人工挖孔桩在粘性土中抗拔承载力的试验与分析

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摘要： 现大多数城市建筑的基础采用人工挖孔灌注桩，其桩端土承载力参数的确定十分重要。本文通过人工挖孔桩的静载荷试验结果与两种计算公式的计算结果对人工挖孔桩在粘性土中的抗拔极限承载力进行对比和分析。

Abstract： Nowadays， manual digging piles is adopted in the foundation of most of the city buildings， the determination of soil bearing capacity parameters of pile tip is very important. By static load test results of manual digging pile and calculation results with the two calculating formulas， this paper made comparison and analysis on uplift ultimate bearing capacity of manual digging piles in cohesive soil.

关键词： 人工挖孔桩；静载荷试验；抗拔极限承载力

Key words： manual digging piles；static load test；uplift ultimate bearing capacity

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1006—4311（2012）27—0100—02

1 工程概况与地质条件

1.1 工程概况 长春市某工程，建筑面积30203m2，主体建筑结构为框架，屋面为预应力索拱体系。基础类型为桩基础，采用的是人工挖孔灌注桩，其中部分桩为抗拔桩，人工挖孔灌注桩的抗拔力主要由桩侧摩阻力、桩端扩大头的阻力组成。该工程抗拔桩桩长L=10.0m，桩径d=2.0m，桩端直径D=2.8m。鉴于此工程设计等级为甲级，设计要求对该场地人工挖孔灌注桩的抗拔承载力进行静载荷试验，对结果进行比对、分析，为以后的工程设计提供依据。针对工程特点，选取有代表性地层处做了3根试验桩。根据试验结果得出桩的抗拔极限承载力。

1.2 地质条件 根据勘察单位提供的地质资料，该工程地基土25.0m以内的地层分为7层，桩端位于第⑥层土体中。各层土的物理力学指标详见表1。

2 试验简述

2.1 试验目的与依据 试验目的是确定人工挖孔桩在粘性土中的抗拔承载力，为设计提供依据。

试验是按《建筑基桩检测技术规范》JGJ106—2003中单桩竖向抗拔静载试验的规定进行。

2.2 试验方法 在距离试验桩中心4.0m的位置分别设置2根反力桩，在反力桩上各安装一台6300kN千斤顶提供上拔力。采用武汉岩海公司的型号为RS—JYC的桩基静载分析仪进行加卸载测试和桩顶位移量的监测。为了保证试桩资料的代表性，静载试验前对试桩进行了低应变完整性的检测，结果显示，试桩和锚桩均为Ⅰ类桩，没有明显的缺陷。试验得逐级加卸载、测读间隔时间、判稳标准均参照规范中单桩静载荷试验的慢速维持荷载法进行。

3 试验结果与分析

3.1 单桩的荷载沉降特性

静载荷试验的U—δ曲线、δ—lgt曲线见图1a和图1b。

KB—1号桩从U—δ曲线显示，试验荷载达到6400kN时形成陡降段，此时δ—lgt曲线尾部出现明显向下弯折，本级桩顶上拔量大于前一级上拔荷载作用下上拔量的5倍，因此可以停止试验，桩顶总上拔量为41.94mm，卸载至0kN时桩顶的残余变形为31.97mm，回弹量为9.97mm。极限抗拔承载力取破坏荷载的前一级荷载，即6000kN，与其相对应的上拔量为16.43mm。

3.2 计算与分析 依据《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008，基桩的抗拔极限承载力标准值计算公式：

Qk=∑λiqsikuili（1）

式中：Qk——基桩抗拔极限承载力标准值；

ui——破坏表面周长，因L≤5d，取ui=πD；

qsik——桩测表面第i层土的极限侧阻力标准值，

按规范表5.2.8—1取值；

λi——抗拔系数，取λi=0.7。

计算得出桩的抗拔极限承载力为：

Qk=∑λiqsikuili

=0.7×2.8×3.14（52×4.6+70×3.4+64×2）

=3725kN

由计算结果可看出，该工程试桩抗拔极限承载力计算出的结果为3725kN。

用此公式计算抗拔极限承载力偏于保守，会给工程造成很大的浪费。若考虑扩底部分的抗拔承载力，宜采用下面的公式计算桩的抗拔极限承载力，即：

Qk=∑λiqsikuili+■πqpk（D2—d2）（2）

式中：ui——破坏表面周长，取ui=πD；

qpk——桩的极限抗拔端阻力标准值；

λi——抗拔系数，取λi=0.7。

计算得出桩的抗拔极限承载力：

Qk=∑λiqsikuili+■πqpk（D2—d2）

=0.7×2.8×3.14（52×4.6+70×3.4+64×2）+0.25×3.14×1200（2.82—2.02）

=6052kN

用此公式计算得出桩的抗拔极限承载力与试验相符。

4 结论

长春地区人工挖孔灌注桩在粘性土中的抗拔极限承载力用规范提供的公式计算偏于保守，且相差较大。应用公式（2）计算出的抗拔极限承载力的结果与实际相符。

然而影响桩的抗拔承载力的因素很多，还有待于在以后的实践中研究与总结。

影响桩的抗拔承载力的因素是多方面的，如土质，桩型、桩的施工方法、荷载特性、土中应力历史及桩土界面的几何与材料物理特性相关。此外，桩的抗拔承载力同时还受桩身材料强度的制约。因此，与桩的抗压承载力相比，桩的抗拔承载力更具有不确定性。

当前抗拔桩的设计方法主要借鉴抗压桩的设计方法，即以桩的抗压侧摩阻力值乘以一个经验折减系数后作为抗拔桩桩侧摩阻力，进而估算抗拔桩的承载力。国内外抗拔桩的研究成果大部分来自模型试验，而较少来自实际工程。模型试验由于尺寸效应，使得试验结果和实际工程的结果有一定的差距。为了能够将抗拔桩基础的研究成果能应用于实际工程中，我们有必要依据实际工程对抗拔桩的承载和变形性能进行深入的研究。

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