CN101824828A - 预制打压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预制打压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法，将桩的打入或压入深度条件、桩端持力层土工指标控制条件、桩长优化和单桩承载力控制条件作为保证桩基础承载力的基本要素。利用加长静载荷试桩的锚桩，在各试桩点进行桩的打入深度试验，打入试验时记录总锤击数、每米桩长的锤击数，绘制总锤击数与打入桩长的关系图；绘制每米桩长锤击数与打入深度、标准贯入试验指标N63.5的关系图；绘制各试桩点的桩打入深度和总锤击数的统计图。本发明的方法已涵盖了一般建筑桩基所有的关键性能及影响要素，是桩基工程控制的综合处理方法，充分利用了地基土的承载力，是融合勘察、设计、施工、检测、试验于整体***。

Description

预制打压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法

技术领域

本发明涉及桩基工程，特别涉及一种预制打入或压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定新方法。

背景技术

现行的单桩承载力试验方式如下：

桩基工程习惯做法是地质勘察、基础设计、沉桩施工、检测各自分别进行，国际国内皆如此。这对小工程较合适，但对大工程不合理。例如，同一场地建造基本相同的桩基础，由于设计师对勘察成果理解程度的不同，即使采用相同的桩型和桩规格，也可能出现较大桩长差异、单桩承载力差异，使得造价差距大，即桩基工程浪费大。

鉴于桩基的重要性以及发生纰漏补救困难的特征等问题，现行规范对设计等级为甲级、乙级的桩基，要求在桩基施工前或在施工后，需抽取至少1％的桩总数进行静载荷试验，以确定或检验单桩承载力。例如，15,000套桩的工程(这对钢铁厂建设是经常遇到的工程)，至少要做150套静载荷试桩，需要浩浩荡荡的试桩队伍和进行规模庞大的静载荷试桩，由此产生了大型工程施工组织困难的问题。

此外，目前国内大部分工程都采用先沉设基础桩，再按规定数量检验单桩承载力的试桩(静载荷或动载)方式。这种方式的试桩，既存在着试桩代表性不足、承载力不够之风险，也存在着大量浪费的可能性，同时存在着静载荷试桩困难、量大而麻烦的问题，如基坑开挖后的静载荷试桩困难等。

为了减少静载荷试桩引起的困难和保证桩基的质量，国内外对承载力试桩的途径集中在发展动测方面，如高应变、静动对比等。但对动载试桩得到的承载力的准确性，始终处于怀疑中。

发明内容

本发明的任务是沿岩土工程的思路，提供一种改进的预制打/压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法，它解决了以上现行单桩承载力确定和检验方式所存在的问题，开辟了一条具有广阔发展空间的确定单桩承载力的途径。

本发明的技术解决方案如下：

一种预制打压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法，将桩的打入或压入深度条件、桩端持力层土工指标控制条件、桩长优化和单桩承载力控制条件作为保证桩基础承载力的基本要素；

所述桩的打入或压入深度条件为：利用加长静载荷试桩的锚桩，在各试桩点进行桩的打入或压入深度试验，打入试验时记录总锤击数、每米桩长的锤击数，绘制总锤击数与打入桩长的关系图；绘制每米桩长锤击数与打入深度、标准贯入试验指标N63.5的关系图；绘制各试桩点的桩打入深度和总锤击数的统计图；如果采用压桩方式，则描述压力与进程、土工指标的对应关系；分析上述图形，确定合理锤击数条件下的打入桩长即打入深度；

所述桩端持力层土工指标控制条件为：对桩端持力层的土工指标的要求，对桩端持力层土壤的性能要求，由上部建筑结构和设备的需求确定，以原位测试指标为主，参考室内试验指标；

所述桩长优化和单桩承载力控制条件为：合理的桩长，单桩竖向承载力设计值R_d需满足：

$R_d=\min \{R_d^P,R_d^s\}$

在桩身结构截面条件确定时，则适当调整桩长，使R_d ^P值趋近于R_d ^s值，以获得最小桩材用量下的maxR_d值；

选择桩长时，还需结合打/压入深度条件、选择的桩端持力层一起考虑；

试桩包括打/压入试验和静载荷试验两部分：利用加长锚桩做打/压入试验，检测出桩在打/压入后的可能损伤情况，确定合适的桩长和可能到达的桩端持力层位置；静载荷试验确定试桩的单桩承载力，单桩承载力的静载荷试验结果，与土工原位测试指标挂钩，并以等高线的形式画出；

一种按照预制打压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法的实施步骤，该实施步骤如下：

步骤A：按初步勘察报告，初步选定桩端持力面和桩基持力层、优化桩型和估算单桩承载力，并根据初勘参数计算打入或压入深度；

步骤B：在详细勘察期间，选择代表性地层进行试桩，包括打入或压入试验、静载荷试验、静动对比试验、基桩桩身检测，以试桩结果修正初步确定的桩端持力面位置；

步骤C：在详细勘察报告中，根据试桩修正后的桩端持力面和其原位测试土工指标，勾画出桩端持力面的等高线；

步骤D：根据试桩确定的桩端持力面进行桩基础设计。

按本发明的方法，在桩基施工前，通过工程地质勘察(初勘或详勘)和静载荷试桩结合，融入设计需求(持力层优选)、施工可行的途径。经工程实践，按照这种方式确定单桩承载力的静载荷试桩数量，对于不算复杂的场地或者已有一定实践经验的场地，可控制在0.1％以内；而对场地地质比较复杂时，可控制在0.5％左右；并且质量可靠，可得到优化的单桩承载力。

按本发明的方法，桩的可能打/压入深度条件、桩端持力层土工指标控制条件、桩长优化和单桩承载力控制条件是保证桩基础承载力的基本要素。

本发明的预制打/压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法已涵盖了一般建筑桩基所有的关键性能及影响要素，是桩基工程控制的综合处理方法，充分利用了地基土的承载力，是融合勘察、设计、施工、检测、试验于整体***。

按本发明的方法，适宜打入深度条件，保证桩以恰当锤击数打入预定标高；土工指标控制条件，反映土层的强度和刚度，按上部结构或设备的使用要求优选；承载力条件，保证基桩承载力，降低静载试桩数，只需检测桩身完整性。将上述三个条件有机结合，就保证了设备运行、建筑使用功能的要求，达到投资降低、施工快捷、质量提高的目标。

由于单桩承载力的静载荷试验结果，与土工原位测试指标挂钩，并以等高线的形式画出，所以单桩承载力具有可靠保证。因此，可以减少试桩数量。同时，桩端持力面等高线也已融入了可能打/压入深度条件，所以使桩损大幅度降低。

采用本发明的方法，结合桩基持力层优选，最适合于上海、天津等类似的冲击平原土层。

附图说明

图1是按本发明的方法绘制的总锤击数与打入桩长即打入深度的关系图。

图2是按本发明的方法绘制的每米桩长锤击数与打入桩长即打入深度、标准贯入试验指标N63.5的关系图。

图3是按本发明的方法绘制的各试桩点的桩打入深度和总锤击数的统计图。

具体实施方式

按本发明的一种预制打/压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法，将桩的可能打入或压入深度条件、桩端持力层土工指标控制条件、桩长优化和单桩承载力控制条件作为保证桩基础承载力的基本要素。

桩的可能打入或压入深度条件为：利用加长静载荷试桩的锚桩，在各选定试桩点进行桩的打入或压入深度试验，打入试验时记录总锤击数、每米桩长的锤击数，绘制总锤击数与打入桩长的关系图(如图1所示)；绘制每米桩长锤击数与打入深度的关系图(如图2所示)，绘制每米桩长锤击数与标准贯入试验指标N63.5或静力触探指标p_s值的关系图(如图2所示)；绘制各试桩点的桩打入深度和总锤击数的统计图(如图3所示)。图3显示的实例为：各区PHC600×110总锤击数，D80打桩机。

如果采用压桩方式，则描述压力与进程、土工指标的对应关系。

分析上述这些图形结合工程经验，考虑桩的疏密程度对打入深度的影响，确定合理锤击数条件下的合适打入桩长(即打入深度)。

在打入试验时，结合高应变打桩监控实时检测桩身结构完整性、监控桩身锤击压应力、拉应力、桩锤效率，控制锤击能量、锤跳高度，结合地质勘察报告确定合适的最后的贯入度和停锤标准。

桩的可能打入或压入深度条件，是保证桩在大面积沉桩施工时不致于出现较高损桩率的要素。在有着深厚软土的地区，如上海、天津等地，试桩往往采用锚桩法，其锚桩一般比试桩长，且配筋比试桩多。

桩端持力层土工指标控制条件为：主要是指对桩端持力层的土工指标的要求，并考虑桩穿越的关键土层的土工指标，该关键土层会影响沉桩的土层。对桩端持力层土壤的性能要求，由上部建筑结构和设备的需求确定。一般以原位测试指标为主，参考室内试验指标。例如，对沉降要求非常严格的设备，当桩端持力层为无粘性土时，要求其标贯击数N63.5不小于50击，或者p_s值大于10MPa诸如此类的要求。

桩长优化和单桩承载力控制条件为：合理的桩长，除需要满足预定的使用要求如沉降外，关键在于获得单位承载力的桩材消耗量。桩加长一些并不一定浪费，桩缩短一些也不一定节约，重要的是选择合理的桩长。

单桩竖向承载力设计值R_d需满足：

$R_d=\min \{R_d^P,R_d^s\}$

其中：R_d ^P、R_d ^s分别为单桩桩身结构承载力和单桩地基承载力的设计值。上式的涵义是R_d须取R_d ^P和R_d ^s的较小值。

在桩长(也即地基持力层条件)确定时，微调PHC桩身截面积，即调节R_d ^P值并使R_d ^P值趋近于R_d ^s值，可获得最小桩材用量前提下的maxR_d值。例如，据此简易的原理，例如使宝钢上海地区的PHC超长桩的单桩承载力提高到115％(不改变PHC壁厚)～136％(改变壁厚)，取得显著的经济效益。

在桩身结构截面条件确定时，则适当调整桩长，使R_d ^P值趋近于R_d ^s值，以获得最小桩材用量下的maxR_d值。

选择桩长时，除上述优化条件外，还需结合可能打/压入深度条件、选择的桩端持力层一起考虑。

试桩包括打/压入试验和静载荷试验两部分。利用加长锚桩做打/压入试验，检测出桩在打/压入后的可能损伤情况。根据打/压入深度情况，确定合适的桩长(试桩桩长)和可能到达的桩端持力层位置。静载荷试验则可以确定试桩的单桩承载力。因为单桩承载力的静载荷试验结果，采用与桩端土工原位测试指标挂钩，并以等高线的形式画出，所以单桩承载力有可靠保证。同时，桩端持力面等高线也反映出桩的打/压入深度条件，所以使桩损大幅度降低。因此，可以减少试桩数量。

按本发明的一种预制打/压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法的实施步骤如下：

步骤A：按初步勘察报告，初步选定桩端持力面和桩基持力层(以原位测试指标为主)、优化桩型和估算单桩承载力(即初步确定桩长)，并根据经验和初勘参数估计可能打入或压入深度。

步骤B：在详细勘察期间，选择代表性地层进行试桩，包括打入或压入试验、静载荷试验、静动对比试验、基桩桩身检测，以试桩结果修正初步确定的桩端持力面位置。

步骤C：在详细勘察报告中，根据试桩修正后的桩端持力面和其原位测试土工指标，勾画出桩端持力面的等高线等。

步骤D：设计院根据试桩确定的桩端持力面进行桩基础设计。

当详细勘察期间没有条件做上述工作时，如果持力层标高起伏不大或地质条件变化不大，可在工程沉桩施工前期，利用工程桩进行柱基打入试验和静载荷试验，结合详细勘察的已有成果，勾画出桩端持力面的等高线图。设计院根据地基的力效分层及其桩端持力面位置适当调整桩基础设计。但应当注意，采用此步骤时，勘察、设计工程师应对场地地质已具备一定的经验，否则工程将需停顿一些时日来调整和适应。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (2)

1.一种预制打压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法，其特征在于，将桩的打入或压入深度条件、桩端持力层土工指标控制条件、桩长优化和单桩承载力控制条件作为保证桩基础承载力的基本要素；

所述桩的打入或压入深度条件为：利用加长静载荷试桩的锚桩，在各试桩点进行桩的打入或压入深度试验，打入试验时记录总锤击数、每米桩长的锤击数，绘制总锤击数与打入桩长的关系图；绘制每米桩长锤击数与打入深度、标准贯入试验指标N63.5的关系图；绘制各试桩点的桩打入深度和总锤击数的统计图；如果采用压桩方式，则描述压力与进程、土工指标的对应关系；分析上述图形，确定合理锤击数条件下的打入桩长即打入深度；

所述桩端持力层土工指标控制条件为：对桩端持力层的土工指标的要求，对桩端持力层土壤的性能要求，由上部建筑结构和设备的需求确定，以原位测试指标为主，参考室内试验指标；

所述桩长优化和单桩承载力控制条件为：合理的桩长，单桩竖向承载力设计值R_d需满足：

$R_d=\min \{R_d^P,R_d^s\}$

在桩身结构截面条件确定时，则适当调整桩长，使R_d ^P值趋近于R_d ^s值，以获得最小桩材用量下的maxR_d值；

选择桩长时，还需结合打/压入深度条件、选择的桩端持力层一起考虑；

试桩包括打/压入试验和静载荷试验两部分：利用加长锚桩做打/压入试验，检测出桩在打/压入后的可能损伤情况，确定合适的桩长和可能到达的桩端持力层位置；静载荷试验确定试桩的单桩承载力，单桩承载力的静载荷试验结果，与土工原位测试指标挂钩，并以等高线的形式画出；

2.一种根据权利要求1所述的预制打压入桩的单桩承载力的岩土工程综合确定方法的实施步骤，其特征在于，该实施步骤如下：

步骤A：按初步勘察报告，初步选定桩端持力面和桩基持力层、优化桩型和估算单桩承载力，并根据初勘参数计算打入或压入深度；

步骤B：在详细勘察期间，选择代表性地层进行试桩，包括打入或压入试验、静载荷试验、静动对比试验、基桩桩身检测，以试桩结果修正初步确定的桩端持力面位置；

步骤C：在详细勘察报告中，根据试桩修正后的桩端持力面和其原位测试土工指标，勾画出桩端持力面的等高线；

步骤D：根据试桩确定的桩端持力面进行桩基础设计。

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