/d=4 的密桩布桩方式，桩间距均为4 倍桩宽。

1.2 勘探土层层位数据

勘探结果具体土层层位数据如表1 所示，各土层物理力学指标见表2。

表1 岩土体工程特性综合评述一览

表2 各土层物理力学指标

2 试验原理及试验布置

2.1 密布打入桩桩基设计参数修正取值方法试验原理

结合岩土工程勘察阶段、打桩结束后两个时间段下采用原位测试数据进行对比，可修正岩土工程勘察阶段提出的桩基参数，进而预测打桩后挤土效应影响下实际桩基参数发生的变化趋势，得出密布挤土摩擦桩桩侧极限摩阻力变化程度。

2.2 试验方法及试验布置

根据桩基布置图及桩基施工方案，在密布挤土桩的主楼中心及四周布置若干静力触探测试点及钻孔取土测试点。

3 测试结果对比及分析

基于本次静力触探试验结果，汇总场地揭露各土层打桩前后fsi 及qci 的变化情况见表3。

表3 实测打桩前后各土层双桥静力触探指标变化率一览

4 试验成果应用

4.1 修正参数的选用

桩基设计参数修正取值法步骤如表4 所示。

表4 密桩打入桩桩基设计参数修正取值法步骤

根据上述方法，得出各土层密布桩挤土效应修正系数，见表5。

表5 密布桩挤土效应修正系数

4.2 挤土效应修正后单桩竖向极限承载力

获取挤土效应修正系数后可计算得出单桩竖向极限承载力。 计算公式见式（1）。

式（1）中：Qmax代表单桩竖向极限承载力标准值，单位为kN；l 代表单桩周长，单位为m；hn代表第n 层土层的厚度，单位为m；S 代表桩端横截面积，单位为m2。 βik代表桩端持力层极限承载力综合修正系数：

——在砂土中可取α=5.067（fsi）-0.45，在粉土及黏性土可取α=10.045（fsi）-0.55；α 代表各层土桩侧极限摩阻力综合修正系数：

——在砂土中可取α=3.975（qC）-0.25，在粉土及黏性土可取α=12.064 （qC）-0.35；fsi 代表各土层双桥静力触探侧阻力；qc代表双桥静力触探端阻力。

5 桩基参数的精确性及其验证

本工程的桩端持力层为③层粉质黏土，桩基的工艺性试桩检测报告中3 根试桩均在加荷至4 800 kN 时发生桩顶沉降量>40 mm 的情况，达到了破坏性检测要求。

根据桩基检测结果计算对应检测桩号的单桩极限承载力计算值数据如表6 所示。

表6 单桩竖向极限承载力计算对比

根据表6 可以得知，当采用单桩竖向极限承载力修正取值为4 000 kN 时， 桩端进入持力层的数据证明桩基设计参数经挤土效应修正后接近土的真实状态。

6 结论

（1）密布打入桩挤土效应作用下，不同类型的桩间土层在打桩前后，挤土效应对较软弱土层的椎尖阻力影响不明显；在较硬土层中椎尖阻力呈变大趋势，且土层本身越硬，椎尖端阻力在挤土效应影响下增大趋势越明显。 探头侧阻力存在如下规律：在较软弱土的黏性土层中增大趋势明显；在较硬的粘性土层中呈变大趋势稍小，而在粉砂层中增加趋势较小。

（2）提出一种修正传统单桩承载力参数的取值方法，分别使用双桥静力触探方法测出打桩前后探头端阻力与侧阻力，再通过比较计算得出挤土效应桩侧阻力修正系数λ、桩端阻力修正系数θ，具体取值可参照表5 密布桩挤土效应修正系数表中数值选用。 经过工艺性试桩的破坏性检测后，验证了文章提出方法的合理性和安全性。