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含液化土层桩基的静载试桩要求探讨
宋光东
（蓬莱市建筑设计院有限公司 烟台 265600）
0 概述
最近遇到一个真实的案例，这个项目是小高层住宅楼，地下水位较高，无地下室层。岩土报告表明（1）层为平均1.26m的素填土层，其下部的（2）层粗砾砂、（3）层粗砂、（4）层中粗砂，（5T）中砂层综合判定为中等液化场地。
本项目应建设方强烈要求采用了静压预应力混凝土管桩，定为PHC400 AB 9桩型，按照岩土报告提供的指标计算，考虑液化土层的折减因素，单桩竖向承载力特征值700kN的桩长需要22m。建设方认为22m桩长过长，根据他们以往的经验，14m桩长即可达到设计要求。
为此，需要按规范要求进行单桩竖向抗压静载试验，以确定单桩极限承载力值。
1 问题的提出
按规范[1]3.3.1条要求进行了静载试验的布桩，试验桩的桩长均为14m，桩端均入非液化土层内0.8m以上（要求必须穿透液化土层，否则需加长处理）。
现在问题来了，怎样判读含有液化土层的静载试验的结果呢？显然常规的Ra=Quk/2[2]的判读方法是不合适的，因为这种做法未考虑到液化土层的折减因素。
查阅规范及相关文献均未发现有关液化土层的桩基静载试验的要求，怎样扣除液化土层的影响确实是个无法回避的问题。
在与岩土公司技术人员的交流中，他们主张直接采用岩土报告提供的液化土层桩的极限侧阻力标准值进行折减即可，并表示他们和其他设计院都是这样做的，认为这相当于负摩阻力的概念，在之后与其他专业人士的交流中发现，持此观点的还比较多。
对于上述观点，我非常不赞同。第一，根据岩土报告提供的参数计算，要求达到1400kN的单桩极限承载力标准值，需要22m桩长才行，而实际试桩仅14m桩长就已经超过了1400kN的单桩极限承载力标准值，这至少说明岩土报告提供的参数过小，如果按此折减，折减的值应会远小于实际数据，显然是不安全的；第二，液化影响的折减效应与负摩阻力是两个完全不同的概念，不能混淆在一起，要弄明白这个问题，必须先弄清楚液化和负摩阻力的真实意思，液化土就是在动力荷载作用下，饱和砂土颗粒间的孔隙水来不及排泄而受到挤压，因而孔隙水压力急剧上升，当孔隙水压力上升到与土颗粒所受到总的正压力接近时，土颗粒之间因摩擦产生的抗剪力接近零，此时的土像液体一样，故称之为液化土，显然桩侧阻力根据液化程度的不同必然会随之降低[2]，如果真的液化成液体状态了其侧阻力也就降为零，而负摩阻力则是在非固结完成的土或地面的大面积堆载引起的沉降超过基桩的沉降产生的[2]，所以两者不能混为一谈。
2 解决方案
如果直接采用岩土报告提供的参数进行折减计算，折减的值将会远小于实际数据，怎么处理才能更好的接近实际情况呢？通过分析，本人认为通过等比换算的方法处理比较好，具体做法如下：
（1）采用等同试桩长度的桩长，按岩土报告提供的参数计算总的单桩极限承载力标准值Qjuk，注意，这里不对液化土层参数进行折减。
（2）计算液化土层部分的单桩极限侧阻力标准值Qjsk（注意，这里不对考虑液化土层参数进行折减）。
（3）计算液化土层部分的单桩极限承载力标准值的占比，β=Qjsk/Qjuk
（4）假定实际试桩所得的单桩极限承载力标准值为Qsuk，扣除液化土层影响因素换算之后可用的单桩极限承载力标准值为Quk，则：
式中Ψl为土层液化影响折减系数[2]
3 实例演示
3.1 桩基设计参数见下表：
3.2 计算过程
3.2.1设计资料
1）桩信息:桩类型：混凝土空心桩；计算方法：手工填写极限侧阻、端阻值；桩顶标高0.00m；桩长：l=14.00m 桩径：d=0.40m。
2）土层信息
土层参数
层号 |
土层名称 |
厚度(m) |
侧摩擦力(kPa) |
桩端阻力(kPa) |
状态参数 |
状态参数说明 |
2 |
砾砂 |
4.10 |
36.00 |
0.00 |
25.00 |
(重型动力触探击数) |
3 |
粗砂 |
3.50 |
26.00 |
0.00 |
25.00 |
(标贯击数) |
4 |
中砂 |
2.20 |
51.00 |
0.00 |
25.00 |
(标贯击数) |
5 |
黏性土 |
12.00 |
76.00 |
2400.00 |
0.50 |
(液性指数) |
3.2.2 单桩竖向极限承载力及液化土层承载力占比的计算
1）桩在土层中的相对位置及设计参数表
土层 |
计算厚度li (m) |
桩的极限侧阻力标准值qsik (kPa) |
桩的极限端阻力 标准值qpk (kPa) |
2 |
4.10 |
36.00 |
0.00 |
3 |
3.50 |
26.00 |
0.00 |
4 |
2.20 |
51.00 |
0.00 |
5 |
4.20 |
76.00 |
2400.00 |
2）桩周长u及底面积Ap计算：
依据《岩土工程勘察报告》的“标准贯入试验液化判别及液化指数计算成果表”可以看出，10m深度以内液化土层的N/Ncr值绝大部分在0.6~0.8之间上，按规范[2]表5.3.12，折减系数ψl=1/3。
Qsuk=1400/（1+0.392/3-0.392）=1895kN，取1900kN。
故，如果要求单桩极限承载力标准值达到1400kN，考虑液化因素的影响，静载试验的结果应该不小于1900kN。
如果直接利用报告的参数简单折减处理，计算如下：Qsuk=1400+Qjsk/3=1400+442/3=1547kN，显然此值偏小，不安全。
4 结语
（1）存在液化土层的桩基静载试验要求目前尚无相关规范或标准，各公司的做法也不统一，有些利用岩土报告提供的参数进行简单折减处理，造成折减值偏小，结果不安全。本文通过对岩土报告参数进行加权占比处理，得出液化土层部分在总承载力所占的比例因数，通过此比例因数进行推算，可以较准确的得到考虑液化影响后的单桩极限承载力标准值测试结果要求，这种做法操作简便，数据相对可靠，适用于大多数项目。
（2）对于重要项目还是需要通过静载试验直接检测并计算出桩的分层侧阻力和端阻力进行折减计算，这样做的结果当然最准确可靠，但是工作量大，操作复杂。
参 考 文 献
[1] 建筑基桩检测技术规范：JGJ 106-2014[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.
[2] 建筑桩基技术规范：JGJ 94-2008[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
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