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PAGE12 2012年P(guān)AGE2第12期 武清璽,等.混凝土面板堆石壩可靠度計(jì)算方法研究再議有關(guān)復(fù)合地基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的幾條規(guī)定DiscussiononseveralrulesoftechnicalstandardsaboutcompositefoundationagainPAGE120概述復(fù)合地基在國(guó)內(nèi)的歷史可謂非常短暫,其概念從國(guó)外引入到國(guó)內(nèi)也就30多年歷史[1]。20世紀(jì)90年代以來(lái),我國(guó)土木建設(shè)工程蓬勃發(fā)展,復(fù)合地基技術(shù)隨之迅猛發(fā)展,成為了土木工程領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)。在復(fù)合地基的工程實(shí)踐中,目前的理論研究水平及設(shè)計(jì)計(jì)算方法明顯滯后于工程實(shí)踐及工程需求,甚至連一些基本概念尚存在著較大分歧。這種分歧必然反映在相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之中。對(duì)已經(jīng)發(fā)布實(shí)施的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范,地基處理技術(shù)規(guī)范,復(fù)合地基技術(shù)規(guī)程等,對(duì)里面的有些規(guī)定,近些年來(lái)業(yè)界一直持續(xù)著熱烈的探討與研究,這些爭(zhēng)議對(duì)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步是有益和必經(jīng)的。筆者在《對(duì)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的一些探討》、《淺議有關(guān)復(fù)合地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的幾條規(guī)定》、《載荷試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)復(fù)合地基承載力計(jì)算公式影響及對(duì)策》等文中,結(jié)合自己的工程實(shí)踐,對(duì)一些熱點(diǎn)問(wèn)題淺談了自己的看法,主要觀點(diǎn)大致為:①技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)通常要求用載荷試驗(yàn)確定樁、土及復(fù)合地基的承載力。一般采用相對(duì)變形值法確定土及復(fù)合地基的承載力特征值,而CFG樁等剛性樁,對(duì)于緩變型Q-s曲線以絕對(duì)變形值40mm對(duì)應(yīng)的荷載、對(duì)于陡降型Q-s曲線以拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載作為極限承載力,然后取其一半作為承載力特征值。樁、土及復(fù)合地基的載荷試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)不匹配,造成三者受力不能同時(shí)達(dá)到承載力特征值,這導(dǎo)致了目前通用的按樁、土承載力特征值計(jì)算復(fù)合地基承載力特征值的公式理論上不成立。建議通過(guò)協(xié)調(diào)三者的變形關(guān)系并采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)合地基承載力來(lái)解決。②幾乎所有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)復(fù)合地基承載力的深寬修正都規(guī)定為寬度修正系數(shù)為0,深度修正系數(shù)為1。筆者認(rèn)為有點(diǎn)保守了。建議補(bǔ)充一句:修正后的復(fù)合地基承載力特征值如小于相應(yīng)天然地基修正后的承載力特征值,前者可按后者取值。③計(jì)算復(fù)合土層的壓縮模量時(shí),對(duì)CFG樁等剛性樁復(fù)合地基,不應(yīng)采用以置換率為權(quán)的樁土模量疊加法,宜采用復(fù)合地基與土的承載力比法,且按分層總和法計(jì)算復(fù)合地基沉降時(shí)應(yīng)修正沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ψs,該系數(shù)適用于天然地基而不適應(yīng)于復(fù)合地基;④荷載試驗(yàn)時(shí),試驗(yàn)墊層很難壓實(shí)會(huì)增加壓縮變形,同時(shí)其應(yīng)力擴(kuò)散作用導(dǎo)致施加到樁頂?shù)暮奢d小于試驗(yàn)荷載,兩者對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生相反影響,導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不確定性較大,建議在試驗(yàn)結(jié)果中加以考慮;⑤技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中,不同樁體復(fù)合地基載荷試驗(yàn)相對(duì)變形值指標(biāo)不協(xié)調(diào),建議按不同土質(zhì)條件、不同使用要求統(tǒng)一且與天然地基的保持一致?,F(xiàn)在,筆者就其它一些規(guī)定再談幾點(diǎn)看法。1單樁承載力計(jì)算公式1.1特征值概念及來(lái)源《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)規(guī)定初步設(shè)計(jì)時(shí)可采用下式估算剛性樁及柔性樁的單樁承載力特征值Ra:Ra=upΣqsili+αqpAp(1)式1中,up為樁的周長(zhǎng),qsi為樁周第i層土的側(cè)阻力特征值,li為第i層土的厚度,α為樁端土承載力折減系數(shù),qp為樁端土承載力特征值,Ap為樁的截面積。CFG樁、旋噴樁、夯實(shí)水泥土樁等樁的α取1,水泥土攪拌樁的α取0.4~0.6。α取值不影響本文結(jié)論,不予討論?!督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)用式2估算單樁承載力特征值:Ra=Quk/2=(Qsk+Qpk)/2=(uΣqsikli+qpkAp)/2(2)式2中,Quk為單樁極限承載力,qsik為樁周第i層土的極限側(cè)阻力,qpk為極限端阻力。兩個(gè)公式的區(qū)別只是式1采用特征值,式2采用極限值。式1為JGJ79-2002引用的《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)中的公式。GB50007-2002在各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中率先采用“特征值”一詞,按條文說(shuō)明,“特征值”用以表示正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)采用的地基、單樁及復(fù)合地基承載力的值,其涵義為發(fā)揮正常使用功能時(shí)所允許采用的抗力設(shè)計(jì)值,采用目的是為了與國(guó)際接軌,避免過(guò)去一律采用“標(biāo)準(zhǔn)值”造成的混淆。按目前有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,樁承載力特征值大體為極限承載力的一半或不到一半。式1除了樁承載力特征值外,還用到了“側(cè)阻力特征值”及“端阻力特征值”兩個(gè)概念。查看國(guó)內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)及論文等文獻(xiàn),沒(méi)見(jiàn)到這兩個(gè)概念的定義。GB50007-2002率先采用了這兩個(gè)概念,但既沒(méi)定義,也沒(méi)說(shuō)明來(lái)源,只是籠統(tǒng)地說(shuō)“由當(dāng)?shù)仂o載荷試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析算得”。GB50007-2012(報(bào)批稿)中,還是沒(méi)有定義,也沒(méi)有來(lái)源。這兩個(gè)概念的涵義是什么?如果概念都不清楚,又如何能算得出來(lái)呢?這兩個(gè)名詞使用已十年有余,仍沒(méi)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行定義,想必是不好下手。已有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中,有一些地方標(biāo)準(zhǔn),如廣東省標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(DBJ15-31-2003)及黑龍江省標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(DB23/902-2005)等,提供了側(cè)阻力特征值及端阻力特征值的經(jīng)驗(yàn)值,但同樣沒(méi)有說(shuō)清其來(lái)源及涵義。國(guó)內(nèi)說(shuō)不清楚,那么國(guó)際上呢?以“樁側(cè)阻力特征值”為例。查遍有關(guān)文獻(xiàn),與該名詞對(duì)應(yīng)的英文譯詞有pilesideresistancecharactervalue,Pilesideresistancevaluefeatures,pilesideresistancecharacteristics,characteristicvalueofpilesideresistance,Pileshaftresistancecharacteristicvalue,characteristicsofpileshaftresistancevalue,Pilesidefrictionresistancecharacteristicvalue,characteristicvalueofpilesidefrictionresistance,Pilefrictioncharacteristicvalue,characteristicsofpileskinfrictionvalues,pileskinfrictioneigenvalue,skinfrictionresistancecharactervalueforpile,skinfrictionvaluescharacteristicofpile等,十幾個(gè)。但令人費(fèi)解的是,用百度、google等搜索引擎在互聯(lián)網(wǎng)上搜索,能搜索到含有“樁承載力特征值”對(duì)應(yīng)的英文名詞“characteristicvalueofpilebearingcapacity”對(duì)應(yīng)的英文名詞的文獻(xiàn),但含有上述這些“樁側(cè)阻力特征值”英文譯詞的數(shù)百篇文獻(xiàn),都是國(guó)人文獻(xiàn)的英譯版,居然沒(méi)有一篇是外國(guó)人原著的!筆者大膽推測(cè):對(duì)應(yīng)英譯名詞太多,是不是說(shuō)明英文中沒(méi)有相應(yīng)的原創(chuàng)術(shù)語(yǔ)?那么,這兩個(gè)概念是不是國(guó)內(nèi)原創(chuàng)、國(guó)外沒(méi)有的?或至少在國(guó)際上不是主流概念?1.2基樁豎向荷載傳遞機(jī)理及特點(diǎn)基樁按受力形式,可分為端承樁、摩擦樁、端承摩擦樁及摩擦端承樁四種,用于復(fù)合地基時(shí),通常為后兩種,其樁、樁端阻力及樁側(cè)阻力Q-s曲線如圖1所示,荷載傳遞機(jī)理大致為:①豎向荷載施加于樁頂,樁頂產(chǎn)生沉降趨勢(shì),樁側(cè)上部土產(chǎn)生向上的摩阻力以抵抗,樁側(cè)下部土及樁端土尚未開始發(fā)揮作用,樁大體工作在OC段及CF的前半段;②隨著荷載增加,樁側(cè)上部土摩阻力達(dá)到峰值后跌落為殘余值,上部樁身壓縮及樁頂沉降,樁土間產(chǎn)生相對(duì)位移,樁側(cè)阻力向下傳遞,樁側(cè)下部土摩阻力開始發(fā)揮,樁側(cè)阻力Q-s曲線表現(xiàn)為從C點(diǎn)向D點(diǎn)發(fā)展;樁身應(yīng)力傳遞到樁端,樁端土受到壓縮逐漸產(chǎn)生端阻力,樁端阻力Q-s曲線表現(xiàn)為從O點(diǎn)向A點(diǎn)發(fā)展,樁工作在CF段;③荷載繼續(xù)增加,樁頂繼續(xù)沉降,樁土間相對(duì)位移繼續(xù)增加,樁側(cè)總摩阻力達(dá)到峰值后跌落為殘余值,側(cè)阻力Q-s曲線表現(xiàn)為從D點(diǎn)向E點(diǎn)發(fā)展;樁端阻力繼續(xù)增加,端阻力Q-s曲線表現(xiàn)為從A點(diǎn)向B點(diǎn)發(fā)展;樁總承載力繼續(xù)增加,工作在FG段,直至達(dá)到G點(diǎn)后破壞。圖1中B、E點(diǎn)與G點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。圖1樁頂、樁端阻力及樁側(cè)阻力Q-s曲線Fig.1Q-scurvesofpileoftipresistance,shaftresistanceandtop上述荷載傳遞機(jī)理有幾個(gè)特點(diǎn)[2]:①樁側(cè)摩阻力是自上而下逐漸發(fā)揮的,不同深度的摩阻力是異步發(fā)揮的;②樁土間產(chǎn)生一定的相對(duì)位移后,樁側(cè)摩阻力從峰值跌落為殘余值;③樁端阻力與側(cè)阻力是異步發(fā)揮的,只有當(dāng)樁身應(yīng)力傳遞到樁端后樁端土才產(chǎn)生端阻力;④樁端阻力隨著樁端沉降增大而增大。1.3極限值設(shè)計(jì)法與特征值設(shè)計(jì)法合理性分析對(duì)緩變型Q-s曲線,JGJ94-2008規(guī)定某一沉降值(基樁通常為40mm)對(duì)應(yīng)的荷載為單樁極限承載力,與之對(duì)應(yīng)的樁側(cè)阻力及樁端阻力為極限值??倐?cè)阻力是不同深度側(cè)阻力之和,極限狀態(tài)時(shí)不同深度的樁側(cè)阻力是異步發(fā)揮的、不可能同時(shí)達(dá)到峰值狀態(tài),既可能工作在CD段、也可能工作在DE段;端阻力與側(cè)阻力是異步發(fā)揮的,也不可能同步達(dá)到峰值狀態(tài)。式2所示極限值設(shè)計(jì)法為承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,要求端阻力及側(cè)阻力之和達(dá)到單樁極限承載力(圖1中G點(diǎn))即可,不要求樁側(cè)阻力(圖1中E點(diǎn))及樁端阻力(圖1中B點(diǎn))工作在哪個(gè)階段、有沒(méi)有分別達(dá)到自己的峰值狀態(tài),得到單樁極限承載力后,除以安全系數(shù)2,得到承載力特征值。這種設(shè)計(jì)方法是現(xiàn)實(shí)的、合理的。式1所示的設(shè)計(jì)方法筆者稱之為特征值設(shè)計(jì)法(筆者不認(rèn)為其是正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法),規(guī)定了用樁端阻力特征值與樁側(cè)阻力特征值計(jì)算得到單樁承載力特征值。該方法:①如何定義單樁承載力特征值狀態(tài)?即,沉降值指標(biāo)為何值時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載為承載力特征值?5mm、10mm、還是15mm?正常使用的基樁,其承載力與沉降值是一一對(duì)應(yīng)的,按特征值的定義,其工作在正常使用極限狀態(tài)時(shí),相應(yīng)的沉降值應(yīng)該是唯一的,即為載荷試驗(yàn)中用于確定承載力特征值的沉降值指標(biāo)。但不同建構(gòu)筑物正常使用極限狀態(tài)(即承載力特征值狀態(tài))允許的沉降值是不同的,即承載力特征值要求相同時(shí),對(duì)沉降量的要求是不同的,不可能統(tǒng)一成一個(gè)沉降值。這又給載荷試驗(yàn)用沉降值指標(biāo)確定承載力特征值帶來(lái)了麻煩:如果不能用一個(gè)統(tǒng)一的沉降值指標(biāo)去確定承載力特征值,對(duì)于不同的建構(gòu)筑物,就需要根據(jù)其沉降要求制訂不同的承載力特征值確定指標(biāo)-如對(duì)于框架結(jié)構(gòu),取沉降值15mm對(duì)應(yīng)的荷載為承載力特征值,而對(duì)于磚混結(jié)構(gòu),則取沉降值10mm作為指標(biāo)-這顯然是無(wú)法做到的。但如果不用沉降值指標(biāo)去確定承載力特征值,還能用什么指標(biāo)呢?②不管規(guī)定用于確定承載力特征值的沉降值指標(biāo)是多少,必須還要得到承載力極限值,需要建立特征值與極限值的關(guān)系,因?yàn)樘卣髦挡荒艹^(guò)極限值的一半。既然這樣,用極限值就能夠解決的問(wèn)題,又何必多此一舉?③如何定義樁側(cè)阻力及端阻力特征值狀態(tài)?即,沉降值指標(biāo)為何值時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載為側(cè)阻力及端阻力特征值?目前通常按極限承載力一半取特征值,尚沒(méi)有見(jiàn)到其它取值辦法。如果按一半取值,因?yàn)槎俗枇εc側(cè)阻力不能同步發(fā)揮,端阻力的一半(如圖1中A’所示)與側(cè)阻力的一半(如圖1中C’所示)對(duì)應(yīng)的沉降值不同,兩者不能同步達(dá)到,式1理論上不成立;而且,還是需要事先分別確定側(cè)阻力及端阻力的極限狀態(tài),因?yàn)樘卣髦挡荒艽笥跇O限的一半。如前所述,用極限值就能夠解決的問(wèn)題,又何必舍近求遠(yuǎn)?如果采用極限值設(shè)計(jì)法類似的作法,把單樁承載力特征值對(duì)應(yīng)的端阻力及側(cè)阻力規(guī)定為特征值(如圖1中所示虛線與各曲線的交點(diǎn)),理論上三者能夠同步達(dá)到,但需要先確定單樁承載力特征值,這又陷入了第1點(diǎn)所述矛盾之中??傊?,不管是通過(guò)單樁承載力特征值確定側(cè)阻力及端阻力特征值,還是通過(guò)側(cè)阻力及端阻力特征值計(jì)算單樁承載力特征值,都有很難解決的矛盾,特征值設(shè)計(jì)法理論上不嚴(yán)謹(jǐn)、不合理,也很難實(shí)現(xiàn)。查看國(guó)內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)及論文等文獻(xiàn),除了用于按式1估算樁承載力特征值外,側(cè)阻力及端阻力特征值尚沒(méi)見(jiàn)到其它用途。既然如此,創(chuàng)造這兩個(gè)概念作用不大,不用也罷。巖土工程通常都是理論滯后于實(shí)踐,這兩個(gè)概念也許是超前了吧。2載荷試驗(yàn)承壓板面積《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)規(guī)定,復(fù)合地基載荷試驗(yàn)時(shí),壓板尺寸應(yīng)按樁所承擔(dān)的處理面積、即置換率m確定。這在實(shí)際工程中是很難實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際工程中,每個(gè)工程的m、一個(gè)工程不同區(qū)域、一個(gè)區(qū)域不同承臺(tái)下的m都可能是變化的;在按沉降控制設(shè)計(jì)時(shí),為了使沉降差較大的兩個(gè)區(qū)域變形協(xié)調(diào),兩個(gè)區(qū)域間的m通常是連續(xù)變化的。剛性樁、柔性樁及散體材料樁等各種樁體復(fù)合地基的m范圍大致為0.03~0.40,如果按不同m配備壓板,其尺寸規(guī)格達(dá)上百種,要求檢測(cè)單位預(yù)先備齊這么多壓板是不現(xiàn)實(shí)的。因工期、造價(jià)等原因,也不可能根據(jù)每個(gè)工程的具體情況單獨(dú)去訂做壓板。檢測(cè)單位大多是按整數(shù)面積配備壓板的,如1m2、2m2、3m2、4m2、6m2、9m2等,故實(shí)際工程中,壓板尺寸恰好與m相符的概率很低[3]。因工程實(shí)際m與載荷試驗(yàn)時(shí)壓板下m不同,試驗(yàn)得到的承載力特征值通常并不是設(shè)計(jì)預(yù)期的承載力特征值,是需要按置換率換算的。即,需要試驗(yàn)去驗(yàn)證的承載力并不是承載力特征值的設(shè)計(jì)值,而是根據(jù)實(shí)際壓板的不同尺寸,按壓板下m與實(shí)際m換算后的承載力。JGJ79-2002幾乎對(duì)各種樁體復(fù)合地基都規(guī)定了竣工驗(yàn)收時(shí)除了復(fù)合地基載荷試驗(yàn)外、還需要進(jìn)行單樁載荷試驗(yàn),但單樁載荷試驗(yàn)結(jié)果又不作為工程驗(yàn)收依據(jù)。很多人對(duì)這條規(guī)定不理解,筆者認(rèn)為其主要作用之一就是為了能夠根據(jù)荷載試驗(yàn)驗(yàn)證的單樁承載力,來(lái)?yè)Q算實(shí)際承載力是否滿足了設(shè)計(jì)要求。故建議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中補(bǔ)充一句:壓板尺寸與實(shí)際置換率不符時(shí),應(yīng)按壓板下樁的置換率計(jì)算復(fù)合地基承載力的檢驗(yàn)值。3單樁復(fù)合與多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)JGJ79-2002對(duì)各種樁體復(fù)合地基均規(guī)定了竣工驗(yàn)收時(shí),應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)去檢驗(yàn)復(fù)合地基承載力,但沒(méi)有規(guī)定檢驗(yàn)對(duì)象何時(shí)采用單樁復(fù)合地基、何時(shí)采用多樁復(fù)合地基。檢驗(yàn)單樁復(fù)合地基還是多樁復(fù)合地基,是個(gè)見(jiàn)仁見(jiàn)智的問(wèn)題。載荷試驗(yàn)檢測(cè)復(fù)合地基的承載力有3種方式可以得到檢測(cè)結(jié)果:一是比例界限法,二是取最大試驗(yàn)荷載的一半,三是相對(duì)變形值法,這里只討論采用第三種方式。按相對(duì)變形值法得到的載荷試驗(yàn)結(jié)果,多樁復(fù)合地基與單樁復(fù)合地基的相比,有三種現(xiàn)象:得到的承載力偏大,得到的承載力偏小,兩者相當(dāng)。偏大的原因有:①通常情況下,土的模量及承載力是隨深度逐漸增加的。多樁復(fù)合地基壓板尺寸較大,荷載在地基中產(chǎn)生的應(yīng)力傳遞得更深,容易使深層土的模量及承載力發(fā)揮出來(lái);②承壓板尺寸越大,在剛性板邊緣產(chǎn)生塑性區(qū)的開展越不容易造成地基的破壞[4],對(duì)復(fù)合地基的寬度效應(yīng)越顯著;③同時(shí)受荷的樁數(shù)較多,對(duì)樁間土的側(cè)向約束效應(yīng)越強(qiáng),越有利于樁間土承載力的提高;④壓板寬度較大,對(duì)應(yīng)的沉降較大,這對(duì)土的承載力影響不大,但樁的承載力增加較多,接近甚至超過(guò)單樁極限承載力,導(dǎo)致總承載力偏大。偏小的原因有:①樁數(shù)多時(shí),容易產(chǎn)生單樁承載力降低及沉降增大等群樁效應(yīng);②樁頂與壓板接觸緊密程度不同及壓板尺寸越大剛度越小等原因,使壓板傳給單樁的荷載不均衡,各樁承載力發(fā)揮水平不一致,通常壓板邊緣樁的承載力已充分發(fā)揮,而內(nèi)部的樁卻并未達(dá)到設(shè)計(jì)承載力;③壓板尺寸越大應(yīng)力傳遞越深,樁較短時(shí),可能應(yīng)力直接傳遞到樁端,導(dǎo)致樁端土壓縮量加大。通常認(rèn)為,樁數(shù)越多,與實(shí)際承臺(tái)下樁數(shù)越接近,多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)曲線越接近實(shí)際工作狀態(tài),故不管結(jié)果偏大還是偏小,業(yè)界大多傾向于有條件時(shí)盡量采用多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)。但多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)又往往會(huì)帶來(lái)另外一個(gè)問(wèn)題。圖2是按某攪拌樁路基處理工程復(fù)合地基載荷試驗(yàn)結(jié)果繪制的曲線[5],其中單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)壓板尺寸0.8m×0.8m,雙樁的0.8m×1.6m,四樁的1.6m×1.6m,樁間距0.8m,壓板尺寸與置換率匹配,壓板下用中粗砂找平,設(shè)計(jì)復(fù)合地基承載力特征值為185kPa:圖2單樁、雙樁及四樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)P-s曲線Fig.2LoadtestP-scurvesofcompositefoundationofsinglepile,doublepilesandfourpiles圖2中四樁復(fù)合地基加載到370kPa時(shí),沉降量已超過(guò)50mm。目前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有對(duì)攪拌樁單樁承載力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定,如果套用基樁的單樁承載力荷載試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),則攪拌樁沉降已超過(guò)40mm,可判為破壞。原文中沒(méi)有對(duì)地基土進(jìn)行載荷試驗(yàn),通常按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),地基土載荷試驗(yàn)壓板面積為0.25~0.50m2,寬度為0.5~0.7m,試驗(yàn)破壞標(biāo)準(zhǔn)為相對(duì)變形值s/b超過(guò)0.06,即沉降量超過(guò)30~42mm,按此慣例,文中地基土也可判為破壞。實(shí)際上,原文作者認(rèn)為加載到333kPa時(shí)復(fù)合地基已經(jīng)破壞。這是一種普通現(xiàn)象,即多樁復(fù)合地基加載接近及達(dá)到極限承載力時(shí),沉降量往往已經(jīng)超過(guò)了單樁及天然地基土極限承載力對(duì)應(yīng)的沉降量,樁或者地基土可能已經(jīng)破壞,這是導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果承載力偏低的另一個(gè)原因。另外,JGJ79-2002等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓板計(jì)算寬度有規(guī)定,即寬度大于2m時(shí)按2m計(jì)算s/b。這也是導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果偏低的一個(gè)原因,將在下文討論。從實(shí)用角度看,采用單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)還是多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)也許并沒(méi)那么重要。諸多對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明[5-10],兩者試驗(yàn)結(jié)果相差一般不超過(guò)30%(壓板寬度較大時(shí)-例如超過(guò)3m,情況可能會(huì)有所不同)。因?yàn)榘踩禂?shù)為2,30%的誤差并不會(huì)導(dǎo)致安全問(wèn)題,是工程可以接受的。不過(guò),為慎重起見(jiàn),筆者建議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中加入一條:樁數(shù)較少、樁間距較大時(shí)可采用單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn),群樁效應(yīng)明顯時(shí)應(yīng)采用多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)。4載荷試驗(yàn)承壓板計(jì)算寬度JGJ79-2002規(guī)定:載荷試驗(yàn)按s/b確定復(fù)合地基承載力特征值時(shí),壓板寬度或直徑b大于2m時(shí),按2m計(jì)算。該規(guī)定在JGJ79-91(1998年版)中并沒(méi)有,是JGJ79-2002第一次提出,以括號(hào)內(nèi)補(bǔ)充形式,出現(xiàn)在對(duì)砂石樁、振沖樁及強(qiáng)夯塊石墩復(fù)合地基試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中,并沒(méi)有說(shuō)明是否適用于其它樁型復(fù)合地基。后來(lái)該規(guī)定被其它一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)引用,就用于所有樁型復(fù)合地基了,包括JGJ79-2010(征求意見(jiàn)稿)。JGJ79-2002沒(méi)有解釋該規(guī)定的來(lái)源。和很多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中都有一些莫名其妙的規(guī)定類似,這條規(guī)定讓人生疑。是筆者的孤陋寡聞吧,筆者不知道該規(guī)定的來(lái)源,用百度、google等搜索引擎在互聯(lián)網(wǎng)上搜索,連一篇對(duì)該規(guī)定的研究文獻(xiàn)都沒(méi)有搜到;有十余篇論文記載了壓板寬度大于2m的載荷試驗(yàn),但沒(méi)有一個(gè)試驗(yàn)根據(jù)該規(guī)定來(lái)確定復(fù)合地基承載力特征值,而論文[11-12]作者不乏該規(guī)范的主要起草人等業(yè)內(nèi)知名專家。是疏忽了,還是另有原因?筆者認(rèn)為該規(guī)定用意是:按s/b確定承載力特征值時(shí),載荷試驗(yàn)壓板較寬(>2m)時(shí),如s/b不變,則s偏大,意味著實(shí)際使用時(shí)絕對(duì)沉降量將偏大,而這將影響建筑物的正常使用,故應(yīng)對(duì)s值有所限制。筆者贊同這種認(rèn)識(shí),但質(zhì)疑按b=2m是否過(guò)于嚴(yán)格?以某工程為例,該3m×3m壓板載荷試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示:圖3某復(fù)合地基載荷試驗(yàn)P-s曲線Fig.3LoadtestP-scurvesofacompositefoundationprojectp-s曲線為緩變型,無(wú)比例界限,加載到1130kPa時(shí)未破壞,極限載荷不明確。按s/b=0.006%確定承載力特征值fspk,取b=3m,則fspk=636kPa(原文如此);但如果取b=2m,則fspk只有約510kPa,不僅小于636kPa,也小于最大加載量的一半565kPa,而筆者認(rèn)為取565kPa并無(wú)不妥,取636kPa也是很有可能的。這種按b=2m計(jì)算s/b造成承載力特征值取值偏小現(xiàn)象在前述提到的大多文獻(xiàn)中均可見(jiàn)到。十年前,JGJ79-2002開始實(shí)施時(shí),壓板寬度通常不大于2m,因經(jīng)驗(yàn)欠缺,為安全起見(jiàn),制訂這條規(guī)定可以理解;現(xiàn)在,3m寬壓板應(yīng)用已越來(lái)越多,最寬甚至已達(dá)到5m[14];多樁型復(fù)合地基應(yīng)用越來(lái)越多,已經(jīng)編制了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[15-16],其需要的壓板尺寸通常較大。這條按2m計(jì)算壓板寬度的規(guī)定,到了應(yīng)重新審視時(shí)刻。筆者總的來(lái)說(shuō)不贊同采用相對(duì)變形值法確定復(fù)合地基承載力特征值,如概述中所述,認(rèn)為其理論上不嚴(yán)謹(jǐn)、不合理,本條規(guī)定只是表象之一。如果一定要采用,建議把b=2m適當(dāng)放寬,如b=3m,或允許參考絕對(duì)沉降量放寬使用,讓設(shè)計(jì)人員擁有因地制宜的自由裁量權(quán)。5其它(1)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求各種樁體復(fù)合地基均要進(jìn)行單樁載荷試驗(yàn),但是沒(méi)有制定單樁載荷試驗(yàn)方法。不僅該規(guī)范,現(xiàn)行其它有關(guān)復(fù)合地基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中也沒(méi)見(jiàn)到,而且也沒(méi)有地基土載荷試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法。沒(méi)有方法標(biāo)準(zhǔn),樁、土承載力根據(jù)什么確定、又如何驗(yàn)證呢?目前業(yè)界地基土的載荷試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002),CFG樁等剛性樁的單樁載荷試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)
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