1、1湿陷性黄土场地桩身承载力及试桩压力计算摘要：本文以工程实例阐述自重湿陷性黄土地区，如何计算单桩承载力特征值和试桩似得最终加载量。 关键词：湿陷性、负摩擦力、单桩承载力、试桩压力 中图分类号： TU475+.3 文献标识码： A 1. 引言 湿陷性黄土地区地基土浸水湿陷后，桩侧表面可能产生负摩擦力，将导致桩基承载力降低。那么，如何从设计角度来保证建筑物的安全呢？本文以实际工程实例，以设计中考虑单桩负摩阻力的方式来保证结构安全。 2. 工程概况 西宁某纯住宅群，结构类型为钢筋混凝土剪力墙结构，地上 11 层，无地下室，总高 35.25 米。地层情况自上向下为：层杂填土，厚度5.8012.20m；
2、1 层马兰黄土（湿陷性） ，厚度 0.304.30m；2 层马兰黄土（非湿陷性） ，厚度 1.005.40m；层饱和黄土，厚度0.7011.10m；层卵石，厚度 3.006.50m；层强风化泥岩，未穿透。 当采用机械成孔时，桩端极限端阻力（qpk）建议采用：层卵石2qpk=3000 kPa。桩的极限侧阻力标准值（qsk）：层杂填土 qsk=20 kPa；2 层马兰黄土（非湿陷性）qsk=53 kPa；层饱和黄土qsk=53kPa；层卵石 qsk=140kPa。桩侧平均负摩擦力力特征值：层杂填土 qsk=15 kPa；1 层马兰黄土（湿陷性）qsk=15 kPa。 拟建场地内无可液化地层存在，地
3、基的稳定性较好，场地适宜建筑，该场地为级自重湿陷性黄土场地。 3. 基础形式 根据湿陷性黄土地区建筑规范 ，本工程为乙类建筑，若采用复合地基，就必须先处理地基土的湿陷性。但受西宁的自然条件限制，甲方要求尽量缩短施工周期，所以设计时根据湿陷性黄土地区建筑规范6.1.1 条 1 款，采用桩基穿透全部湿陷性黄土层，将持力层设置在稳定的卵石层上，因此本工程不做地基处理，直接施工钢筋混凝土桩。依据湿陷性黄土地区建筑规范5.7.5 条，在自重湿陷性黄土层内，扣除桩侧的负摩擦力。 经计算比对后，本工程采用载体桩设计，混凝土抗震墙下设置，桩身直径 500mm，桩长 15.6 米，持力层为卵石层。 4. 单桩承
4、载力及试桩的单桩压力确定 1）桩身受力分析 3经计算，布桩要求单桩桩顶处（即-截面）的承载力标准值应1500kN。 当桩周的湿陷土层未浸水时，湿陷土层内的桩长应按饱和状态下的正侧阻力，如图一所示。 当桩周的湿陷土层浸水时，自重湿陷性黄土产生自重湿陷，这时土层对桩产生向下的位移，给桩附加一个向下的作用力，即负摩擦力，如图二所示。因此在自重湿陷性黄土场地，确定单桩竖向承载力特征值时，除不计湿陷性黄土层范围内饱和状态下的桩侧正摩擦力外，尚应考虑桩侧的负摩擦力。 2）确定单桩承载力特征值 本工程均未计入桩身自重。 依据载体桩设计规程表 4.3.2，按中密碎石土选用，要求最后三击贯入度10cm。所以 A
5、e 取 3.2m2。 =+（-.） =400+4.41.7（17.634-1.5） =1606.8kPa 单桩竖向承载力特征值：Ra=Ae=1606.83.2=5142.0 kN 因为桩长10 米，所以计入桩侧阻力的影响。负摩擦力区长度 11.3米，正摩阻区长度 4.6 米。 桩侧产生的阻力特征值：3.140.5（-1511.3+534.6）=116.65 kN 4所以单桩承载力特征值：Ra =5142+116.65=5241 kN 桩身承载力计算，混凝土强度等级为 C40： NcAp=0.7519.13.145002410-3 =2811 kN 特征值：28111.35=2082 kN 可以
6、判定，桩身及桩端承载力满足布桩要求。 负摩擦力特征值：3.140.5（-1511.3）=-267 kN 所以，单桩承载力特征值：1500+267=1767 kN。 即考虑湿陷土层对桩的附加力，-截面桩承载力应达到 1767 kN。 3）确定试桩的单桩压力 试桩时，湿陷土层未浸水，桩的受力应按图一考虑。 湿陷土层内桩周正摩擦力：3.140.5（202.4+538.9）=816 kN 根据建筑基桩检测技术规范4.1.4 条，试桩加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的 2.0 倍。前面已经计算出在最不利的情况下，桩身承载力由-截面控制，试桩时应保证-截面安全，故单桩承载力特征值取 1767 kN
7、。 此时，我们还有遗漏，根据湿陷性黄土地区建筑规范5.7.5 条，单桩竖向承载力计算时，不计入湿陷性黄土层范围内饱和状态下的桩侧正摩擦力。而压试桩时，湿陷性黄土层范围内对桩产生正摩擦力是客观存在的，本设计中也没有采取其它抵消的措施，我们只能采取把这部分5力多压出来，进行补偿。所以 试桩压力：17672+816=4350 kN 试桩时桩身混凝土强度等级按 C45 设计，c 取ck N=cAp=0.7529.63.145002410-3 =4357 kN4350 kN 所以，桩身强度满足试桩要求。 5. 结束语 以上是笔者对工程设计实例的一点总结。 笔者认为，我们大量的工程设计都是以应用科学为主，没有难易之分，只要本着细心的态度，建立正确的模型，认真分析，都能做出正确的工程设计。 参考文献 1 建筑地基基础设计规范(GB50007-2011) 中国建筑工业出版社 2 湿陷性黄土地区建筑规范(GB50025-2004) 中国建筑工业出版社 3 建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008) 中国建筑工业出版社 4 载体桩设计规程(JGJ 135-2007) 中国建筑工业出版社 5 建筑基桩检测技术规范(JGJ 106-2003) 中国建筑工业出版社 6
