王端宏 祁锋 范平易 曹宏生 钱伟

摘 要：在桩基水平承载力和位移计算中，地基土水平抗力系数的比例系数m值的准确性直接影响到计算结果的可靠性，不同类别地基土的m值取值范围存在很大差别，在工程应用中对m值计算方法的研究具有一定的理论意义和实用价值。本文提出一种通过现场水平静载荷试验数据率定地基土m值的方法，以安徽省某廊道跨湖工程地质及桩基为例，根据规范选取各地基土层m值，并结合工程试验桩的水平静载荷试验结果，对各土层的m值进行试算，最终率定出各土层m值。应用表明，该方法可以较为准确率定出工程现场地基土m值。

关键词：桩基水平承载力;m值;水平静载荷试验

中图分类号：U441.2           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）08-0148-03

工程中的桩基大部分以承受竖向荷载为主，但桥梁工程、码头工程、风电工程中的桩基会受到风荷载、地震荷载、机械振动荷载等水平荷載的作用，除了需满足桩基的竖向承载力外，还需要对桩基的水平承载力和位移进行验算。桩侧土水平抗力系数的比例系数m值是设计桩基水平承载力、计算变形时用到的重要参数。桩基工程设计中，不同种类和性质的地基土的m值存在很大的离散性，《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[1]也是按照地基土类别给出m值的区间值，因此m值取值的合理性直接影响桩基水平承载力和位移计算结果的准确性。目前很多学者及工程技术对其进行了大量的探讨研究[2-4]，但在工程设计中并没有统一的取值方法。

本文根据桩基工程现场单桩水平静载荷试验数据[5]，通过反复试算比较，计算出各土层的m值，按弹性地基反力法计算出桩顶位移，并与单桩水平静载荷试验变形数据进行对比，验证该计算结果的的准确性和可靠性。

1工程概述

安徽省某廊道跨湖段排架号从M0排架起至M97排架，全长为1781.91m。每榀排架由2根Φ800mmδ16mm钢管桩组成，钢管桩之间采用Φ600mmδ10mm钢联撑连接。

本区地貌单元分属沿江丘陵平原和皖南山地两大地貌单元，以粘土、风化岩为主，工程地基土物理力学性质指标见表2。本工程对M0-N3、M0-N4两个工程桩及六根试验桩进行了水平静载荷试验检测，试验桩基信息见表1，试验桩位置关系见图1。

2单桩水平静载荷试验方法

2.1试验装置

试验采用千斤顶施加水平力。在千斤顶与试桩接触处安置一球形铰座，以保证千斤顶作用力能水平通过桩身轴线。桩的水平位移采用大量程百分表测量，在水平力作用水平面对称安装两支百分表;固定百分表的基准桩打设在试桩侧面靠位移的反方向。试验装置见图2。

2.2试验方法

本次试验采用单向单循环加载法，试验加卸载方式和水平位移量应符合下列规定：试验以35kN分10级加载，每级加载值为3.5kN，每级卸载可为分级荷载的2倍。单向单循环加载时，每级荷载应维持20min，卸载时应维持l0min，每隔5min应测读一次。全部卸载后应每隔10min测读一次，测读30min。

试验通过置于试桩与反力桩之间的卧式千斤顶，对试桩分级施加水平推力，在水平力作用平面的受检两侧对称安装2只50mm量程百分表进行试桩水平位移观测。

2.3试验成果分析

水平静载荷试验时，水平力施加位置距桩顶150mm，位移计位置为桩顶位置，测出的水平位移即为桩顶水平位移。根据试验成果，进行地基土水平抗力系数的比例系数m值的分析计算。

3弹性地基反力法理论

目前，桩基水平承载力计算方法主要为极限地基反力法、弹性地基反力法、复合地基反力法。我国工程界使用最多的是弹性地基反力法，该方法是应用E.文克勒（Winker，1867）地基模型，通过求解梁的挠曲微分方程来计算桩身弯矩、剪力以及水平承载力。

4 m值计算方法

4.1计算方法

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[1]中表5.7.5初定各土层的m值，按弹性地基反力法计算出桩在地面处的水平位移x0，与现场单桩水平静载荷试验测得的x0进行比较，若两者差别较大，重新选取规范推荐范围内m进行试算，多次重复，直至计算出的x0与实测值之间的误差在可接受范围内，由此率定出各土层的m值。

4.2计算参数与结果

利用两根工程桩（M0-N3、M0-N4）及六根试验桩（S1-1、S1-2、S2-1、S-2、S3-1、S3-2）的水平静载荷试验数据，根据桩基计算参数（表3），运用弹性地基反力法进行m值试算，最终率定出各土层的m值如表4所示。

根据率定的m值对上述八根桩的水平位移采用理论方法进行了计算，计算结果与现场单桩水平静载荷试验结果的对比如表5所示。

4.3计算结果分析

由表5可知，采用率定的m值计算得到的水平位移结果与试验结果比较接近，且计算结果大部分较试验结果大，这是因为率定的m值均低于或等于规范推荐的各类地基土m值的下限。采用本文方法率定的m值计算桩身水平位移，结果较为可靠，可以推广到实际工程中。

5结语

本文基于实际工程现场单桩水平静载荷试验，提出了一种确定地基土m值的计算方法，主要过程如下：

（1）通过现场单桩水平静载荷试验，模拟桩基横向加载过程，获得桩顶位移-变形数据。

（2）根据现场实测桩顶位移-变形数据，结合规范推荐的地基土m值，经反复试算率定出各土层的m值，据此计算出各根桩的桩顶位移值。

（3）将计算结果与试验结果进行对比，结果表明采用本文方法确定的地基土m值能够保证桩基水平位移计算结果的可靠性，可以推广应用到相关工程中。

参考文献：

[1] JCJ94-2008，建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 黄晓亮，岳建伟，李连东，等.组合桩地基土水平抗力系数的比例系数m的计算方法[J].岩土工程学报，2011，33（增2）：192-196.

[3] 张蕾，李风丽，张瑞，欧明喜.一种地基土水平抗力系数的比例系数m 的计算方法[J].自然灾害学报，2019，28（4）：202-208.

[4] 王中荣，郭海峰，尚晓.单桩水平静载荷试验参数取值问题探讨[J].电力勘测设计，2018，增刊1：95-103.

[5] 柯敏勇，陈亮，等.长九（神山）灰岩矿物流廊道工程建三标马料湖桩基试验检测报告[M].南京水利科学研究院，2018.