桩承载力计算方法注意事项及分析

[摘要] 对建筑工程中常用的桩基础承载力计算的方法进行对比，对计算过程中遇到的规范中的疑惑问题进行解答总结分析，有利于正确理解规范条文，准确的采用规范中的承载力值和计算参数，可供工程结构设计及现场施工人员作参考。

[关键词] 桩基础；桩极限侧、端阻力标准值；桩侧、端阻力特征值，基础附加分项系数

桩基础是建筑工程中广泛使用的基础形式，特别是东南沿海软土地区，已经有非常成熟的工程使用经验。基桩可以按以下规定分类：一、根据承载性状分类：1）摩擦型桩；2）端承型桩。在实际工程中大部分的桩都是端承摩擦桩，要根据工程地质勘查报告反应的工程地质情况具体分析，总体上如果桩端能进入密实的较硬的土层或基岩时都可以考虑桩的端承力，在沉降控制较严格的建筑中桩基础宜按端承桩考虑。二、按成桩方法分类：1）非挤土桩；2）部分挤土桩；3）挤土桩。主要是考虑成桩过程中对地基土的影响，特别是在淤泥层较厚的沿海地区，不同的成桩方法对地基土的扰动和破坏情况存在差别，对桩的承载力有一定的影响。三、按桩径大小分类：1）、小直径桩D≤250mm；2）中等直径桩250mm

对计算桩的承载力时，不同的规范中的参数表示方法和参数的名词经常使我们容易混淆，如：“极限标准值”和“特征值”两个参数名词经常会让我们很疑惑，在不同的规范里采用了不同的参数。如在国家标准《建筑地基基础设计规范》里采用的都是特征值并未提及极限标准值及两者的转换关系，而且规范中没有给出特征值的经验取值范围，只在参数说明中指出“桩端端阻力、桩侧阻力特征值由当地静荷载试验结果统计分析算得”。这给我们在工程设计工作中带来不方便，无法在工程初设阶段根据土质的大概情况估算基桩的承载力，为基础型式方案的选择和优化提供支撑数据。在建筑行业标准《建筑桩基技术规范》条文5.2.2中就给出了特征值和极限标准值之间的转换公式：Ra= Quk，Quk 为单桩竖向极限承载力标准值，K是安全系数，一般取2.0，这为特征值和极限标准值之间的转换提供了依据。在电力行业标准《架空送电线路基础设计技术规定》中仅提及了极限标准值并没提及特征值，但目前一般的地质勘察报告中提供的地基土层参数都是以承载力特征值给出的，如果没注意就容易基础计算时把特征值当极限值使用，由于两者计算时使用的安全系数、基础作用力的取值都不同，如果把特征值代入了极限值的计算公式中计算会造成基础尺寸和配筋偏大，造成材料的浪费。在《建筑桩基技术规范》中的表5.3.5-1和《架空送电线路基础设计技术规定》中的表11.4.6-1都提供了桩的极限侧阻力标准值，但两表中相同的地基土的参数存在一定的差异。造成各不同行业标准规范的之间的参数不同，主要的原因：一、行业之间存在一定的差异，侧重点不一样，考虑的基础安全系数也不一样；二、规范的更新步伐不一致，很多行业的规范还沿用84年规范的标准和计算参数。

在验算特殊条件下的基桩时，应该注意各计算参数的选用，如地下水位以下的地下室的抗拔验算，当考虑桩、承台及地下室底板的自重对桩的抗拔有利作用时自重荷载应按照标准值考虑，这是我们十分容易忽视的。甚至在一些行业规范中不时会发现类似的个别欠缺严谨的地方，如在电力行业标准《架空送电线路基础设计技术规定》（DL/T 5219-2005）中的11.5 桩上拔承载力计算的公式：1） 单桩：T≤Uk/γs+Gp；2）桩基中的基桩应满足：Tmax≤Uk/γs+Gp和T≤Ugk/γs+Ggp。公式中的Gp和Ggp采用自重设计值，这是不太严谨的，对于上拔力验算Gp和Ggp属于对结构有利荷载根据《建筑结构荷载规范》中的条文3.2.5应取标准值。设计值需要乘以1.2的分项系数，上拔力和自重力是两个方向相反的力，如果自重乘以了1.2分项系数意味基础偏不安全了，所以应该使用不考虑分项系数的自重标准值。根据已建工程的已有经验，在多层建筑中的地下室抗浮验算一般在工程竣工之后，由于建筑上部的自重非常大，所以只要保证地下室的底板抗浮验算满足要求就可以了。但在一些单独地下结构时，如地下油库、地下水池等，要注意进行在空库或空池的工况下的抗浮验算，而且如果是考虑用分段预制桩的摩擦力来抵抗浮力时，如果出现基桩由多段预制桩组成时，只能考虑一段桩长的抗浮摩擦力，因为由于施工现场由多段预制桩组成的基桩一般两端桩之间都是通过焊接端部钢箍连接的，焊缝在水中长期浸泡，很容易被腐蚀而无法传递拉力，造成桩身的摩擦力无法发挥作用，所以只有与承台嵌固的第一段桩的抗拔摩擦力能够完全地发挥了作用。同时由于桩的摩擦力主要是考虑锚入承台的桩插筋来传递到主体结构的，因此首先要保证锚筋满足受力和伸入承台的最小锚固要求，还要保证插筋在预制桩中的灌浆长度要满足抗拔的要求，这样才有保证桩的抗拔作用有效地发挥。

在计算桩的承载力时，还有一处比较容易忽略考虑的是基桩的负摩擦力的计算，如果建筑所处的位置是回填土、湿陷性黄土或地基下的土层存在较厚的软弱淤泥层，我们应注意考虑桩的负摩阻力。负摩阻力是由于基桩施工完成后由于桩周围土沉降，土对桩身产生一个向下的摩擦力，使得施工桩的承载力在施工完成后的一段时间内承载力不增反降。引起桩周土沉降主要有以下几种情况：一、桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层进入相对较硬土层时；二、桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面有大面积堆载时；三由于降低地下水位，使桩周土有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。如果建筑位于软弱淤泥层或新近回填土较厚的地基上时，由于建筑施工过程对地基土有一定扰动，土中的空隙水的平衡被破坏，施工完成后土体固结，重新达到平衡的过程中，土体存在沉降。为了减少负摩阻力的影响可以采取以下的措施：1）对于填土建筑场地，宜先填土并保证填土的密实性，软土场地填土前应采取预设塑料排水板等措施，待填土地基沉降基本稳定后方可成桩。2）对于有地面大面积堆载的建筑物，应采取减小地面沉降对建筑物桩基影响的措施，主要是减小堆载的高度或远离建筑物堆放。3）对于自重湿陷性黄土地基，可以采用强夯、挤密土桩等现行处理，消除上部或全部土的自重湿陷，对于欠固结土宜采取先期排水预压等措施。4）对于挤土沉桩，应采取消减超空隙水压力、控制沉桩速率等措施。5）对于中性点以上的桩身可对表面进行处理以减少负摩阻力。负摩阻力对桩的承载力有一定影响，特别是对于基桩没有进入持力层的纯摩擦桩，地基沉降对建筑的基础影响会出乎意料之外，所以应该引起足够的重视，避免引起工程隐患。

以上是我多年来在工程实践中总结的一些经验，希望对广大的工程设计人员和施工单位现场技术人员提供一定参考价值。

参考文献

1、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）

2、《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）