樁基設計的最終目的是使樁基能滿足上部結(jié)構(gòu)在承載力和容許變形方面的要求，工程實踐中通常遵循如下兩個途徑來考慮：一種為極限荷載分析―預測樁基（單樁、群樁或復合地基）的極限荷載量和適當?shù)陌踩禂?shù)或抗力分項值以確定樁基豎向承載力設計值，并進行沉降分析驗算樁在設計荷載下的沉降是否容許的；另一種為荷載―變形分析―在容許的樁的變形條件下分析樁基呈現(xiàn)的樁側(cè)摩阻力和樁端阻力所分擔的荷載。下面依據(jù)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTJ024-85）及相關規(guī)范對擴底樁及等徑樁進行計算。
（一）、樁基礎容許承載力計算：
1、對于擴底樁的設計，參照日本現(xiàn)行標準
1）樁尖進入持力層1.0米以上；
2）樁－樁中心距a：若樁軸直徑為d米，樁尖直徑為D米，則a≥(d+D)且a≥(1.0米+D)；
3）擴底樁直徑小于5米；
4）擴底部相對于樁軸的傾斜角（θ）為12?，底部的垂直高度（h）＞0.5米，擴孔率（η）＜3.5（見圖一）；
5）樁尖以上0.1米為樁基承載力計算部位；
2、計算模型的建立：
針對我市地質(zhì)情況，根據(jù)某工程的實際地質(zhì)勘察報告為依據(jù)進行計算。原工程采用Φ1.2米鉆孔灌注樁，工程所在地地面標高2.0米，樁尖持力層在第IV陸相層（Q3Cal）中亞砂土層，層底標高-38.92~-42.35之間，樁長選用40.0米。
1）參數(shù)選取
樁徑
D（m）
1.2
樁側(cè)土平均極限摩阻力
τ p (kPa)
40.0
樁尖處土的容許承載力
[σ 0] (kPa)
170.0
樁尖的埋置深度
H (m)
容許承載力深度修正系數(shù)
k2
2.5
樁尖以上土容重
? 2 (kN/m3)
19.5
修正系數(shù)
λ
0.85
清底系數(shù)
m0
0.7
3、等徑樁的計算
樁尖處土的極限承載力：
σ R＝2 m0λ｛[σ 0]＋k2 ? 2（H-3）｝ ?。?/span>4.3.2-3）；
?。?/span>2×0.7×0.85×｛170.0＋2.5×19.5×（40-3）｝
?。?/span>2348.8(kPa)
鉆（挖）孔灌注樁的容許承載力：
[p]＝（UL τ p +A σ R）/2 (4.3.2-1)；
?。?/span>[π×1.2×40×40+π×(1.2/2) 2×2348.8]/2
?。?/span>4341.9（kN）
4、擴底樁計算
擴底率選用2.5（＜3.5，樁底有效直徑1.897米，擴底部分高度2.337米（不考慮部分樁軸摩擦反力），經(jīng)計算：
?。?/span>[π×1.2×（40-2.377）×40+π×(1.897/2) 2×2348.8]/2
?。?/span>6154.1（kN）
5、計算結(jié)果比較
選取上述計算參數(shù)，又對橋梁工程常用1.0、1.8米兩種不同樁徑的樁基結(jié)構(gòu)進行計算，匯總為如下結(jié)果：
1）對于樁軸直徑相同的同徑樁與擴孔樁單樁容許軸向承載力比較
樁徑（m）
1.0
1.8
等徑樁單徑容許承載力（kPa）
3433.9
4341.9
7227.4
擴底樁單樁容許承載力（kPa）
4684.6
6154.1
10924.7
承載力提高比例（%）
36.4
41.7
51.2
2）若達到相同單樁容許軸向承載力，同徑樁與擴孔樁混凝土用量比較
等徑樁樁徑（m）
擴底樁樁徑（m）
0.8
1.4
等徑樁單樁容許承載力（kPa）
3392.7
7375.9
等徑樁混凝土用量（m3）
31.4
45.2
101.7
擴底樁混凝土用量（m3）
21.0
32.9
65.1
混凝土節(jié)約比例（%）
33.2
27.2
36.0
（二）、樁基礎沉降計算：
為能夠說明問題比較能提供相同承載力的等徑樁與擴底樁的沉降量。即對等徑樁樁徑為1.2米，擴底樁樁軸直徑為1.0米，擴底部分有效直徑為1.897米，樁長均為40.0米的單樁計算沉降量。
樁頂受軸向力所產(chǎn)生的軸向位移δ由兩部分組成：δ c（樁身材料的彈性壓縮變形）+δ k（樁底處地基土的沉降），即
δ＝δ c＋δ k
＝P[（L0+ζ h）/EA+1/(C0+A0)]
計算結(jié)果如下：（沉降數(shù)值均小于規(guī)范6.0mm要求）
類 型
樁軸直徑（ｍ）
樁長（ｍ）
容許承載力（kN）
沉降量（mm）
等徑樁
40
2.83
擴底樁
1
3.98
從以上針對上海、天津軟土地質(zhì)計算分析中我們可以看出，對于擴底樁來說，在相同的樁軸直徑尺寸下，單樁軸向容許承載力比等徑樁提高36%－50%以上；而在相同承載力的情況下，比等徑樁混凝土用量節(jié)省27%－36%以上，且樁徑越大，節(jié)省量越多。地質(zhì)條件越好節(jié)省量越多,有些好的地質(zhì)承載力能提高100%。注：以上所列對比計算表（該地質(zhì)是屬一般性軟土地質(zhì)層），作為擴底樁適用比較好地質(zhì)層作為持力層效果會更好，比較好的地質(zhì)層：（1）比較硬的粘土層；（2）粉砂層；（3）細砂層；（4）中粗砂層；（5）沙礫層；（6）巖石風化層。擴底樁的優(yōu)點能使承載力大幅度提高，可將樁徑變細或減少樁數(shù)量，可用布軸線樁，可單樁單柱，如持力層地質(zhì)選用合適可縮短樁長，國內(nèi)傳統(tǒng)的摩擦樁是無法與之相比的。當然，上述分析只是基于我國現(xiàn)行規(guī)范的基礎上，結(jié)合日本現(xiàn)行標準，對于擴底樁本身從提高承載力、降低造價等方面來講，都有其巨大的發(fā)展?jié)摿Γ绱撕玫氖┕すに囈欢艿玫綇V泛推廣及應用。
浙公網(wǎng)安備33108102001147號
浙公網(wǎng)安備33108102001147號