用静力触探确定沉管灌注桩极限承载力

R f= fs qc×100% )。
表 1 静力触探划分土类方法
判别式
参 量 范 围
判别土类结果
qc≥0. 7M Pa
R f> 0. 2973×qc+ 1. 6 0. 2973×qc+ 1. 6≥R f > 0. 1013×qc+ 0. 32 R f≤0. 1013×qc+ 0. 32
软土 粘性土 Ip > 10 粉土 Ip &l sk + Q p k = u L i ·qsk + A ·
qpk
∑ = u · L i·F cj·fγsi+ A ·F dk·qcp
(4)
其中: fγsi—桩周每一层的静力触探计算
侧阻平均值 (kPa)
qcp —静力触探计算端阻, 根据桩端上、
下一定范围内的端阻平均值 qct1和 qcb1综合取 值, 当 qct1 ≥qcb1 时 qcp = qcb1; 当 qct1 < qcb1 时 qcp = (qct1+ qcb1) 2。
砂土
(2) 土的分类选择及修正函数的建立
根据表 1 的公式首先对 11 个工点资料
的 1608 个土层进行分析, 验证结果判错总数
为 209 层, 判错率 13% , 其中判错率最高的
在 、 式间, 有 145 个, 约占判错率的 69.
4% , 故在分析时, 根据验证的判别精度, 土的
分类按四种情况选择, 即土类一: 土不分类,
2 研究准备
2. 1 试桩资料 本文共收集到沉管灌注桩 126 根; 其中
桩身质量完整、资料齐全可进行分析的共有 84 根。 2. 2 静载荷试验确定单桩极限承载力
根据现场静载荷试验合理地确定极限承 载力是静力触探法确定桩承载力研究的基 础, 因地基土复杂多变且影响试桩承载力的
因素较多, 所以国内外按静载荷试验确定桩 基极限承载力 Q u 的方法也很多, 用某种单 一的方法确定桩的极限承载力有时并不完全 理想, 本方法在处理时采用多种方法综合评 定, 确定 84 根桩的极限承载力[1]。 2. 3 桩的端、侧阻的划分
第 15 卷 第 4 期 2001 年 12 月
土 工 基 础 So il Eng. and Founda t ion
V o l. 15 N o. 4 D ec. 2001
用静力触探确定沉管灌注桩极限承载力
刘永超 陈 环
(铁道部第三勘测设计院, 天津 300251) (天津大学, 天津 300073)
1 概述
原位测试方法确定桩的竖向承载力一直 是岩土工程界研究热点, 建筑桩基技术规范 (J GJ 94- 94) 中强调在无静载荷试验的情况 下估算桩承载力以原位测试方法为主。 用静 力触探确定预制桩承载力已进入国家或地区 规范, 但在静力触探确定沉管灌注桩承载力 方面, 研究尚少, 本文介绍了作者在这方面的 研究方法和成果。
根, 占 33. 33% , 误差小于 20% 的 52 根, 占 61. 90% , 误差小于 30% 的 73 根, 占 86. 9% , 沉管桩计试比见直方图及表 2。
表 2 计试数字表
计试比
0. 0～ 0. 6 0. 6～ 0. 7 0. 7～ 0. 8 0. 8～ 0. 9 0. 9～ 1. 0 1. 0～ 1. 1 1. 1～ 1. 2 1. 2～ 1. 3 1. 3～ 1. 4 1. 4～ 1. 5 1. 5～ 2. 0
(1) 静探法确定地基土的名称
根据 A lsamm an 的结论: 利用静探参数
和桩的承载力之间的直接关系所得的结论没
有先用触探试验确定土层的性质, 然后预测
桩身承载力更可靠[3 ]。
采用静力触探技术规则 (TBJ 37 - 93)
(以下简称静探规则) 中双桥探头触探参数划
分土的主判别式, 如表 1 所示 (表中摩阻比
桩数
3 5 9 12 16 12 13 11 2 0 1
百分比
3. 57 5. 95 10. 71 14. 29 19. 05 14. 29 15. 48 13. 09 2. 38 0. 0 1. 19
4. 2 分类评价 表 3 为按桩端类型和所分析桩静载荷试
验情况分类评价对比表, 结果表明: 总桩的计 试比平均值接近于 1 说明本成果具有较好的 实用性; 桩端土类型的不同, 两类土计试比和 变异系数相近, 砂性土比粘性土高, 与实际情 况相符; 对静载试验所达到极限状态分类评 价, 两种类型计试比和变异系数相近, 端阻比 例吻合, 证明前述静载试验确定桩的承载力 及划分方法可行。
计算公式均有不同的端侧阻比例和表达形
式, 需对各种公式进行比选。在分析过程中选 择符合下述目标函数并尽量符合多个条件的
一种解法即为所求的最优化解。
n
∑ 目标函数:
1
(Q
ukn P
un
P
u
n
)
2 →m
in
(6)
判别最优化解的条件主要有以下几点:
( 1) 首先满足主判别式 (6) , 该式的意义
为所分析的 n 根桩的总计试比 (单桩计算极
摘 要 本文根据不同工程地质条件、试桩资料及静力触探资料, 对 CPT 计算端阻的不同取值 范围、不同的土类判别方法、判别标准进行了比较, 提出静力触探确定沉管灌注桩极限承载力的经 验公式。 关键词 静力触探, 沉管灌注桩, 经验公式 中图法分类号: TU 473 文献标识码: B 文章编号: 100423152 (2001) 0420006205
数函数, 因指数函数有两个未知数, 故下文在
表示桩端桩侧修正数 Α, Β时引入了修正系数
函数 Fd 和 Fc, 各种土的修正系数简化为:
侧阻的修正系数 F cj= Βj1. fγsiΒj2
(2)
端阻的修正系数 Fdk=
Αk1.
qΑk2 cp
(3)
其中: k、j 分别为土的端、侧阻分类数
上述式 1 的桩极限承载力表达式可改
3 静力触探确定桩的承载力
收稿日期: 2001- 02- 15
静力触探是一种拟静态的贯入试验, 双
第 4 期 刘永超等: 用静力触探确定沉管灌注桩极限承载力
7
桥探头锥尖阻力和侧壁摩擦阻力可较直观地
反映出土的软硬程度, 探头贯入时, 是对桩受
力作用的一种很好的模拟。 但因探头和桩在
土类二: 分为粘性土和砂土; 土类三: 分为软
土、粘性土和砂土; 土类四: 分为软土、粘土、
粉土和砂土。 在采用双桥探头分析桩的承载
力时, 采用较常用的静力触探的侧阻端阻和
桩的侧阻端阻建立关系, 二者的转化采用递
减函数进行修正, 递减函数有多种形式, 本文
采用了在文献[ 4, 5, 6 ]均获得良好效果的指
序进行分析比选, 此种组合变化情况较为繁
琐。
经上述组合方案的对比, 并编制了分析
软件, 实现计算机自动分析, 将最优化解自动
选出, 经数十万次的组合比较, 选定方案的修
正系数为:
F c1= Β11. fγsiΒ12= 4. 140 (fγsi) (- 0. 40)
(7)
当 R f> 0. 1013×qc+ 0. 32:
(4) 估算后, 桩的端阻所占比例尽量接近
于桩的端侧阻验划分值或分布在和该值较接
近的某个数值区间内;
(5) 当土进行分类时, 各类土的修正曲线
符合触探和土的工作机理, 形成连续的递减
函数, 修正后计算值不出现超常规值。
3. 4 静力触探确定沉管灌注桩承载力的统
计公式的建立
本次分析研究主要从以下方面进行优化
比较
(1) 桩端土的计算范围主要按现国内外 常用上下 8D 以内的六种组合方式作比较: 定上 4D、下 4D; 上 8D、下 8D ; 上 4D、下 8D ; 上 8D、下 4D ; 上 4D、下 1D ; 上 8D、下 1D。
( 2) 桩侧土的分类: 按本文前述的方法,
主要将桩周土分为一类、二类、三类、四类等
有 j+ k 个未知数的线性方程组。经过这种组
合变化, 采用最小二乘法就可以求解未知数
Αk1 和 Βjk, 对每一种组合, 则 n 根桩的端阻
和侧阻, 极限承载力均为可求解。
通过 j、k、Αk2、Βj2 的不同及桩端土计算
深度的不同组合, 可以得出无数种用静力触
探确定桩的端阻和侧阻力的计算公式, 各种
断。本文采用多元联立方程法, 将多元非线性
变量通过多种组合按线性最小二乘法求解多
元未知数, 按目标函数及辅助判断手段选择
满足假定条件并符合统计学规律的解。
3. 1 公式假定
单桩极限承载力计算假定按下式:
∑ Q uk = Q sk + Q p k = U L i·qsik + A ·
qp k
(1)
式中: Q uk、Q sk、Q p k—单桩的极限承载
4 结果验证
4. 1 计算结果
第 4 期 刘永超等: 用静力触探确定沉管灌注桩极限承载力
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该 计 算 方 法 的 84 根 桩 的 总 计 试 比 0. 986, 最大值 1. 524, 最小值 0. 554, 均方差 0. 209, 变异系数 0. 212, 误差小于 10% 的 28
F d1=
Α11.
qΑ12 cp
=
1.
65 (qcp ) (-
0. 14)
(8)
当 R f≤0. 1013×qc+ 0. 32:
F d2=
Α21.
qΑ22 cp
=
0.
45 (qcp ) (-
0. 09)
(9)
其中: qcp —静力触探计算端阻按式 (4)