曹建強

（貴州有色地質(zhì)工程勘察公司，貴州 貴陽 550000）

貴陽市南部小河—翁巖—楊眉一帶北南走向貴陽向斜核部廣布侏羅系軟質(zhì)巖，該軟質(zhì)巖多為泥質(zhì)結構及泥質(zhì)膠結巖石，具遇水易軟化、曝曬易開裂、開挖揭露加劇風化等特征，當無現(xiàn)場試驗成果時其地基承載力常通過規(guī)范公式計算及查表[1-4]取值確定。目前國家標準[1]、各行業(yè)標準[2-4]給出的巖石地基承載力計算公式、適用條件存在差異，導致巖石地基承載力特別是樁基礎地基承載力采用規(guī)范公式計算及查表時出現(xiàn)過大差異，這可能導致工程建設出現(xiàn)不經(jīng)濟或不安全應用。本文以該區(qū)3個場地的泥巖為例，通過多種方法確定了軟質(zhì)巖在不同地基條件下的地基承載力，同時分析了不同方法的適用條件。

1 不同方法的地基承載力分析

本文分析的3個場地采用了淺層靜力平板載荷試驗、嵌巖基樁自平衡法靜載試驗[樁徑1.0m、分別嵌固2.4m（試樁1）5.0m（試樁2）6.0m（試樁3）]。

1.1 規(guī)范公式計算

常用的規(guī)范公式計算見式（1）～（3），為使各公式單位統(tǒng)一便于分析，對公式進行對應消除幾何量表達。

對于淺基礎地基承載力特征值[1]：

對于樁基礎嵌巖段地基承載力特征值[2]：

相關函數(shù)f（qpa,qra）=1/2ξrfrk。

對于樁基礎嵌巖段地基承載力允許值[3]：

對應qpa=c1frk、qra=c2frk。

式中：ψr——折減系數(shù)，場地中風化泥巖完整程度均為較完整，考慮不利組合按規(guī)范取ψr=0.2；

ξr——地基端阻與側阻綜合系數(shù)，對應樁徑1.0m、分別嵌固2.4m、5.0m、6.0m，按規(guī)范分別取ξr1=1.29、ξr2=1.57、ξr3=1.63；

c1、c2——地基端阻與側阻發(fā)揮系數(shù)，對應樁嵌固段大于0.5m，按規(guī)范取c1=0.45、c2=0.03。

采用不同規(guī)范計算的3個場地內(nèi)地基承載力特征值如表1所示。

表1 規(guī)范公式計算的地基承載力特征值對比表

通過表1對照可知，按規(guī)范公式計算的地基承載力特征值有如下規(guī)律：一定埋深的樁基礎樁端阻力特征值是淺基礎地基承載力特征值的2.25倍。樁基礎嵌固深度與樁嵌固段承載力特征值呈非線性關系（見圖1），樁嵌固段承載力特征值的綜合值增加量隨基礎嵌固深度增加逐漸減小，說明樁基礎嵌固達到一定深度后樁嵌固段承載力特征值的綜合值將趨于一定值。

1.2 規(guī)范查表取值

常用的規(guī)范查表取值確定地基承載力特征值如表2[3-4]所示。

規(guī)范查表確定的地基承載力特征值為區(qū)間較大的范圍值，且無研究表明相同嵌固條件下地基承載力特征值與frk的變化呈線性關系，故在實際應用中無法直接通過規(guī)范查表直接確定地基承載力特征值。

1.3 淺層靜力平板載荷試驗

本文分析的3個場地采用了淺層靜力平板載荷試驗，試驗中，對應于壓力—沉降曲線起始直線段的終點為比例荷載，符合終止加載條件的前一級荷載為極限荷載，將極限荷載與安全系數(shù)的比值與對應的比例荷載相比較，取小值為各檢測點的地基承載力特征值。淺層靜力平板載荷試驗得到的地基承載力特征值如表 3所示。

圖1 樁嵌固段承載力特征值綜合值變化曲線圖

表2 規(guī)范查表確定的地基承載力特征值范圍值表

表3 淺層靜力平板載荷試驗成果表

淺層靜力平板載荷試驗表明，比例荷載略大于極限荷載與安全系數(shù)的比值，對于淺基礎通過試驗既確保了地基的安全又能充分挖掘地基承載能力。

1.4 基樁自平衡法靜載試驗

本文分析的場地3采用基樁自平衡法靜載試驗確定嵌巖樁的端阻力和側阻力。按2倍預估荷載10級分級加載，試樁1（嵌固2.4m）在荷載加至2×2400kN上部樁向上位移出現(xiàn)突變，上部樁被抬起，側阻力發(fā)揮至極限，取前一級加載值2100kN為極限側阻力；下部樁向下位移較小，未出現(xiàn)突變，端阻力未發(fā)揮至極限。試樁2（嵌固 5.0m）、3（嵌固6.0m）在荷載分別加至 2×2400kN、2×3000kN時向下位移急劇增加并出現(xiàn)陡降，荷載無法穩(wěn)定，端阻力發(fā)揮至極限，分別取前一級加載值2100kN、2700kN為極限端阻力；上部樁位移未出現(xiàn)突變未被抬起，側阻力未發(fā)揮至極限。

不同規(guī)范對于單樁豎向承載力特征值Ra的公式表達雖有區(qū)別，但總體表述含義基本相同，根據(jù)1.1節(jié)各規(guī)范計算公式可以得到式（4）。

根據(jù)上述試驗情況，按下式根據(jù)試樁1的試驗成果計算地基側阻力特征值，根據(jù)試樁2、3的試驗成果計算地基端阻力特征值，分別計算各試樁的單樁豎向承載力特征值。

試樁1：qra=133kPa；

試樁2：qpa=1337kPa，Ra=3137kN；

試樁3：qpa=1719kPa，Ra=3855kN。

通過基樁自平衡法靜載試驗，確定了樁基礎嵌固段地基側阻力特征值與端阻力特征值。隨著樁基礎嵌固深度的增加側阻力發(fā)揮增加、地基端阻力特征值逐漸增大、單樁豎向承載力特征值逐漸增大。

2 不同方法的地基承載力對比分析

將利用巖石單軸抗壓強度和巖體完整性計算的淺基礎地基承載力特征值fa與淺層地基靜力平板載荷試驗結果進行對比分析，將利用巖石單軸抗壓強度計算的嵌巖樁地基端阻力特征值qpa、側阻力特征值qra與基樁自平衡法靜載試驗結果進行對比分析，將利用巖石單軸抗壓強度計算的嵌巖樁單樁豎向承載力特征值Ra與基樁自平衡法靜載試驗結果進行對比分析，分別根據(jù)式（2）、（3）計算場地3個試樁的單樁豎向承載力特征值Ra。不同方法確定的泥巖承載力對比如表4所示。

表4 不同方法確定的泥巖承載力對比表

通過不同方法的地基承載力對比可知，根據(jù)巖石完整程度利用規(guī)范公式計算的淺基礎地基承載力特征值fa與淺層靜力平板載荷試驗結果基本一致，但高于規(guī)范查表值。利用規(guī)范公式計算的樁基礎端阻力特征值qpa為固定值，當樁基礎嵌固深度為5m時，其與基樁自平衡法靜載試驗結果接近但略低，其值接近規(guī)范查表范圍值的中值；隨著嵌固深度的增加，其明顯低于基樁自平衡法靜載試驗結果，基樁自平衡法靜載試驗結果超出規(guī)范查表范圍值的大值。利用規(guī)范公式計算的樁基礎側阻力特征值qra小于基樁自平衡法靜載試驗結果，基樁自平衡法靜載試驗結果接近規(guī)范查表范圍值的大值?；鶚蹲云胶夥o載試驗得出的單樁豎向承載力特征值Ra明顯高于利用2種規(guī)范公式的計算結果。

3 地基承載力確定方法的適用性分析

對于埋深較小的淺基礎地基破壞型式為剪切破壞，對于嵌固深度大于1倍樁徑的樁基礎地基型式為刺入破壞[5-6]。

根據(jù)上述已有研究理論結合本文第2章分析，當軟質(zhì)巖地基承載力無現(xiàn)場試驗成果時，可按以下適用條件，通過規(guī)范公式計算、規(guī)范查表確定：

（1）在準確判定巖石完整性的基礎上，可以根據(jù)巖石完整程度利用規(guī)范公式計算淺基礎地基承載力特征值fa。

（2）對于嵌固深度小于1倍樁徑的樁基礎，可視為淺基礎確定地基承載力特征值fa。

（3）對于嵌固深度大于1倍樁徑、嵌固深度約小于5m的樁基礎，其端阻力特征值qpa可通過公式（3）計算確定。

（4）對于嵌固深度略大于5m的樁基礎，其端阻力特征值qpa可通過規(guī)范查表[4]取范圍值的上線值確定。

（5）嵌入軟質(zhì)巖的樁基礎，其側阻力特征值qra采用各種方法得出的值均較小，在工程應用中該值對工程建設的經(jīng)濟影響較小，從工程建設的安全性角度出發(fā)，建議通過規(guī)范查表[4]取范圍值的中值確定。

根據(jù)本文圖1結合規(guī)范公式（2）計算[2]推斷，樁基礎嵌固達到一定深度后單樁豎向承載力特征值將趨于一定值。樁基礎地基承載力具隨嵌固深度的增加端阻力逐漸收斂、側阻力逐漸發(fā)揮特性。根據(jù)端阻力特征值qpa與側阻力特征值qra分別乘以對應幾何量求和計算單樁豎向承載力的計算方法以樁基礎端阻力、側阻力均能最大發(fā)揮為前提，對于嵌固深度大于上述范圍較大及工程重要性等級較高的樁基礎，這種計算方法偏于不安全，應通過現(xiàn)場基樁試驗確定單樁豎向承載力。

[1]GB 50007-2011建筑地基基礎設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

[2]JGJ 94-2008建筑樁基技術規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[3]JTG D63-2007公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2007.

[4] JGJ 72-2004高層建筑巖土工程勘察規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.

[5] 李丹,余郭志,王吉霖,等.基于相似模型試驗的淺基礎地基破壞機理研究[J].科學技術與工程,2017,17（9）:272-278.

[6] 胡幼常.大型群樁基礎地基破壞性狀研究[J].武漢水利電力大學學報,1995,28（6）:690-693.