摘要：由于挤土效应的存在，单桩的承载力极限值会有一定的变化。结合某场地工程实际情况，采集在群桩施工前后不同土层的孔隙比及标贯击数，并进行单桩竖向静载荷试验，得到单桩抗压极限值。统计分析表明，通过标贯击数变化率来估算桩侧阻力及桩端端承力，从而计算单桩竖向抗压承载力特征值，其变化率与静载试验得到的极限值变化率较为接近。
关键词：群桩效应；极限值；标贯击数；变化率
1 引言
在没有群桩效应时，单桩的承载力极限值一般与设计值相近。群桩施工后，由于挤土效应的存在，在应力与挤密的双重作用下，单桩的实际承载力与其设计值可能有较大出入，这一点已为越来越多的工程实践所证明。由于桩基，特别是群桩基础受力机理的复杂性，长期以来其承载和变形理论研究大多是基于现场的单桩载荷试验或者室内模型试验成果之上，但是由于群桩效应的存在，常见的单桩测试研究成果难以推及到实际的群桩上去。对于群桩效应比较有效、可靠的研究方法是进行群桩基础的现场试验与测试。在同一场地群桩施工前后，本文将分别采集单桩承载力极限值、标贯击数、孔隙比的大小，分析在群桩效应下，单桩承载力极限值的提高与后两者的关系。
2 工程概况
浙江某公司昌拟在绍兴滨海新城厂区内新建一车间，根据本场地的工程勘察报告，场地地基土层在勘探控制范围内按岩土层分布、沉积环境、物理力学性质特征，可划分出2个工程地质大层及若干亚层。主要特征自上而下叙述如下：
第①层：粘质粉土（Q4ml），灰黄色，稍密，很湿或饱和，土层切面无光泽，摇振反应中等，干强度及韧性低。全场分布，该层为近期冲填，欠固结。层厚1.10～3.50m。
第②-1层：粘质粉土（Q4ml），灰色，稍密，局部呈中密，很湿或饱和。土层切面无光泽，摇振反应中等，干强度及韧性低。全场分布，层顶埋深1.10～3.50m，层厚1.50～4.40m。
第②-2层：粘质粉土（Q4mc），灰色、灰黄色，中密，湿或饱和。局部为砂质粉土，土层切面无光泽，摇振反应中等，干强度及韧性低。全场分布，层顶埋深3.20～7.50m，层厚2.30～5.50m。
第②-3层：粉砂（Q4mc），灰黄色，中密，局部呈密实，饱和。局部为砂质粉土，矿物成份以石英为主，长石次之，分选性良好，级配差，颗粒多呈次棱角状，粘粒含量约占3.0%。全场分布，层顶埋深7.80～10.10m，层厚5.30～10.20m。
第②-4：粘质粉土（Q4mc），灰色，中密，很湿或饱和。局部为砂质粉土，土层切面无光泽，摇振反应中等，干强度及韧性低。全场分布，层顶埋深13.90～18.00m，层厚5.70～12.30m。
上述各土层主要物理力学性质指标如下：
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拟建车间占地面积为7848.0m2，最大单柱荷载为3000kN/柱，设计试桩采用PHC-AB600型预应力管桩，设计砼强度C80，试桩有效桩长为12.0m，以②-3层粉砂为持力层，共布桩775根，以锤击方式成桩。为估算在群桩效应下单桩承载力极限值及相关参数的变化，进行单桩竖向承载力极限值试验、取土样试验及标贯试验。
3 现场试验采集及数据分析
设计单位在本场地选择三个有代表性的桩位，经施工单位锤击成桩，在达到土层休止期后，由检测单位对3根试桩进行单桩竖向承载力极限值试验。试验结束后，施工单位根据设计图纸进行锤击成桩，并在设计指定桩位增加三根试验桩。达到土层休止期后，检测单位对3根试桩进行单桩竖向承载力极限值试验，勘察单位在本场地合适位置进行与原报告相当的取土试样及标贯试验，承载力极限值及孔隙比和标贯击数分别如下：
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本文中标贯是对同一场地的试验，杆长大致相同，且主要考虑其变化率，故笔者认为标贯击数可不进行杆长修正，采用实测值。粉土和砂性土因粘聚力较小，在土样采取、运输和试验试样的制备过程中均会对土样造成一定程度的扰动，为减小人为因素的影响，笔者亦采用变化率来反映其变化。变化率=两次试验差值的绝对值/对应单桩的数值×100。
4 数据分析
根据两次静载试验可知，在群桩效应下单桩竖向承载力极限值提高了10.48%，孔隙比及标贯击数则根据土层埋深的不同有一定区别。
表层①层由于上部没有约束，在锤击振动影响下孔隙比稍变大，标贯击数稍减小，与实际情况相符。②-1层和②-2层孔隙比分别减小2.90%和4.84%，标贯击数分别增大13.64%和18.30%，其与单桩竖向承载力极限值变化率较为接近。因桩长为12.0m，②-3层及②-4层孔隙比及标贯击数变化率均减小。以上分析可知，孔隙比的变化率无明显规律，而标贯击数与单桩竖向承载力极限值变化率较为接近，故本文将根据标贯击数变化率来估算桩侧阻力及桩端端承力，如下表：
表4 桩侧阻力及桩端端承力估算表
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参照浙江省标准《建筑地基基础设计规范》推荐公式：Ra＝up∑qsiali+qpaAp，设计试桩采用PHC-AB600型预应力管桩，有效桩长为12.0m，计算不同勘探孔位置的单桩竖向抗压承载力特征值。
表5 单桩竖向抗压承载力特征值估算表
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从单桩竖向抗压承载力特征值估算表可知，其变化率均值为10.88%，而根据静载试验得到极限值变化率均值为10.48%，两者变化率相近。
5 结论
综上所述，在群桩施工前后，孔隙比及标贯击数根据土层埋深的不同变化率有一定区别，随着埋深的增加变化率增大，在桩底下变化率减小。根据本文的分析研究，通过标贯击数变化率来估算桩侧阻力及桩端端承力，从而计算单桩竖向抗压承载力特征值，在群桩施工前后，其变化率与静载试验得到的极限值变化率较为接近。在类似场地，可以根据标贯击数的变化率来指导桩设计参数的选取。
参考文献：
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[2] 刘俊龙等.用标贯击数估算单桩极限承载力[J].岩土工程技术，2000年第2期
[3]谢耀峰.横向承载群桩性状及承载力研究[J].岩土工程学报，1996
论文作者:丁松波,于孙剑
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/24
标签：承载力论文; 极限值论文; 土层论文; 孔隙论文; 特征值论文; 效应论文; 场地论文; 《基层建设》2019年第29期论文;