变径灌注桩设计法

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1、剪应力等于零设计法——变径灌注桩设计法一.概况在1995年7月1日以前，国内桩基设计基本上都采用“定值设计法”。所谓“定值设计法”就是把一个具体工程中的基桩容许承载力Pa看作一个固定值，其取值法是将静载荷试验基桩之极限承载力Ph除以安全系数K（一般取K=2）,即为基桩的容许承载力Pa=Ru/K0在1995年7刀1U以后，开始执行《建筑桩基技术规范》（JGJ94_94）,桩基设计采用“概率极限状态设计法”。该方法采用与桩基础失效概率相对应的可靠指标3来衡量桩基础的可靠度。该方法采用分项系数设计表达式。这些分项系数是

2、在概率统计分析桩侧土质参数，桩身材料，桩身几何尺寸，成桩质量，基桩布置，桩与承台的联结，以及计算模式等方面的变异性的基础上提出桩基础荷载效应的合理分布形式和桩基础抗力的合理分布形式。然后求算出可靠度指标0，通过所谓“校准法”来确定。采用“概率极限状态设计法”来确定基桩竖向承载力设计值R，则R=Quk/Ysp式中么——实测单桩竖向极限承载力标准值（KN）7sp分项系数，按JGJ94-94规范表5.2.2取值。“概率极限状态设计法”与“定值设计法”相比前进了一大步。所谓前进了一大步，是因为“定值设计法”，是用安全系数

3、來度量桩基础的可靠性，安全系数是凭经验确定的，因而在某些情况下不能真实，可靠地反映桩基础的真实情况。而“概率极限状态设计法”就不同了，它不是将桩基设计屮的各种不确定因素都笼统地归结到安全系数中去，而是考虑各种随机变量的特点，通过统计数学的分析计算确定出一个可靠度指标P，因而“概率极限状态设计法”较“定值设计法”更为科学、合理和符合实际。“概率极限状态设计法”虽比“定值设计法”前进了一大步，但仍是对桩基设计中某些随机变量发生可能性的估计，终不能定量的、彻底的解决桩基础的可靠性问题。桩的承载力是土的支撑力构成的。桩的

4、复杂性是由包围它周围的介质——土的复杂性所决定的。因此，若土的复杂性得不到解决，则桩的复杂性便不可能得到解决。土的复杂性是土自身的属性，是天然的。“概率”仅仅是一种统计数学方法。它解决不了土自身的复杂性问题。一.剪应力等于零设计法解决了土自身的复杂性问题。剪应力等于零设计法实质上是一种人为给土加压的方法。这种加压，不是随便加的，是有条件的。(1)制桩以力为准。即以桩端土和孔壁土经压缩后达到桩设计承载力为准。为此，必须对桩端土和孔壁土施以定量的压力。(2)这种定量的压力是利用振动杆头部锥尖和雁翅强行施加给土的。只要

5、天然土的物理力学指标满足变径灌注桩的“适用条件”，这种施加就成功。(3)这种施加的理论根据是库仑定律(T=c+otan巾)即T=f(o)(4)给桩端土和孔壁土施加压力的原贝提ofo3，即竖向力(o,)与水平力(03)相等。(5)这种施加是在计餅几的控帝IJT_定量的，御餅J_完成的。t腿然，这种设计法，柏见有桩基设计规范和手册屮是找不到的。这种设计法的最大特点是不依天然土的力学指标(Es、p、G、fk……)为依据，只单•i也依勘铂勺设计承载力为依据。因此，它成功的解决了“天然土自身的复杂性问题'这种方法将基桩设计

6、变得非常简单、非常靓、非常准确、非常安全。这种设计方法，使桩基设计第-一次做倒：神｝竖向承载力设计值与(压密后)土的物理力学指标全等的符合。这是任何传统村基设计湖腿不到亂因此，它必将戯桩基设计的首选方法。綱剪应力等于零设计法设计变径灌注桩，设计者可以打消三个顾戚(1)不必再脈承動不足。(2)不必再顾艦异沉降侧限。(3)不必再顾jOffi造价偏高。@此，变径灌注祕将成为桩基设计的首选方案。一.“剪应力等于零设计法”，的设计步骤：1.剪应力等于零设计法之计算t鯉为：丁°^。计算公式九t=c+otan4)2.必备资料：

7、（1）工程地质勘察报告（详勘）（2）建筑物桩位图及各单桩竖向承载力设计值。（3）对场地土要求：天然含水量o<30%,液性指数L=0〜0.75的一般粘性土。地下水位在垫层底面以下1.5m。3.变径灌注桩单桩竖向承载力设计值R，设计者可根据工程需要，自行确定。选定R值后，便可进行桩孔长（L。）计算。桩孔径受振动杆雁翅的限制。目前只有*460、*660、4>800、*1000四种。R=RSk+RPk(1)Rpk-Ap•o(2)Rsk.im=Asi,n•Ts(3)ts=Kb•o•tan4)⑷L—Rsk/RsK•lm(5)

8、Lo二L+2.0(6)式屮各符号的意义如下：RPk——变径灌注桩，桩端阻力设计值（KN）Rsk——扩径段桩侧摩阻力设计值（KN）Ap——垫层顶面扩径段横截面面积（m2）A71j2Ap=^d山——垫层顶面、桩扩径段直径（m）dFd^Ard桩孔径（m）△r桩孔半径扩胀量（m）Ar=（0.02〜0.06）mo——垫层扩径段振动杆加载力（KPa）Rsk.lm一扩径段，lm高桩侧摩