試樁成果

A. 樁基礎中，長樁相對於中，短樁，其承載變形機理有什麼差異

The "analogy method" and "Zoning Method" of Large Diameter and Super-long Pile Bearing and Deformation Characteristics
TIAN Shu Yong
【摘 要】目前國內建築地基基礎設計規范中規定的中長樁設計計算方法不能較好的吻合超高層建築目前常採用的長樁或超長樁基礎承載和變形機理。本文綜合對比分析和研究了國內大量超高層建築的樁基設計、樁基礎沉降及單樁載荷試驗等工程實踐及實測資料，探討了大直徑長樁或超長樁基樁的承載特性、荷載傳遞機理、承載及變形影響因素及單、群樁基礎在在設計過程中應重點關注的問題。根據對長樁或超長樁單樁承載變形規律總結分析，探討和提出了確定單樁極限承載力的「類比法」和確定單樁設計荷載和極限荷載下樁頂位移計算的「分區法」的計算模型；根據對長樁或超長樁群樁考慮上部結構基礎—樁—土共同作用的承載變形規律總結分析，探討和提出了超高層建築群樁基礎的沉降計算思路。以期本文所提出的見解、方法或建議引起同行進行進一步的研究和探討，並能在工程實踐應用時予以參考。
【關鍵詞】長樁或超長樁；承載及變形特性；類比法；分區法；設計計算方法
【Abstract】At present, the design and calculation method of middle long pile in the 「Building Foundation Design Code」 are not suitable for the bearing and deformation mechanism of long pile or super long pile which are often used in super high-rise building. In this paper, a comprehensive comparative analysis and study of a large number of high - rise buildings of the long pile or super long pile foundation design, pile foundation settlement and single pile load test data and engineering practice, the large diameter long piles and super long piles of the bearing characteristic, the load transfer mechanism, the influence factors and the key problem for single or skirt pile design were discussed. Based on the analysis of the bearing and deformation characteristics of long pile or super long pile, the "analogy method" for determining the ultimate bearing capacity of single pile ，and the "Zoning Method" for determining the pile top displacement under the design load and ultimate load of single pile is put forward. Based on the analysis of the bearing and deformation characteristic of the interaction of superstructure-foundation-pile-soil are considered, a idea is put forward to calculate the settlement of high-rise building skirt pile foundation. It's hopeful that the author puts forward the ideas, methods and suggestions in this paper for further research and discussion, and can be used in engineering practice for reference.
【Key words】super high-rise building; the bearing and deformation characteristics; analogy method； Zoning Method；consolidation degree; the design and calculation method
引言
目前大直徑深長鑽孔灌注樁或超長樁（以下統稱「長樁」）在我國己被廣泛使用，長樁以其具有較高單樁承載力的優點在橋梁及超高層建築等工程上的應用無可替代。雖大直徑深長鑽孔灌注樁得以廣泛的應用，但對這類樁的荷載傳遞機理及承載變形計算方法到目前為止還正處於研究階段，迄今仍無與實際工程承載變形相吻合的長樁基礎承載力及變形計算方法。應用於超高層建築的大直徑超長灌注樁的理論研究落後於實踐，且隨著後注漿技術的應用，給傳統樁基理論提出了新的挑戰[1]。現行規范[2]中關於大直徑深長鑽孔灌注樁的設計理論並非以其承載變形機制為基礎，仍以研究和應用歷史較長、設計方法相對成熟的中、短樁的計算理論為根據，通過經驗加以修正的方法來估算長樁基礎的承載力或變形，進行相關地基基礎的設計。基於中、短樁試驗和研究基礎上建立的長樁相關計算和設計方法，對於大直徑長鑽孔灌注樁的設計，仍存在適宜性問題，如未考慮到長、短樁承載性能及變形的差異，在理論上尚需定性、定量的研究[1]，且上部結構—樁—土共同作用機理認識不夠充分、共同作用計算方法有待深入研究等。
為了更准確的確定長樁單樁的承載特性，國內一些學者及技術人員結合工程項目的情況進行了大量長樁現場載荷試驗和其它參數測試試驗，對長樁的承載及變形特性進行了研究。文獻[1]總結大量現場實測數據，系統研究了大直徑灌注樁承載變形特性、樁側摩阻力和端阻力發揮性狀及後注漿對其承載特性的影響。文獻[3]據軟土地基、非軟土地基中（北京和天津）長鑽孔灌注樁靜載荷試驗和樁身軸力的測試結果，分析探討了豎向荷載下長樁的受力性能及沉降特徵的一些規律。文獻[4]通過對北京、天津和上海的代表性超高層建築(上海中心大廈、天津117大廈、北京的央視新台址主塔樓)的樁基載荷試驗資料的對比，對於超長鑽孔灌注樁的荷載傳遞規律、荷載-沉降的性狀、側阻力變化特徵以及後注漿工藝增強效果進行了比較研究。王衛東等[5]綜合分析上海地區十餘項工程的樁端後注漿灌注樁測試資料，對樁端後注漿大直徑超長樁的樁端承載特性進行了研究。目前較為典型的研究方法和成果[6~15]主要是根據現場測試結果研究分析和總結相應場地的單樁荷載傳遞特性。少量研究考慮承台、樁土共同作用效應，針對群樁的荷載傳遞特性進行初步的研究[16]。上述研究成果進一步的揭示了樁基礎的荷載傳遞特性、變形規律，並指出了長樁基礎與中、短樁基礎承載及變形特性的異同。文獻[17、18]對既有主要沉降計算方法進行了驗證和分析，闡述了變剛度調平設計的基本原理和必要性。劉金礪等[19]通過工程案例採用既有方法進行了沉降計算比較，指出了Mindlin解均化應力法的優越性，為超高層建築樁基礎設計提供了新的思路和理論支持。
本文基於國內大量的試驗、研究成果，綜合對比分析和研究了國內大量超高層建築或橋梁等工程的樁基設計、沉降計算方法及其它實測資料，總結並結合大直徑長樁基樁和實際工作狀態下群樁的承載變形特性、荷載傳遞機理，提出了大直徑長樁基礎承載變形計算的類比法和分區法計算模型，以供同行進行進一步的研究、討論和工程實踐應用時參考。
1．超長樁承載力計算的類比法
1.1超長樁破壞模式及承載變形特性
通過對比分析國內既有長樁或超長樁的試樁、實測等研究成果[3~15]及工程實踐成果，總結了長樁單樁荷載傳遞的一般規律及破壞模式。關於長樁單樁荷載傳遞的一般規律及破壞模式的論述基於以下假設：①端承摩擦型樁；②樁身不發生強度破壞；③通過清底、後壓漿等技術消除泥皮及孔底沉渣的影響；④不考慮樁身范圍因後注漿與砂卵石地層形成類似擴徑樁的影響。在上述假定條件下，總結國內長樁單樁荷載傳遞的一般規律和破壞模式論述如下：首先，隨著試驗荷載逐級增加，荷載較小時，樁身上部發生彈性變形，與周圍土體產生相對位移，樁體承擔的荷載（包括樁體自重）全部由土體提供的側摩阻力承擔，此時樁端阻力為零；其次，當荷載逐漸增大，樁土相對位移較大，樁頂下一定范圍內的樁側土體側摩阻力發揮到極限，發生所謂的「樁側土塑性段」，側阻力峰值開始由樁頂附近下移，「樁側土塑性段」以上樁側阻力發生應力重分布，即側阻力軟化現象。該階段增加的荷載繼續向下傳遞，並由「樁側土塑性段」以下樁側土體側摩阻力逐漸發揮來承擔。在某一級荷載點或其附近，樁端阻力仍然為零，當荷載繼續增大，大於這個樁端荷載零點，樁端端阻開始發揮作用，從此時起，所施加的荷載就由樁側阻力和端阻力共同分擔（也有這種可能，即當樁長徑比較大時，樁身強度較低，樁身發生了破壞樁端也不承受荷載，但工程實踐很少發生這種情況）。第三，當荷載繼續增加，樁端阻力及側阻力亦在增加，若此時刻所施加的荷載不再增加，整個設計估算的荷載由樁側阻力和端阻力共同承擔，此時樁身下半部分側阻力及端阻力均未達到特徵值。工程實踐中，大多數試樁的結果屬於這種情況。第四，若荷載繼續施加，樁端阻力及側阻力繼續發揮，「樁側土塑性段」繼續下移，此時會發生兩種情況：一種是樁端阻力先達到極限，單樁發生刺入變形或群樁出現梨型破壞，樁土相對位移較大，樁側阻力從而亦發揮到極限，基樁或群樁發生破壞。這種情況一般發生在樁端持力層強度較低、清底不徹底或樁端後注漿效果不理想狀態；另一種情況是樁側阻力先發揮到極限，應力重分布後，繼續增加的荷載由端阻力承擔，直至端阻力至極限值而導致基樁或群樁失效。這種情況一般發生在樁端持力層強度較高、清底徹底、樁端後注漿效果較好的狀態。為了既能滿足工程應用確定基樁的承載力，又能對基樁的承載性能進行一定的研究，絕大多數基樁的載荷試驗都未載入至破壞，極少數工程或研究[20~22]進行了破壞試驗。因此，對於基樁上述極限狀態承載變形性能及破壞模式分析，有待破壞試驗進一步驗證。

圖1 基樁承載力估算分段示意
1.2大直徑長樁單樁承載力估算的類比法計算模型
基於上述側、端阻力發揮過程分析，由於一般超高層基樁載荷試驗均未載入至基樁發生破壞就滿足了設計對承載力要求，本文提出了大直徑長樁單樁承載力估算的類比法。所謂「類比法」即根據同一地區或同一場區附近地層分布情況、已有試樁資料、基樁擬承擔的載荷及其它設計條件，結合基樁側阻力沿樁身分布變化規律，分段（圖1）估算基樁的極限承載力。基樁極限承載力具計算公式如下：

2．超長樁單樁變形計算的分區法
2.1超長樁變形分析
國內工程應用或研究表明：在基樁整個載荷試驗過程中，長基樁側阻力的發揮主要依靠樁身相對土層的彈性壓縮變形或塑性、彈性壓縮變形來產生。一般為基樁上段發生較大的彈性變形或塑性+彈性變形，下段發生彈性變形且量值較小甚或無變形（量級較小，儀器測不出），這也是實測基樁下段側阻力較小或端阻力未能充分發揮的原因。對承受荷載水平較高的基樁，樁頂以下一定范圍內鋼筋混凝土發生了塑性變形[8]，若整個基樁假定僅發生彈性變形進行相關變形計算，計算結果與實際情況發生變形量相比就會偏小。當基樁樁長較長，下段樁身軸力一般較小（大大小於樁頂附加荷載），若基樁變形計算時樁身荷載取樁頂的附加荷載，計算結果比實際基樁發生的變形量相比就會偏大。規范[2]方法在工程設計實際應用時，基於中、短樁試驗成果，考慮這一偏大偏小的效應相互抵消了一部分變形，並根據不同長徑比選取相應的樁身壓縮系數後會使得計算「總結果」趨於實際值，但並不是長樁真實的變形反映。
2.2 超長樁變形計算的分區法
為了使基樁樁身壓縮變形（ ）更符合工程實際，基樁變形應考慮兩個方面的影響：一是通過試樁，判斷使用荷載下基樁上段部分是否發生了塑性變形及發生塑性變形的深度；二是要根據基樁載荷試驗實測基樁軸力分布情況，採用不同的荷載進行計算。因此，提出長基樁樁身變形估算的「分區法」計算模型。所謂「分區法」即根據擬建工程場地或附近已有的試樁資料，綜合分析長基樁變形沿樁身分布變化規律，分區段（圖2）估算基樁的壓縮變形量。即樁身壓縮變形 = （樁身塑性變形區段）+ （樁身彈性變形區段）+ （ 倍附加荷載彈性變形區段）。 值及各計算段深度均可以根據試樁實測結果綜合分析確定。實際工程中樁頂荷載一般僅達到載荷試驗最大值或極限值的一半，樁身塑性變形區段很小或可忽略不計，可近似按彈性變形區段進行計算。由於基樁下段軸力分布一般趨於三角形或梯形分布（圖2），基樁變形為彈性變形，因此 值可取三角形或梯形中線值予以近似。由北京CCTV基樁載荷試驗成果[2]可以看出，樁長分別為52m和33m左右同樁徑（1.20m）相同樁頂荷載（約33000KN）作用下，樁長52m實測樁頂沉降為18~22mm，樁長33m實測樁頂沉降為15~21mm，兩者總變形量非常接近，可以看出樁長52m基樁在樁身33~52m部分變形量非常小，原因是因為該部分樁長范圍內樁身軸力很小，33m左右樁長足以消化掉載荷試驗所加的最大荷載。這也是超高層建築基樁設計時應按變形控制設計的最好佐證。因此，估算超高層建築單樁變形時採用根據載荷試驗實測的樁身軸力分布分區計算較為接近實際狀態，這對較為准確估算超高層建築核心筒外框架柱下疏樁基礎沉降具有較強的實際意義。

圖2 基樁變形估算分區示意
3．超長樁群樁承載變形特性
3.1超長樁群樁承載特性分析
眾所周知，群樁與單樁的承載變形性能差異非常顯著。基於現場測試的群樁基礎相關承載變形性能研究試驗極少，文獻[18]為了更能充分的研究中長樁群樁側阻力、樁端阻力隨荷載水平、位移變化的分布特點和發揮性狀進行了群樁基礎的現場試驗，並討論了北京地區群樁基礎中樁土承台相互作用產生的各種「削弱」和「增強」作用性狀和作用機理，並由此歸納總結了北京地區群樁基礎側阻力、端阻力的分布特點和模式，為群樁基礎應力分布計算所需的參數提供了實測數據，對長樁群樁基礎研究起到參考和借鑒作用。
長樁與長群樁基礎的承載變形差異亟待研究。超高層建築長樁或超長樁群樁受到基礎結構剛度、長樁承載變形性能、深部地層及施工工藝等方面因素的影響更是如此。超高層建築群樁基礎通過基礎結構（承台）的約束形成一個有機整體的受力體系，將上部結構傳遞到樁頂上的豎向荷載通過樁側阻力和樁端阻力來傳遞給樁側、樁端土體，同時基礎及上部結構、樁側土體、樁身及樁端以下土體發生變形協調後形成一復雜的平衡體系，這一平衡過程即「上部結構-樁-土共同作用」。
超高層建築尤其是核心筒位置，單樁承擔的荷載較高，一般設計樁距S≤6D（樁徑），採用後壓漿輔助措施，剪力牆及基礎結構剛度很強，群樁效應較為明顯，群樁基礎的沉降及破壞模式主要為整體沉降、整體破壞。隨著基礎結構、上部結構、附屬結構施工進行及使用階段荷載各種荷載的逐級施加，超高層建築結構樁基受力變形規律也在發生變化，最後形成一有機協調的平衡體系。下面參考既有中、短樁群樁的研究或分析，結合超高層建築施工及運營階段上部結構荷載的施加過程，對超高層建築核心筒下長群樁基礎承載變形機理作如下分析和探討。
首先，基槽開挖卸荷，基底土層發生一定的回彈變形。隨著基礎等上部結構荷載增加，荷載較小時（假設結構施工到正負零時），樁體承擔的荷載（包括樁體自重）主要由土體提供的側摩阻力承擔，此時樁端阻力近為零。這個階段，基樁發生較小的彈性壓縮變形，基礎底板發生相應的下沉使得地基土層分擔基礎荷載發生了相應的壓縮變形。由於地基土層的分擔荷載結果發生了變形，與單樁同等位移條件下，樁土相對位移減小，樁側土層側阻力發揮相對單樁狀態顯然也偏小。樁頂處由於基礎結構的約束，使得側阻力的發揮受到了一定程度的影響，但是基礎結構下一定范圍內由於樁土剛度差異較大，樁土位移差迅速變大，且基樁樁間土分擔上部結構的荷載使得土中應力增大，即增大了樁側法向應力，此兩方面綜合因素使得基樁側阻力發揮得以加強，但總體上小於單樁狀態側阻力發揮。
其次，隨著施工進展，荷載逐漸增大（假設上部結構施工到頂），基底一定范圍內的樁、土繼續發生各自的變形，群樁中、下段側阻力逐漸發揮，樁端端阻力開始發揮（或之前就開始發揮），樁端以下土體發生變形。這個階段，樁土承擔的荷載進一步增大，樁、土變形及其相對位移也進一步增大，各土層側阻力進一步發揮。由於基礎對樁側土的約束作用，樁土相對位移一般達不到土層極限側阻力發揮所需的相對位移值，因此，群樁實體基礎內一般不會發生「樁側土塑性區」。由於核心筒部位荷載相對其周邊柱或牆的荷載較大，由基礎、基樁與土體組成的實體基礎產生壓縮變形和樁端土體的變形迭加後與其周圍土體的相對變形較實體基礎樁間土與基樁相對變形要大的多，因此，基樁樁頂以下一定范圍內實體基礎周邊側摩阻力發揮比樁間土側摩阻力發揮要大。根據北京CBD某超高層工程實測基礎沉降結果和單樁載荷試驗結果對比分析，實體基礎上段土體側阻力可能達到極限值，群樁實體基礎外側周圍土體可能會發生「樁側土塑性區」。與單樁載荷試驗一樣，若群樁基樁樁頂荷載達到單樁載荷試驗同等荷載值時，基礎底板下一定范圍內群樁樁體同樣會發生塑性變形，而不是僅是假定的彈性變形，但實際工程群樁樁頂荷載一般達不到單樁載荷試驗時的最大荷載。
第三，當荷載繼續增加（各種附加荷載、人群荷載均已施加等使用階段，對應單樁載荷試驗確定基樁特徵荷載階段），實體樁基礎中、下段樁間土層及實體基礎外側摩阻力繼續發揮，樁端阻力繼續增加。此階段群樁實體基礎承載變形與上一階段類似，僅是在各項承載和變形發揮方面進一步深入，由於荷載增加及地基土層固結作用，各類承載及變形繼續加大，逐漸形成一有機平衡系統。

B. 地基驗槽記錄需要勘察單位和設計蓋章嗎

地基驗槽記錄需要勘察單位和設計簽字，但沒有規定要蓋章。

寫明地基是否滿足設計、規范等有關要求。是否與地質勘查報告中土質情況相符，驗槽由建設單位組織地質勘查部門、設計院、建設單位、監理單位及施工單位有關人員參加，共同檢驗做出紀錄並簽字。

無驗槽手續不得進行下道工序施工。

(2)試樁成果擴展閱讀：

基坑（槽）挖土驗槽要求紀錄以下內容：

1、驗收時間為各方共同檢查驗收日期。

2、基槽（坑）位置、幾何尺寸、槽底標高均按驗收實測紀錄填寫。

3、槽底土質類別、顏色及堅硬均勻情況。

4、土層走向、厚度、土質有變化的部位，用圖示加以說明。

參考資料來源：網路——地基驗槽

C. 　動力觸探測試法成果的應用

由於動力觸探試驗具有簡易及適應性廣等突出優點，特別是用靜力觸探不能勘測的碎石類土，動力觸探則可大有用武之地。動力觸探已被列於多種勘察規范中，在勘察實踐中應用較廣，主要應用於以下幾方面。

1.劃分土類或土層剖面

根據動力觸探擊數可粗略劃分土類（圖3—10）。一般來說，錘擊數越少，土的顆粒越細；錘擊次數越多，土的顆粒越粗。在某一地區進行多次勘測實踐後，就可以建立起當地土類與錘擊數的關系。如與其他測試方法同時應用，則精度會進一步提高。圖3—11就是動、靜力觸探同時應用，判定土類的一種方法。做標准貫入試驗時，還可同時取土樣，直接進行觀察和描述，也可進行室內試驗檢驗。

圖3—11中的直線方程為：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：N_自——標貫自動落錘錘擊數；

D₅₀——土的平均粒徑（mm）;

q_c——錐尖阻力（100kPa）。

圖3—10動力觸探直方圖及土層劃分

土體原位測試機理、方法及其工程應用

根據觸探擊數和觸探曲線，可以劃分土層剖面。根據觸探曲線形狀，將觸探擊數相近段劃為一層，並求出每一層觸探擊數的平均值，定出土的名稱。動力觸探曲線和靜力觸探曲線一樣，有超前段、常數段和滯後段。在確定土層分界面時，可參考靜力觸探的類似方法。

2.確定地基土的容許承載力基本值

用動力觸探成果確定地基土的容許承載力f_k（或稱地基土承載力基本值），是一種快速簡便的方法，已被多種規范所採納，如中華人民共和國國家標准《建築地基基礎設計規范》（GBJ₇-89）、《工業與民用建築工程地質勘察規范》（TJ₇-74）和《濕陷性黃土地區建築規范》（TJ₂₅-78）等。

《建築地基基礎設計規范》（GBJ₇-89）中明文規定，當根據標准貫入測試錘擊數N、輕便觸探測試錘擊數N₁₀查表3—7、表3—8確定地基基本容許承載力時，現場測試錘擊數應經下式修正。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：μ——錘擊數平均值；

σ——標准差：

，

μ_i——某一次試驗值；

n——試驗次數；

N（或N₁₀）取整數。

表3—7砂土地基容許承載力（kPa）（標貫法）

表3—8粘性土、粉土N₂₈與承載力f_k的關系

註：1.資料來源原冶金部勘察總公司，原（工業與民用建築工程地質勘察規范）；

2.適用於沖、洪積的粘性土和粉土。N為手拉錘擊數；

3.f_k為地基承載力標准值，相當於地基容許承載力［R］，下同。

表3—9碎石土、砂土N_63.5與承載力f_k的關系

註：1.此表為原一機部勘察公司西南大隊資料；

2.本表適用於沖、洪積成因的碎石土和砂土。對碎石土，d₆₀不大於30mm，不均勻系數不大於120；對中、粗砂.不均勻系數不大於6，對礫砂則不大於20。

表3—10細粒土N_63.5與承載力（kPa）的關系

註：1.源於《油氣管道工程地質勘察技術規定》；

2.括弧內值供內插用。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

註：使用表3—7至表3—13確定地基土承載力時，均需按式（3—13）對N值進行觸探桿長度的校正，承載力單位為kPa。

表3—12粘性土地基承載力標准值（kPa）（標貫法）

表3—13花崗岩殘積土承載力標准值（kPa）

註：選自《深圳地區地基工程設計規范》。

表3—14粘性土地基容許承載力（kPa）

表3—15用標貫成果求地基承載力標准值

註：⑧為重型動探經驗式。

圖3—12為粘性土中N與f_k關系圖。圖中直線代號與表3—15中經驗式的代號相同。

工業與民用建築工程地質勘察規范（TJ21-77）採用表3—18作為碎石類土的容許承載力採用值。但規定，對N_63.5除須做桿長校正外，還需考慮地下水的影響。

圖3—12粘性土中標貫擊數N與承載力f_k關系圖（圖中數字編號見表3—15，直線⑧為動探N_63.5與f_k的關系）

表3—16北京市N10與地基土承載力標准值f_k（kPa）、變形模量E₀（MPa）的關系

註：1.採用本表數值時，應考慮季節性濕度變化對擊數的影響，按不利條件採用。

2.處於飽和狀態或地下水位有可能上升到持力層以內時，對粉砂、細砂、粉土應按表列數值減少20%。

3.f_k系基礎寬度小於3m，基礎埋深小於0.5m條件的。

表3—17素填土承載力標准值（kPa）

表3—18碎石類土承載力標准值

中國建築西南勘察院採用120kg重錘和φ＝60mm探桿（每延米質量為11.4kg）的超重型動探，並與載荷試驗比例界限值P₁進行統計，對比資料52組，得如下公式：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：f_k——地基土承載力標准值（kPa）;

N₁₂₀——校正後超重型動探擊數（擊/10cm）。

中國地質大學（武漢）對粘性土也有類似經驗公式：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：f_k——地基土承載力標准值（kPa）;

N_63.5——重型動探擊數（擊/10cm）。

除了用錘擊數確定地基土承載力標准值外，還可利用動貫入阻力法確定地基土承載力標准值。由於將探頭的單位動貫入阻力與動力觸探測試成果做了歸一化處理，應用起來比較方便，所以在勘測及設計實踐中得到了越來越多的應用。法國利用（3—37）式計算動力觸探頭的單位動貫入阻力Rd（俗稱荷蘭公式），砂土地基的容許承載力為：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

一般對粘性土地基，也可採取類似上述的經驗公式。但應經過大量對比試驗和統計分析，取得一定經驗後再應用較為妥當。

3.求單樁容許承載力

動力觸探試驗對樁基的設計和施工也具有指導意義。實踐證明，動力觸探不易打入時，樁也不易打入。這對確定樁基持力層及沉樁的可行性具有重要意義。用標准貫入擊數預估打入樁的極限承載力是比較常用的方法，國內外都在採用。其方法有如下幾種。

（1）Meyerhof（1976）法：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：q_d——樁的極限端阻力（kPa）;

h——樁進入砂層的深度（m）;

B——樁的寬度或直徑（m）;

q_f——樁側極限摩阻力（kPa）。

（2）日本建築鋼管樁基礎設計規范，持力層為砂土時：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：N₁——樁端處的N值，當樁端以下N值變化較大時，取樁尖以下2B范圍內的平均貫入擊數；

N₂——樁尖以上10B范圍內的平均貫入擊數；

A_s,A_c——分別為樁身在砂土層部分和粘土層部分的側面積（m²）；

——分別為樁身在砂土層及粘土層部分標准貫入擊數平均值。]]

①沈陽地區的經驗：根據樁截面為300mm×300mm、350mm×350mm，長度為3.40—7.40m的鋼筋混凝土預制樁和少量φ350mm的振沖灌注樁，靜載荷試驗的極限承載力與樁尖平面處觸探指標進行統計結果，有：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

統計子樣n=22

相關系數r=0.915

標准離差S=744.4（kPa）

式中：q_p——單樁豎向樁端極限承載力（kPa）;

N_63.5——樁尖處上下4D（樁徑）范圍內擊數平均值。

安全系數可採用2。樁尖持力層以粗砂一圓礫為主。應用（3—41）式時，N_63.5的取值應符合上述要求。

此外，沈陽樁基試驗研究小組，還將樁長、樁進入持力層的深度、反映持力層密實程度的打樁貫入度和動力觸探試驗的貫入度等指標，與單樁載荷試驗承載力標准值建立關系，得出計算單樁豎向承載力標准值的經驗公式。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：［q_p］——單樁豎向承載力標准值（kN）;

L——樁長（m）;

l——樁進入持力層的深度（m）;

e——打樁貫入度，採用最後10擊時每一擊的貫入度（cm）;

S——動力觸探在樁尖平面至以上10cm內修正後的平均每擊貫入度（cm）;

a——系數，按表3—19取值。

表3—19

該公式考慮了打樁時的樁長和貫入度，又考慮了勘察工作中動力觸探測試指標。選擇系數a值時，參照了樁徑、打樁機型號及持力層等因素，因而比較接近實際。

②成都地區的經驗：一般樁基的持力層為卵石土。西南建築勘察院利用探桿直徑為60mm的超重型動力觸探指標N₁₂₀與11根φ350mm的振沖灌注樁、20多根300mm×300mm的預制樁進行對比分析，承載力與超重型動探擊數有良好的相關關系。在35根試樁中，有20根做了現場靜載荷試驗，其餘採用錘擊貫入法測定樁的極限承載力。進行綜合統計分析得出回歸方程如下：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

統計子樣n=35

相關系數r=0.79

式中：q_p——單樁豎向樁端極限承載力（kPa）;

N₁₂₀——樁尖平面處上下4D（樁徑）范圍修正後的擊數平均值（擊/10cm）。

N₁₂₀的范圍值為3.41—11.18擊/10cm。

考慮到試樁中錘擊貫入法測試的極限承載力較離散，（3—43）式的相關系數不高，在此式基礎上提出推薦方程（3—44）式，為考慮2倍安全系數的樁基容許承載力經驗公式。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：q_p——樁端極限承載力（kPa）;

［q_p］——單樁端豎向承載力標准值（kPa）;

N₁₂₀——同（3—43）式。

③廣州地區的經驗：廣東省建築設計院常用打樁經驗公式估算單樁容許荷載。根據現場打樁資料和勘察階段的動力觸探資料，通過統計分析，找出樁尖持力層處樁的貫入度與動探擊數的關系及樁的總錘擊數和動探總擊數的關系，然後代入常用的打樁公式，用以估算單樁允許荷載。

對於錘質量m=3t，落高H=40—60cm，錘嘴外徑50cm的汽錘打樁機，預制樁截面積500mm×500mm。容許荷載按（3—45）式估算。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中［q_p］——單樁豎向承載力標准值（kN）;

N′_63.5——從地面以下0.5m至樁進入持力層深度的動力觸探總擊數；

S——持力層中樁的貫入度（cm）；按下式計算。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中，N_63.5為持力層動力觸探擊數（擊/10cm）。

對於錘質量m=0.75t，落高H=100cm，樁嘴外徑為34cm的電動打樁機，樁截面積為300mm×300mm,［q_p］按（3—46）式估算。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中的各符號意義同（3—37）式。

在統計分析打樁資料和動力觸探成果時，樁基持力層主要為硬塑至堅硬狀粘土，上覆地層主要為粘性土夾少量砂層，因而應用估算單樁豎向承載力標准值時，須考慮到場區的地層情況應與此類似，不要相差太大。使用其他類型的打樁機時，應用該公式也要慎重。

（4）動阻力法：近年來，也有人採用探頭單位動阻力來評價單樁容許承載力［q_p］，如：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

如安全系數採用6，則為：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

就地下水位以下的粘性土而言，探頭阻力多半是由表面摩擦和在突然沖擊下所產生的超孔隙水壓力的阻力所引起的。因此，普遍認為，在這種情況下，用動阻力公式來確定樁的承載力是不合適的；在易液化的粉細砂層中取得的測試數據，也要另做處理。

（5）鑽孔灌注樁承載力：近年來，我國在高層建築中，大量採用了鑽孔灌注樁。它就地成孔，在孔中澆灌混凝土，不受樁徑控制；雜訊小，造價較低，成孔直徑及長度易於滿足設計要求，使用范圍很廣，特別適用於基岩起伏地區和市區。因此，如何評價灌注樁的承載力，就成為必須解決的實際問題。許多單位為此進行了努力。

北京市地質勘察處研究所地基組曾收集了31組試樁與標准貫入測試求單樁承載力的對比資料，建議採用下式求鑽孔灌注樁極限承載力q_p。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：l_c,l_s——分別為樁身在粘性土部分與砂土部分的長度（m）；

——分別為樁身在粘土層部分與砂土層部分的標准貫入擊數之平均值；]]

AN——樁端截面積與標准貫入擊數之乘積（m²）;

H——孔底虛土厚度（m）;

q_p——灌注樁極限承載力（t）。

當孔底虛土厚度H大於0.5m時，則用下式計算：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

在31組對比資料中，有73%的誤差小於15%，有95%的誤差小於25%，說明其可靠性較好。

（6）旋噴樁直徑設計：中華人民共和國專業標准：《建築地基處理技術規范》規定，旋噴樁的設計直徑可按表3—20選用。

表3—20用SPT確定旋噴樁直徑（m）表

（7）確定樁基持力層：端承樁的持力層，應選在密實的砂層上。一般以標准貫入擊數大於30擊的層位作為持力層；當其下還有較差地層時，則以50擊為好。對厚度不小於2.0m的土層，也可作為樁端持力層，其動力觸探N_63.5應大於20擊，卵石土N₁₂₀應大於8擊。

4.確定粘性土稠度及C、φ值

利用標貫錘擊數確定粘性土的稠度狀態，國內、外都有較多的經驗。其關系如表3—21至表3—24所示。

表3—21N與稠度狀態關系（Terzaghi ＆ Peck,1948）

註：q_n為無側限抗壓強度。

表3—22N_手與稠度狀態的關系

註：1.適用於沖積，洪沖的一般粘性土層。

2.標准貫入試驗錘擊數N_手是用手拉繩方法測得的，其值比機械化自動落錘方法所得錘擊數N機略高，換算關系如下：N_手＝0.74+1.12N機，適應范圍：2＜N_機＜23。

表3—23N與粘性土的C，φ值的關系

表3—24粘性土N_手與C、φ的關系

註：手拉落錘。

確定粘性土的內聚力C及內摩擦角φ也積累了較多經驗，見表3—23和表3—24等。

軟粘土：

粘性土：

式中，E_s為土的壓縮模量（100kPa）。

卵石土變形模量：

粘性土：

式中，m_v為體積壓縮系數；f=450—600kPa（中等至低塑性土）。

表3—25E₀及E_s經驗公式

表3—26N與V_s統計公式表

註：σ_v0——上覆土層壓力（kPa）;V_s——波速（m/s）。

5.確定砂土密實度及液化勢

動力觸探在砂土中的應用效果比較理想，再加上取砂土不擾動樣較困難等，使得用動力觸探確定砂土密實度及液化勢的研究及應用由來已久，目前仍被廣泛採用。Peck（1979）曾經指出，在評價砂土液化勢方面，認為復雜得多的周期性室內試驗比標准貫入試驗有任何更為優越之處是不公正的。

砂土密實度的大小是確定砂層承載力及震動液化勢的主要指標。利用動力觸探試驗確定砂土密實度，國內、外已積累了很多經驗，既有經驗公式，也有各種圖表。現將幾種常用方法介紹如下。

表3—27北京市N₁₀與砂土密實度的關系

N_63.5與e的關系

表3—28N_63.5與砂土密實度的關系

表3—29N₁₂₀與卵石密實度的關系

表3—30按標准貫入擊數N確定砂土密實度

註：表內所列N值由人力拉錘測得。

我國鐵道部第一、二、三勘測設計院及鐵道科學研究院認為，砂土相對密度可用下式求出：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：D_r——砂土相對密度；

σ′_v0—有效上覆壓力（kg/cm²）;

N——標貫擊數。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：φ——砂土內摩擦角（度）；

當N＜10時，取N=10

當N＞50時，取N=50

式（3—56）由交通部《港口工程地質勘察規范》推薦。

波蘭人Borowczyk和Frankowski（1981）研究了動力觸探與靜力觸探和砂土相對密度的關系，並製成關系圖及下列關系式。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：q_c——靜力觸探錐頭阻力（MPa）；其他符號意義同前。

現在，一般的看法是，錘擊數N、有效上覆壓力和相對密度之間存在著一定的關系。但是，企圖用唯一的一條曲線來適應所有類型的砂和各種條件是不可能的。應用概率和統計方法或利用動力觸探資料確定上述三者之間的關系是可取的。

判斷砂土液化的主要方法之一是標准貫入法，詳見第二章第七節。

總之，動探和標貫的優點很多，應用廣泛。對難以取原狀土樣的無粘性土和用靜探難以貫入的卵礫石層，動探是十分有效的勘測手段。但是，影響其測試成果精度的因素很多，所測成果的離散性大。因此，它是一種較粗糙的原位測試方法。在實際應用時，應與其它測試方法配合；在整理和應用測試資料時，運用數理統計方法，效果會好一些。

D. 鑽孔灌注樁基礎「工程試樁」數量如何確定規范具體要求是什麼

樁基礎試驗包括「靜荷載試驗」和「動荷載試驗」；靜荷載試驗又分為「抗壓試驗」和「抗拔試驗」，動荷載試驗又分為「高應變動力測試」和「低應變動力測試」。本章以「鑽孔灌注樁」為例，側重於「靜荷載試驗」在設計階段的試驗和施工階段試驗的性質問題探討。兩個階段試樁的區別首先是時間和目的不同。
設計階段試樁是為設計的計算成果提供印證，為設計師調整或確定設計方案提供依據，是在工程樁正式施打之前進行的試驗；工程試樁是在樁基施工結束以後，檢驗施工質量能否滿足設計要求和施工規范要求提供證據。
設計試樁，是設計人員自己判斷、決定試樁在擬建建築物、構築物場地上的位置和數量，其成果只供設計單方面使用；而工程試樁是在質量監督管理部門的見證下，根據強制性條文的規定由投資人、監理單位、施工單位隨意選取的樁號。其試驗成果的書面報告是證明該項目樁基礎的質量能否滿足結構安全的重要證據，最終要交到當地城市建設檔案館作為「永久性」文件保管。
看是什麼樁，配筋要求一樣，這樣無論設計試樁、施工試樁才有比較性。

E. 長螺旋鑽管內泵壓混合料灌注樁試樁時間多長可以檢測

碎石樁施工方法如下：
1、長螺旋鑽孔灌注成樁， 適用於地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密實以上的樁土。
2、長螺旋鑽孔、管內泵壓混合料灌注成樁， 適用於粘性土、粉土、砂土， 以及對雜訊或泥漿污染要求嚴格的場地。
3、振動沉管灌注成樁， 適用於粉土、粘性土及素填土地基。
相關內容：碎石樁施工要點
1、開工前應設置五根試驗樁。設置試驗樁時，應認真仔細地記錄樁的貫入時間和深度、沖水量和水壓、壓入的碎石量和電流的變化等，以確定樁體在密實狀態下的各項指標，以此作為設置碎石樁的控制指標；
2、試驗樁設置完畢後，應對其中的三根試驗樁進行標准貫入試驗，並對其中的兩根進行荷載試驗，以檢驗施工設備和方法是否符合規范的要求；
3、若一次試驗不成功，則應改裝或更換設備，改變施工方法，進行兩次或多次試樁的設置，直到5根樁全部符合要求；
4、施工時碎石料應分批加入。每次加料量一般為1m堆高的填料；
5、設置碎石樁時，應根據試驗樁的成果嚴格控制電流，使其大於密實試驗樁的電流值；
6、碎石樁設置完畢後，其頂部應按設計圖紙要求鋪設碎石或砂礫墊層。在整個施工過程中，應保證碎石料不被周圍土體污染。

F. 靜壓管樁試樁結束以後試樁報告怎麼寫

一、 試驗情況介紹

1、工程概況

本項目工程主要包括（1）、xx-xx段（左輔道：ZK2+565.689～ZK3+400.985，右輔

道：YK2+576.590～YK3+222.100）、xx-xx段（xx段（B段）、連接線（L段）、xx段（

D段）的路面、安全、設施、交通工程及沿線設施和綠化工程。（2）、xx及xx段（左輔道：ZK9+100～ZK9+919，右輔道：YK9+100～YK9+927）的路基、路面、橋涵、排水工程、安全設施、交通工程及沿線設施和綠化工程。對xx及xx段的路基軟基處理主要採用靜壓預應力管樁。

本次試樁位置根據設計及現場實際情況，選取在里程ZK9+318～ZK9+550段，編號分別為

ZG-61-1、ZG-65-2、ZG-65-4、ZH-48-3、ZH-50-3、ZH-51-3；管樁型號C80—PHC

—A400，直徑d=40cm；管樁間距2.0米至2.5米不等，管樁樁長由23-36米不等，設計

單樁承載力特徵值不小於300kN，復合地基承載力特徵值不小於120kpa。壓樁力為單樁

承載力特徵值的2.0倍。

2、試驗目的

（1）、試壓樁後，全面了解該工程樁的所需終壓力值樁長、樁端進入持力層的深度及貫入度情況。

（2）、核實設計水文地質資料；

（3）、確定有關各項施工工藝及參數；

（4）、確定施工設備性能、工藝。

3、施工時間

試樁時間：20XX年X月XX日～20XX年X月XX日

4、施工人員安排：

本次試樁主要人員安排情況如表1：

2、試樁過程

（1）、測量放線：測量組用全站儀精確放樣出管樁處理范圍邊線控制樁。中間樁位拉鋼尺准確定位，插竹釺標識。

（2）、樁機就位：

利用樁機上行走裝置、移動行走就位，行走過程中要保持架底盤平穩，樁機就位後將行走油門關閉，然後將機架底盤調到水平固定。

（3）、起吊預制樁：吊車在起吊預制樁時，採用一點吊。起吊過程中，略加大角度減少外伸長度後，慢慢地拖到樁機邊後再開始垂直起鉤，平穩地把樁送到壓樁機夾樁器中，同時使樁尖對准樁位中心，緩緩放下插入土中。

（4）、穩樁：當樁尖壓入500mm後開始用全站儀成90o位置，調整樁的垂直度（測量儀器一般在距樁機15m以外處架設），觀測時，上端與下端的垂直度偏差應≤0.5%。

（5）、壓樁：樁在入土前，應在樁架或樁身上設置尺寸標志，以便在施工中觀測、記錄。開始壓樁時，邊壓邊觀測，如果超差，及時調整，但需保證樁身不裂，必要時拔

出重插，不允許採用強扳的方法進行快速糾偏，而將樁身拉裂、折斷。壓樁過程中，要

保證壓機最大壓力滿荷狀態，連續運轉，一氣呵成，中間不得有間隔。壓樁時應由專職

記錄員做好施工記錄。開始沉樁時，記錄壓樁的開始及結束時間、入樁行程深度及相應油

表壓力值，以判別入樁情況正常與否及樁的承載能力並登記入表。

（6）、接樁：①管樁現場採用長度：樁號ZG-61-1為12m、13m、13m三節焊接接樁，樁號ZG-65-2為13m、12m、11m三節焊接接樁，樁號ZG-65-4為12m、12m、12m三節焊接接樁，樁號ZH-48-3、ZH-50-3、ZH-51-3分別為10m、10m、14m三節焊接接樁；焊接接樁的預埋鐵件表面應清潔，上下節之間的間隙應用鐵片墊密焊牢。焊接時，應採取對稱焊接，以減少變形，焊縫應連續、飽滿，焊口塗瀝青油防腐蝕。

② 接樁一般在距離地面1m 左右進行。上下節樁的中心線偏差不得大於10mm，節點彎曲

矢量不得大於20mm。

③ 接樁處的焊縫應自然冷卻不少於5min 後才壓入土中，對外露鐵件應刷防腐漆。

（7）、送樁：將送樁筒底端對准送樁樁頂，然後施壓以便達到設計標高位置，樁頂標

高採用水準儀測量控制，當達到樁管極限壓力後而沒有達到設計標高，應停止送樁。

三、樁基檢測情況

20XX年X月X日下午經業主、監理、設計、施工四方現場協商一致對試樁的靜壓管樁將做低應變、單樁堅向靜載試驗。xx市公路橋梁工程監測站受xx區交通建設投資有限公司的委託於20XX年X月XX日對樁號：ZG-61-1、ZG-65-2、ZG-65-4、ZH-48-3、ZH-50-3、ZH-51-3進行低應變試驗，試驗結果：樁號ZG-61-1、ZG-65-4、ZH-50-3、ZH-51-3為

I類樁，樁號ZG-65-2、ZH-48-3為II類樁；並於在20XX年X月X日對樁號ZH-48-3進行單樁堅向靜載試驗，試驗結果：試驗載入到600KN（第十級）時，總沉降量4.02mm,Q-s曲線平緩，無明顯陡降段，s-lgt曲線呈平緩規則排列，綜合分析，該樁極限承載力≥600KN。詳見附件「xx段工程xx合同段單樁堅向抗壓靜載檢測結果通知單」編號050-13-0013（

001）」。

四、 試樁結論

1、施工設備和施工工藝

（1）、根據預應力管樁在國內應用推廣及現場試樁的情況來看，靜壓成樁這種施工方法，能較好地保證預應力管樁施工質量，應首選採用。

（2）、施工樁長的控制可按試樁所採用的方法，樁在入土前，在樁架或樁身上設置尺寸標志，以便在施工中觀測、記錄；頂面標高採用水準儀測量控制。

（3）、壓樁過程中，要保證壓樁機最大壓力滿荷狀態，連續運轉，一氣呵成，中間不得有間隔。

（4）、接樁時，應採取對稱焊接，以減少變形，焊縫應連續、飽滿；接樁處的焊縫應自然冷卻不少於5min。

（5）、樁機移機至下一樁位施工時，應根據軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進行復核，保證樁位準確。

2、相關參數

（1）、採用YZY-700型液壓靜力壓樁機靜壓法成樁工藝時，成樁後進行單樁豎向抗壓靜載試驗的結果均能滿足設計要求。

（2）、採用兩主缸（慢檔）壓樁組合的試驗結果能滿足工藝要求，在以後的施工中，採用此組合是可行的，施工順序採用同排連續法施工。

3、人員配置

通過試樁檢測成果及施工現場情況來看，預應力管樁施工時的人員配置及作業組織是合理可行的。

G. 管樁靜載試驗沉降規范要求不能超過多少毫米

管樁靜載試驗沉降規范要求不能超過40毫米。

一般情況下，樁基靜載試驗的成果數據，如單樁承載力、沉降量等均認為是准確、可靠的，這已為無數的工程實例證明。

樁基靜載測試技術是隨著樁基礎在建築設計中的使用越來越廣泛而發展起來的。新中國成立以前，在國內基本上沒有樁基靜載測試技術的發展（當時期還少有高樓大廈）。

(7)試樁成果擴展閱讀

在樁基靜載測試技術的起步階段，由於設計單樁的承載力較低，所以現場用來試驗的設備也相對簡單。在早期的試驗過程中，提供反力的配重並不是一下子全部預先加上的，而是根據試驗的進度，將配重逐漸加上。

隨著現場測試技術的發展，配重物由石塊、水箱發展到了砂袋、砼預制塊等；反力裝置也由堆重平台裝置發展到了錨樁反力裝置、堆重錨樁聯合裝置等；載入設備也由直接將配重物堆放在試樁樁頭上，發展為使用千斤頂提供反作用力，加壓泵由手動發展為了電動。

H. 工程樁和試樁配筋一樣嗎

樁基礎試驗包括「靜荷載試驗」和「動荷載試驗」；靜荷載試驗又分為「抗壓試驗」和「抗拔試驗」，動荷載試驗又分為「高應變動力測試」和「低應變動力測試」。本章以「鑽孔灌注樁」為例，側重於「靜荷載試驗」在設計階段的試驗和施工階段試驗的性質問題探討。兩個階段試樁的區別首先是時間和目的不同。
設計階段試樁是為設計的計算成果提供印證，為設計師調整或確定設計方案提供依據，是在工程樁正式施打之前進行的試驗；工程試樁是在樁基施工結束以後，檢驗施工質量能否滿足設計要求和施工規范要求提供證據。
設計試樁，是設計人員自己判斷、決定試樁在擬建建築物、構築物場地上的位置和數量，其成果只供設計單方面使用；而工程試樁是在質量監督管理部門的見證下，根據強制性條文的規定由投資人、監理單位、施工單位隨意選取的樁號。其試驗成果的書面報告是證明該項目樁基礎的質量能否滿足結構安全的重要證據，最終要交到當地城市建設檔案館作為「永久性」文件保管。
看是什麼樁，配筋要求一樣，這樣無論設計試樁、施工試樁才有比較性。