預製打壓入樁的單樁承載力的巖土工程綜合確定方法
2023-04-28 19:07:56 1
專利名稱：預製打壓入樁的單樁承載力的巖土工程綜合確定方法
技術領域：
本發明涉及樁基工程，特別涉及一種預製打入或壓入樁的單樁承載力的巖土工程 綜合確定新方法。
背景技術：
現行的單樁承載力試驗方式如下樁基工程習慣做法是地質勘察、基礎設計、沉樁施工、檢測各自分別進行，國際國 內皆如此。這對小工程較合適，但對大工程不合理。例如，同一場地建造基本相同的樁基 礎，由於設計師對勘察成果理解程度的不同，即使採用相同的樁型和樁規格，也可能出現較 大樁長差異、單樁承載力差異，使得造價差距大，即樁基工程浪費大。鑑於樁基的重要性以及發生紕漏補救困難的特徵等問題，現行規範對設計等級為 甲級、乙級的樁基，要求在樁基施工前或在施工後，需抽取至少的樁總數進行靜載荷試 驗，以確定或檢驗單樁承載力。例如，15，000套樁的工程(這對鋼鐵廠建設是經常遇到的 工程)，至少要做150套靜載荷試樁，需要浩浩蕩蕩的試樁隊伍和進行規模龐大的靜載荷試 樁，由此產生了大型工程施工組織困難的問題。此外，目前國內大部分工程都採用先沉設基礎樁，再按規定數量檢驗單樁承載力 的試樁(靜載荷或動載)方式。這種方式的試樁，既存在著試樁代表性不足、承載力不夠之 風險，也存在著大量浪費的可能性，同時存在著靜載荷試樁困難、量大而麻煩的問題，如基 坑開挖後的靜載荷試樁困難等。為了減少靜載荷試樁引起的困難和保證樁基的質量，國內外對承載力試樁的途徑 集中在發展動測方面，如高應變、靜動對比等。但對動載試樁得到的承載力的準確性，始終 處於懷疑中。
發明內容
本發明的任務是沿巖土工程的思路，提供一種改進的預製打/壓入樁的單樁承載 力的巖土工程綜合確定方法，它解決了以上現行單樁承載力確定和檢驗方式所存在的問 題，開闢了一條具有廣闊發展空間的確定單樁承載力的途徑。本發明的技術解決方案如下一種預製打壓入樁的單樁承載力的巖土工程綜合確定方法，將樁的打入或壓入深 度條件、樁端持力層土工指標控制條件、樁長優化和單樁承載力控制條件作為保證樁基礎 承載力的基本要素；所述樁的打入或壓入深度條件為利用加長靜載荷試樁的錨樁，在各試樁點進行 樁的打入或壓入深度試驗，打入試驗時記錄總錘擊數、每米樁長的錘擊數，繪製總錘擊數與 打入樁長的關係圖；繪製每米樁長錘擊數與打入深度、標準貫入試驗指標N63. 5的關係圖； 繪製各試樁點的樁打入深度和總錘擊數的統計圖；如果採用壓樁方式，則描述壓力與進程、 土工指標的對應關係；分析上述圖形，確定合理錘擊數條件下的打入樁長即打入深度；
所述樁端持力層土工指標控制條件為對樁端持力層的土工指標的要求，對樁端 持力層土壤的性能要求，由上部建築結構和設備的需求確定，以原位測試指標為主，參考室 內試驗指標；所述樁長優化和單樁承載力控制條件為合理的樁長，單樁豎向承載力設計值Rd 需 兩足
_3] Rd = min{ RPd,Rsd]
在樁身結構截麵條件確定時，則適當調整樁長，使R/值趨近於R/值，以獲得最小 樁材用量下的HiaxRd值；選擇樁長時，還需結合打/壓入深度條件、選擇的樁端持力層一起考慮；試樁包括打/壓入試驗和靜載荷試驗兩部分利用加長錨樁做打/壓入試驗，檢測 出樁在打/壓入後的可能損傷情況，確定合適的樁長和可能到達的樁端持力層位置；靜載 荷試驗確定試樁的單樁承載力，單樁承載力的靜載荷試驗結果，與土工原位測試指標掛鈎， 並以等高線的形式畫出；一種按照預製打壓入樁的單樁承載力的巖土工程綜合確定方法的實施步驟，該實 施步驟如下步驟A 按初步勘察報告，初步選定樁端持力面和樁基持力層、優化樁型和估算單 樁承載力，並根據初勘參數計算打入或壓入深度；步驟B:在詳細勘察期間，選擇代表性地層進行試樁，包括打入或壓入試驗、靜載 荷試驗、靜動對比試驗、基樁樁身檢測，以試樁結果修正初步確定的樁端持力面位置；步驟C 在詳細勘察報告中，根據試樁修正後的樁端持力面和其原位測試土工指 標，勾畫出樁端持力面的等高線；步驟D 根據試樁確定的樁端持力面進行樁基礎設計。按本發明的方法，在樁基施工前，通過工程地質勘察(初勘或詳勘)和靜載荷試樁 結合，融入設計需求(持力層優選)、施工可行的途徑。經工程實踐，按照這種方式確定單樁 承載力的靜載荷試樁數量，對於不算複雜的場地或者已有一定實踐經驗的場地，可控制在 0. 以內；而對場地地質比較複雜時，可控制在0.5%左右；並且質量可靠，可得到優化的 單樁承載力。按本發明的方法，樁的可能打/壓入深度條件、樁端持力層土工指標控制條件、樁 長優化和單樁承載力控制條件是保證樁基礎承載力的基本要素。本發明的預製打/壓入樁的單樁承載力的巖土工程綜合確定方法已涵蓋了一般 建築樁基所有的關鍵性能及影響要素，是樁基工程控制的綜合處理方法，充分利用了地基 土的承載力，是融合勘察、設計、施工、檢測、試驗於整體系統。按本發明的方法，適宜打入深度條件，保證樁以恰當錘擊數打入預定標高；土工指 標控制條件，反映土層的強度和剛度，按上部結構或設備的使用要求優選；承載力條件，保 證基樁承載力，降低靜載試樁數，只需檢測樁身完整性。將上述三個條件有機結合，就保證 了設備運行、建築使用功能的要求，達到投資降低、施工快捷、質量提高的目標。由於單樁承載力的靜載荷試驗結果，與土工原位測試指標掛鈎，並以等高線的形 式畫出，所以單樁承載力具有可靠保證。因此，可以減少試樁數量。同時，樁端持力面等高 線也已融入了可能打/壓入深度條件，所以使樁損大幅度降低。
採用本發明的方法，結合樁基持力層優選，最適合於上海、天津等類似的衝擊平原土層。
圖1是按本發明的方法繪製的總錘擊數與打入樁長即打入深度的關係圖。圖2是按本發明的方法繪製的每米樁長錘擊數與打入樁長即打入深度、標準貫入 試驗指標N63. 5的關係圖。圖3是按本發明的方法繪製的各試樁點的樁打入深度和總錘擊數的統計圖。
具體實施例方式按本發明的一種預製打/壓入樁的單樁承載力的巖土工程綜合確定方法，將樁的 可能打入或壓入深度條件、樁端持力層土工指標控制條件、樁長優化和單樁承載力控制條 件作為保證樁基礎承載力的基本要素。樁的可能打入或壓入深度條件為利用加長靜載荷試樁的錨樁，在各選定試樁點 進行樁的打入或壓入深度試驗，打入試驗時記錄總錘擊數、每米樁長的錘擊數，繪製總錘擊 數與打入樁長的關係圖(如圖1所示)；繪製每米樁長錘擊數與打入深度的關係圖(如圖 2所示)，繪製每米樁長錘擊數與標準貫入試驗指標N63. 5或靜力觸探指標Ps值的關係圖 (如圖2所示)；繪製各試樁點的樁打入深度和總錘擊數的統計圖(如圖3所示)。圖3顯 示的實例為各區PHC600X 110總錘擊數，D80打樁機。如果採用壓樁方式，則描述壓力與進程、土工指標的對應關係。分析上述這些圖形結合工程經驗，考慮樁的疏密程度對打入深度的影響，確定合 理錘擊數條件下的合適打入樁長(即打入深度)。在打入試驗時，結合高應變打樁監控實時檢測樁身結構完整性、監控樁身錘擊壓 應力、拉應力、樁錘效率，控制錘擊能量、錘跳高度，結合地質勘察報告確定合適的最後的貫 入度和停錘標準。樁的可能打入或壓入深度條件，是保證樁在大面積沉樁施工時不致於出現較高損 樁率的要素。在有著深厚軟土的地區，如上海、天津等地，試樁往往採用錨樁法，其錨樁一般 比試樁長，且配筋比試樁多。樁端持力層土工指標控制條件為主要是指對樁端持力層的土工指標的要求，並 考慮樁穿越的關鍵土層的土工指標，該關鍵土層會影響沉樁的土層。對樁端持力層土壤的 性能要求，由上部建築結構和設備的需求確定。一般以原位測試指標為主，參考室內試驗指 標。例如，對沉降要求非常嚴格的設備，當樁端持力層為無粘性土時，要求其標貫擊數N63. 5 不小於50擊，或者ps值大於IOMPa諸如此類的要求。樁長優化和單樁承載力控制條件為合理的樁長，除需要滿足預定的使用要求如 沉降外，關鍵在於獲得單位承載力的樁材消耗量。樁加長一些並不一定浪費，樁縮短一些也 不一定節約，重要的是選擇合理的樁長。單樁豎向承載力設計值Rd需滿足formula see original document page 5
其中RdP、R/分別為單樁樁身結構承載力和單樁地基承載力的設計值。上式的涵義是Rd須取RdP和R/的較小值。在樁長(也即地基持力層條件)確定時，微調PHC樁身截面積，即調節R/值並使 R；值趨近於R/值，可獲得最小樁材用量前提下的HiaxRd值。例如，據此簡易的原理，例如使 寶鋼上海地區的PHC超長樁的單樁承載力提高到115% (不改變PHC壁厚) 136% (改 變壁厚)，取得顯著的經濟效益。在樁身結構截麵條件確定時，則適當調整樁長，使R/值趨近於R/值，以獲得最小 樁材用量下的HiaxRd值。選擇樁長時，除上述優化條件外，還需結合可能打/壓入深度條件、選擇的樁端持
力層一起考慮。試樁包括打/壓入試驗和靜載荷試驗兩部分。利用加長錨樁做打/壓入試驗，檢 測出樁在打/壓入後的可能損傷情況。根據打/壓入深度情況，確定合適的樁長(試樁樁 長)和可能到達的樁端持力層位置。靜載荷試驗則可以確定試樁的單樁承載力。因為單樁 承載力的靜載荷試驗結果，採用與樁端土工原位測試指標掛鈎，並以等高線的形式畫出，所 以單樁承載力有可靠保證。同時，樁端持力面等高線也反映出樁的打/壓入深度條件，所以 使樁損大幅度降低。因此，可以減少試樁數量。按本發明的一種預製打/壓入樁的單樁承載力的巖土工程綜合確定方法的實施 步驟如下步驟A 按初步勘察報告，初步選定樁端持力面和樁基持力層(以原位測試指標為 主)、優化樁型和估算單樁承載力(即初步確定樁長)，並根據經驗和初勘參數估計可能打 入或壓入深度。步驟B:在詳細勘察期間，選擇代表性地層進行試樁，包括打入或壓入試驗、靜載 荷試驗、靜動對比試驗、基樁樁身檢測，以試樁結果修正初步確定的樁端持力面位置。步驟C 在詳細勘察報告中，根據試樁修正後的樁端持力面和其原位測試土工指 標，勾畫出樁端持力面的等高線等。步驟D 設計院根據試樁確定的樁端持力面進行樁基礎設計。當詳細勘察期間沒有條件做上述工作時，如果持力層標高起伏不大或地質條件變 化不大，可在工程沉樁施工前期，利用工程樁進行柱基打入試驗和靜載荷試驗，結合詳細勘 察的已有成果，勾畫出樁端持力面的等高線圖。設計院根據地基的力效分層及其樁端持力 面位置適當調整樁基礎設計。但應當注意，採用此步驟時，勘察、設計工程師應對場地地質 已具備一定的經驗，否則工程將需停頓一些時日來調整和適應。當然，本技術領域內的一般技術人員應當認識到，上述實施例僅是用來說明本發 明，而並非用作對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對上述實施例的變換、 變型都將落在本發明權利要求的範圍內。
權利要求
一種預製打壓入樁的單樁承載力的巖土工程綜合確定方法，其特徵在於，將樁的打入或壓入深度條件、樁端持力層土工指標控制條件、樁長優化和單樁承載力控制條件作為保證樁基礎承載力的基本要素；所述樁的打入或壓入深度條件為利用加長靜載荷試樁的錨樁，在各試樁點進行樁的打入或壓入深度試驗，打入試驗時記錄總錘擊數、每米樁長的錘擊數，繪製總錘擊數與打入樁長的關係圖；繪製每米樁長錘擊數與打入深度、標準貫入試驗指標N63.5的關係圖；繪製各試樁點的樁打入深度和總錘擊數的統計圖；如果採用壓樁方式，則描述壓力與進程、土工指標的對應關係；分析上述圖形，確定合理錘擊數條件下的打入樁長即打入深度；所述樁端持力層土工指標控制條件為對樁端持力層的土工指標的要求，對樁端持力層土壤的性能要求，由上部建築結構和設備的需求確定，以原位測試指標為主，參考室內試驗指標；所述樁長優化和單樁承載力控制條件為合理的樁長，單樁豎向承載力設計值Rd需滿足 R d=min{ R d P, R d s} 在樁身結構截麵條件確定時，則適當調整樁長，使RdP值趨近於Rds值，以獲得最小樁材用量下的maxRd值；選擇樁長時，還需結合打/壓入深度條件、選擇的樁端持力層一起考慮；試樁包括打/壓入試驗和靜載荷試驗兩部分利用加長錨樁做打/壓入試驗，檢測出樁在打/壓入後的可能損傷情況，確定合適的樁長和可能到達的樁端持力層位置；靜載荷試驗確定試樁的單樁承載力，單樁承載力的靜載荷試驗結果，與土工原位測試指標掛鈎，並以等高線的形式畫出；
2.一種根據權利要求1所述的預製打壓入樁的單樁承載力的巖土工程綜合確定方法 的實施步驟，其特徵在於，該實施步驟如下步驟A 按初步勘察報告，初步選定樁端持力面和樁基持力層、優化樁型和估算單樁承 載力，並根據初勘參數計算打入或壓入深度；步驟B:在詳細勘察期間，選擇代表性地層進行試樁，包括打入或壓入試驗、靜載荷試 驗、靜動對比試驗、基樁樁身檢測，以試樁結果修正初步確定的樁端持力面位置；步驟C:在詳細勘察報告中，根據試樁修正後的樁端持力面和其原位測試土工指標，勾 畫出樁端持力面的等高線；步驟D 根據試樁確定的樁端持力面進行樁基礎設計。
全文摘要
本發明涉及一種預製打壓入樁的單樁承載力的巖土工程綜合確定方法，將樁的打入或壓入深度條件、樁端持力層土工指標控制條件、樁長優化和單樁承載力控制條件作為保證樁基礎承載力的基本要素。利用加長靜載荷試樁的錨樁，在各試樁點進行樁的打入深度試驗，打入試驗時記錄總錘擊數、每米樁長的錘擊數，繪製總錘擊數與打入樁長的關係圖；繪製每米樁長錘擊數與打入深度、標準貫入試驗指標N63.5的關係圖；繪製各試樁點的樁打入深度和總錘擊數的統計圖。本發明的方法已涵蓋了一般建築樁基所有的關鍵性能及影響要素，是樁基工程控制的綜合處理方法，充分利用了地基土的承載力，是融合勘察、設計、施工、檢測、試驗於整體系統。
文檔編號E02D33/00GK101824828SQ20091004703
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月5日 優先權日2009年3月5日
發明者陳炯 申請人:上海寶鋼工程技術有限公司