CN111680341A - 一种坝上地区预钻孔沉桩桩基的承载力分析方法 - Google Patents
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Abstract
一种坝上地区预钻孔沉桩桩基的承载力分析方法，包括以下步骤：1)根据施工地点的地层成因、时代、岩性及工程特性对场地地层分层，2)确定不同地层的预制桩参数值；3)设立A、B两个试桩区，在试桩区内设置若干数量的试桩及锚桩，并所有单桩抗压极限承载力进行预估并得到预估值；4)施工并进行静载试验分析，得到各单桩的承载力实测值；5)将各单桩的预估值与实测值进行对比，并对承载力实测值与预估值偏差较大的单桩进行承载力异常原因分析；6)提出计算方法，该方法能考虑预钻孔孔径和孔深的影响，能精确预估单桩承载力；7)提出采用考虑应力扩散理论的桩基承载力模型来计算短桩预估值；8)通过调整预钻孔孔深和孔径，评估桩基承载力。
Description
技术领域
本发明属于工程建设技术领域，具体涉及一种坝上地区预钻孔沉桩桩基的承载力分析方 法。
背景技术
为充分消纳张北地区丰富的可再生能源，国家电网投资建设张北可再生能源四端环形柔 性直流电网示范工程，该工程为世界首个具有网络特性的直流电网，建成后将是世界上电网 等级最高、输送容量最大的柔性直流电网，为我国柔性直流输电在新能源开发、利用上积累 技术优势。张北换流站是本工程的重要节点项目之一，选址在坝上高原地区，场地特殊性岩 土涉及季节性冻土、盐渍土、膨胀土及风化岩，场地周边人烟稀少，缺少类似工程经验，给 本工程岩土工程勘察和设计带来了挑战。
此外，预钻孔工艺对桩基承载力也会产生影响，对于夯扩或振动沉管等非取土预钻孔工 艺，因桩周土被挤密，对提高承载力是有利的，但是对于长螺旋取土预钻孔，原状土被取出 桩孔造成应力释放，对桩基承载力的影响是不利的。取土预钻孔可以减小桩对桩侧土体的挤 土效应，但会使孔侧侧向水平力出现松弛，更易引起预制桩承载力的削弱，工程界目前对引 孔施工对桩基承载力的影响关注不够，相关理论研究也较缺乏。某实证研究表明局部采用长 螺旋取土的预钻孔施工预应力管桩对管桩承载力的影响不大，但是坝上地区膨胀性粘性土中 预钻孔对桩基承载力造成较大的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种结合地质条件合理 选用预钻孔孔径和深度，避免造成桩基承载力的大幅衰减，影响工程安全的坝上地区预钻孔 沉桩桩基的承载力分析方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种坝上地区预钻孔沉桩桩基的承载力分 析方法，包括以下步骤：
1)根据施工地点的地层成因、时代、岩性及工程特性对场地地层进行分层，其中坝上地 区的地层自上而下为①层：粉质黏土，②层：中粗砂，③层：黏土，④层：全风化玄武岩，⑤层：强风化玄武岩；
2)参照地层物理力学指标，确定不同地层的预制桩参数值；
3)采用锚桩法进行桩基原体试验，设立A、B两个试桩区，在试桩区内设置若干数量的 试桩及锚桩，并根据地层物理力学指标中推荐的极限侧阻力标准值及建筑桩基技术规范对A 区及B区中的所有单桩抗压极限承载力进行预估并得到预估值；
4)对A区及B区内的试桩及锚桩进行施工，在施工中选择性的采用预钻孔或不采用预钻 孔分别对试桩和锚桩进行施工，并对施工完成后的试桩及锚桩进行静载试验分析，得到各单 桩的承载力实测值；
5)提出采用考虑应力扩散理论的桩基承载力模型来计算短桩预估值：
Pa＝(Ppu+Psu)/F (1)
式中，Pa是单桩竖向抗压承载力容许值；Ppu是端阻极限值；Psu是侧阻力极限值；F是桩 基承载力理论计算安全系数，根据成桩方式及桩型，一般取值为2.5～4；
其中对于粘性土为主的土层条件，端阻极限值Ppu为：
Ppu＝Ap(9Cu) (2)
式中：Ap是桩端有效支撑面积；Cu为黏性土的不固结不排水粘聚力；
计算侧阻力极限值Psu通常采用α法：
式中：α是α法确定桩侧阻力系数，对于无粘性土是零；c是土层平均粘聚力，应取三轴UU试验得到的Cu值或无侧向抗压强度qu的一半；q是有效上覆土压力；K是水平土压力 系数，取决于桩的排土量、初始土体密度等；δ是桩与土的有效摩擦角，一般取0.75φ或0.8φ，φ是土体内摩擦角；
通过式(3)计算得到该单桩的极限承载力；
6)提出一种预钻孔预制桩承载力计算方法，该方法能考虑预钻孔孔径和孔深的影响：
将桩孔与桩周土体假设为外壁半径无穷大的有限长圆筒问题，引入love位移函数，得到 扩孔时桩侧土体的应力为：
进一步计算桩侧总摩阻力：
式中：Qs为桩侧总侧摩阻力；σRu为桩侧土体的应力；c为土体的粘聚力；φ为土体的内摩擦角；Δ为塑性区平均体积应变，μ为桩土接触面摩擦系数；G为桩侧土剪切模量；γ 为土体重度；z为计算深度；z1为引孔深度；R0为预钻孔孔径，Ru为桩等效半径；z为计算桩 长；
假定桩侧为典型均匀土，计算预钻孔半径及深度对桩侧摩阻力的影响。取粘聚力c＝18kPa， 内摩擦角为φ＝25°，土体重度为γ＝20kN/m3，剪切模量G＝1000kPa，桩土接触面摩擦系数 μ＝0.2，塑性区平均应变Δ＝0.015，计算桩长z＝10m，桩等效半径Ru＝0.3m；据此分析得出预 钻孔半径对桩侧摩阻力的影响及预钻孔深度对桩侧摩阻力的影响。
进一步地，所述步骤3)中，A试桩区包括3根6m试桩及3根17m试桩，6m试桩为400 ×400预应力混凝土实心抗压桩，以黏土为桩端持力层；7m试桩为450×450预应力混凝土实心抗压桩，以全风化玄武岩作为桩端持力层，全截面进入桩端持力层不小于3.0m；6m试桩及17m试桩的两侧对应设置有桩型及桩长与邻近试桩分别相同的锚桩，根据地层物理力学指标 中推荐的极限侧阻力标准值及建筑桩基技术规范对A区所有单桩抗压极限承载力进行预估并 得到预估值；
B试桩区包括3根14m试桩，且14m试桩为450×450预应力混凝土实心抗压桩，以强风 化玄武岩作为桩端持力层，全截面进入桩端持力层不小于1.0m，14m试桩的两侧对应设置有 桩型及桩长与邻近试桩分别相同的锚桩，根据地层物理力学指标中推荐的极限侧阻力标准值 及建筑桩基技术规范对B区所有单桩抗压极限承载力进行预估并得到预估值。
本发明的有益技术效果在于：通过对比沉桩锤击数和静载试验成果，发现坝上地区预制 桩施工过程中，取土预钻孔影响土层侧摩阻力的发挥，使单桩承载力降低，采用love位移函 数求解弹性区应力场的理论模型能较好解释该现象。取土预钻孔施工应结合地质条件合理选 用预钻孔孔径和深度，避免造成桩基承载力的大幅衰减，影响工程安全。
附图说明
图1为本发明所述A试桩区的平面布置示意图；
图2为本发明所述B试桩区的平面布置示意图；
图3为预钻孔半径对桩侧摩阻力的影响示意图；
图4为预钻孔深度对桩侧摩阻力的影响示意图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合 附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
如图1-4所示，本发明所述的一种坝上地区预钻孔沉桩桩基的承载力分析方法，包括以 下步骤：
1)根据施工地点的地层成因、时代、岩性及工程特性对场地地层进行分层，其中坝上地 区的地层自上而下为①层：粉质黏土，②层：中粗砂，③层：黏土，④层：全风化玄武岩，⑤层：强风化玄武岩；
2)参照地层物理力学指标，确定不同地层的预制桩参数值；
3)采用锚桩法进行桩基原体试验，设立A、B两个试桩区，在试桩区内设置若干数量的 试桩及锚桩，并根据地层物理力学指标中推荐的极限侧阻力标准值及建筑桩基技术规范对A 区及B区中的所有单桩抗压极限承载力进行预估并得到预估值；
4)对A区及B区内的试桩及锚桩进行施工，在施工中选择性的采用预钻孔或不采用预钻 孔分别对试桩和锚桩进行施工，并对施工完成后的试桩及锚桩进行静载试验分析，得到各单 桩的承载力实测值；
5)提出采用考虑应力扩散理论的桩基承载力模型来计算短桩预估值：
Pa＝(Ppu+Psu)/F (1)
式中，Pa是单桩竖向抗压承载力容许值；Ppu是端阻极限值；Psu是侧阻力极限值；F是桩 基承载力理论计算安全系数，根据成桩方式及桩型，一般取值为2.5～4；
其中对于粘性土为主的土层条件，端阻极限值Ppu为：
Ppu＝Ap(9Cu) (2)
式中：Ap是桩端有效支撑面积；Cu为黏性土的不固结不排水粘聚力；
计算侧阻力极限值Psu通常采用α法：
式中：α是α法确定桩侧阻力系数，对于无粘性土是零；c是土层平均粘聚力，应取三轴UU试验得到的Cu值或无侧向抗压强度qu的一半；q是有效上覆土压力；K是水平土压力 系数，取决于桩的排土量、初始土体密度等；δ是桩与土的有效摩擦角，一般取0.75φ或0.8φ，φ是土体内摩擦角；
通过式(3)计算得到该单桩的极限承载力；
6)提出一种预钻孔预制桩承载力计算方法，该方法能考虑预钻孔孔径和孔深的影响：
将桩孔与桩周土体假设为外壁半径无穷大的有限长圆筒问题，引入love位移函数，得到 扩孔时桩侧土体的应力为：
进一步计算桩侧总摩阻力：
式中：Qs为桩侧总侧摩阻力；σRu为桩侧土体的应力；c为土体的粘聚力；φ为土体的内摩擦角；Δ为塑性区平均体积应变，μ为桩土接触面摩擦系数；G为桩侧土剪切模量；γ 为土体重度；z为计算深度；z1为引孔深度；R0为预钻孔孔径，Ru为桩等效半径；z为计算 桩长；
假定桩侧为典型均匀土，计算预钻孔半径及深度对桩侧摩阻力的影响。取粘聚力c＝18kPa， 内摩擦角为φ＝25°，土体重度为γ＝20kN/m3，剪切模量G＝1000kPa，桩土接触面摩擦系数 μ＝0.2，塑性区平均应变Δ＝0.015，计算桩长z＝10m，桩等效半径Ru＝0.3m；据此分析得出 预钻孔半径对桩侧摩阻力的影响及预钻孔深度对桩侧摩阻力的影响。
参照图1所示，所述步骤3)中，A试桩区包括3根6m试桩及3根17m试桩，6m试桩为400×400预应力混凝土实心抗压桩，以黏土为桩端持力层；7m试桩为450×450预应力混凝土实心抗压桩，以全风化玄武岩作为桩端持力层，全截面进入桩端持力层不小于3.0m；6m试桩及17m试桩的两侧对应设置有桩型及桩长与邻近试桩分别相同的锚桩，根据地层物理力学 指标中推荐的极限侧阻力标准值及建筑桩基技术规范对A区所有单桩抗压极限承载力进行预 估并得到预估值；
B试桩区包括3根14m试桩，且14m试桩为450×450预应力混凝土实心抗压桩，以强风 化玄武岩作为桩端持力层，全截面进入桩端持力层不小于1.0m，14m试桩的两侧对应设置有 桩型及桩长与邻近试桩分别相同的锚桩，根据地层物理力学指标中推荐的极限侧阻力标准值 及建筑桩基技术规范对B区所有单桩抗压极限承载力进行预估并得到预估值。
实施例1：
该施工地段的站址在地貌上属坝上高原区平缓地段，为波浪平原，历史上属退化的高原 盐湖。浅部地层主要由第四系冲洪积成因的粉质黏土、中粗砂构成，下部主要为第四系残积 成因的黏土，下伏基岩为第三系的玄武岩(汉诺坝组ENh)。依据地层成因、时代、岩性及工 程特性，场地地层自上而下为：①层：粉质黏土，冲积成因，硬可塑，中压缩性，土质不均 匀，层厚0.3～2.5m。②层：中粗砂，冲洪积成因，灰黄色，稍密-中密，成分以石英、长石为主，不均匀，局部混砾石，层厚0.50～2.00m。③层：黏土，残积成因，蓝灰色为主，硬 塑，中压缩性，土质较均匀，局部混少量中细砂，该层裂隙发育，层厚0.70～18.50m。④层： 全风化玄武岩，蓝灰色为主，岩芯多呈硬塑黏土状，结构基本破坏，中压缩性，层厚0.50～ 15.20m。⑤层：强风化玄武岩，蓝灰～灰绿色，岩体风化程度较深，结构基本破坏，矿物成分 变化显著，碎块状少，岩芯多呈密实砂土状，低压缩性。
岩土体物理力学指标如下表1所示，其中预制桩参数建议值参考(中国建筑科学研究 院.JGJ 94-2008建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008)给出。①粉质黏土、②层中粗砂属于中盐渍土，合计厚度在1.5～2.10m。③层黏土为风化残积土，为强膨胀性土，具有强膨胀潜势，不具溶陷性。
表1地层物理力学指标推荐值
注:标贯击数和重型动力触探实测值为“最小值-最大值(平均值)”
桩基原体试验采用锚桩法，相对集中布置，分A、B两个试桩区，如图1和图2所示。A区桩侧土0～1.7m为①层粉质黏土，1.7～14.2m为③层黏土，14.2～20.2m为④层全风化岩。B区桩侧土0～0.8m为①层粉质黏土，0.8～1.8m为②层中粗砂，1.8～10.0m为③层黏土，10.0～13.0m为④层全风化岩，13.0至桩底为⑤层强风化岩。
1)A区6m试桩(SZ01、SZ02、SZ03)：3根抗压桩，400×400预应力混凝土实心方桩，以③层黏土为桩端持力层，预估单桩抗压极限承载力1100kN。
2)A区17m试桩(SZ04、SZ05、SZ06)：3根抗压桩，450×450预应力混凝土实心方桩，以④层全风化玄武岩作为桩端持力层，全截面进入桩端持力层不小于3.0m，预估单桩抗压极 限承载力2800kN。
3)B区14m试桩(SZ10、SZ11、SZ12)：3根抗压桩，450×450预应力混凝土实心方桩，以⑤层强风化玄武岩作为桩端持力层，全截面进入桩端持力层不小于1.0m，预估单桩抗压极 限承载力2700kN。
MZ01～MZ20为锚桩，其桩型及桩长与邻近试桩相同。预估单桩极限承载力是根据表1推 荐的土层极限侧阻力标准值，按(中国建筑科学研究院.JGJ 94-2008建筑桩基技术规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2008)推荐的方法进行估算。
A区试验桩施工完成14根桩基施工后，在施工MZ10桩时，沉桩困难，难以沉桩到位，与预定位置相差2.5m，随即改用长螺旋钻机预钻孔。A区剩余试验桩SZ05、SZ06、MZ11、MZ12和B区试验桩均采用预钻孔工艺进行施工。预钻孔孔径为400mm、深度为小于桩长1m(13m 和16m)。
试桩A区SZ01、SZ02、SZ03桩长为6.0m，施工总锤击数分别为37/42/39击，最后10cm贯入锤击数为1～2击。
试桩A区SZ04、SZ05、SZ06、SZ07、SZ08、SZ09桩长为17.0m，锚桩桩长为17.0m，剔 除MZ10桩锤击数后，施工总锤击数为258～328击，最后10cm贯入锤击数为5～19击。
试桩B区共11根桩，均采用了预钻孔措施。试桩B区试桩和锚桩桩长均为14.0m,施工 总锤击数为260～310击，最后10击贯入度为2～7cm，平均约5cm(10cm平均贯入锤击数约20击)。
桩基静载试验成果及比对试验成果如表2所示。
1)试验结果表明试验区A的6m短桩试验承载力远低于理论计算值，锤击施工锤击数很 低，该组桩基沉桩以桩长控制，计算承载力宜考虑土层的应力状态，对桩土作用模型进行复 核。
2)试验区A的17m试桩1根未采用预钻孔，2根预钻孔，未采用预钻孔的承载力为2340kN， 预钻孔的承载力为2080kN，未采用预钻孔的承载力提高约13％。承载力实测值低于预估值， 约为预估值的80％。(实测值与预估值进行对比)
3)试验区B的试桩和锚桩均进行了预钻孔，试验承载力为1280kN-1920kN，平均值为 1493kN。该数值远低于预估值，约为预估值的40％-50％。
4)试验区B的锚桩桩型、桩长及地质条件与试桩一致，对其进行静载试验，试验承载力 为1280kN-1760kN，亦低于预估值。
5)为验证预钻孔工艺对桩基承载力的影响，开展一根不采用预钻孔施工的桩基与B组试 桩进行比对试验，桩长为13m，桩端全截面进入(4)层约1.5m。试验承载力为2080kN，大 于试验区B所有类似桩基的承载力。
表2桩基静载试验成果
试验区A短桩(6m)承载力偏低的原因认为是国标理论算法(计算值约为1100kN)未考虑短 桩的土层应力状态，对竖向约束较小的浅部土体应采用较小的侧摩阻值。文献[11]指出对于 侧阻力和端阻力，中国标准是在多年经验的基础上，直接给出不同性状的岩土体的极限侧摩 阻力标准值和极限端阻力标准值，并根据桩型和成桩方式做一定的修正。若基于土体剪切破 坏理论来给出理论公式，考虑上覆土自重压力，通过桩土间摩擦角来计算桩侧土对桩体的约 束作用。理论上相同土层在不同深度会提供不同的侧摩阻，应考虑埋深的影响，尤其短桩浅 部土体上覆压力较小，极限状态时桩土应力相对较小。这里采用考虑桩土应力状态的算法来 计算短桩承载力。
Pa＝(Ppu+Psu)/F (1)
式中：Pa是单桩竖向抗压承载力容许值；Ppu是端阻极限值；Psu是侧阻力极限值；F是桩 基承载力理论计算安全系数，根据成桩方式及桩型，一般取2.5-4。
对于本场地粘性土为主的土层条件，端阻极限值Ppu为：
Ppu＝Ap(9Cu) (2)
式中：Ap是桩端有效支撑面积；Cu为黏性土的不固结不排水粘聚力。
计算侧阻力极限值Psu通常采用α法：
式中：α是α法确定桩侧阻力系数，对于无粘性土是零，对于黏土，可按文献(基于美标 的桩基承载力理论计算和静载试验对比研究[J].工程勘察,2018,(11)，19-23)取值；c是土层平均粘聚力，应取三轴UU试验得到的Cu值或无侧向抗压强度qu的一半；q是有效上覆土压力；K是水平土压力系数，取决于桩的排土量、初始土体密度等；δ是桩与土的有效 摩擦角，一般取0.75φ或0.8φ；φ是土体内摩擦角；计算得到短桩的极限承载力为526kN， 比较接近试验值。
本次试桩对部分试验桩进行了预钻孔施工，预钻孔孔径为400mm，预钻孔深度为桩端以 上1m。理论上取土预钻孔会弱化打入桩的挤土效应，有利于沉桩；但同时也会造成桩侧土的 应力松弛，对于本场地裂隙发育的膨胀性粘性土更难通过休止进行恢复，会造成桩基承载力 的较大损失。
对试桩施工过程中的锤击数进行统计，见表3，在相近条件下，预钻孔单桩的总锤击数 是未采用预钻孔的桩基的85％，预钻孔有利于沉桩。
表3预钻孔对锤击沉桩的影响统计
预钻孔对单桩承载力的影响，目前还少见大型原位试验能定量评价其影响程度。文献[9] 基于沉桩过程的圆孔扩张过程的假设，采用love位移函数对弹性区应力场进行求解，采用理 论计算讨论了不同预钻孔深度、预钻孔半径、内摩擦角及塑性区体积应变对桩侧摩阻力的影 响，结果表明：随着预钻孔半径和深度、土的内摩擦角的增大，土体塑性区体积应变的减小， 桩侧摩阻力逐渐减小。
将桩孔与桩周土体假设为外壁半径无穷大的有限长圆筒问题，引入love位移函数，得到 扩孔时桩侧土体的应力为：
进一步计算桩侧总摩阻力，
式中：Qs为桩侧总侧摩阻力；σRu为桩侧土体的应力；c为土体的粘聚力；φ为土体的 内摩擦角；Δ为塑性区平均体积应变，μ为桩土接触面摩擦系数；G为桩侧土剪切模量；γ为土体重度；z为计算深度；z1为引孔深度；R0为预钻孔孔径，Ru为桩等效半径；z为计算 桩长。
假定桩侧为典型均匀土，计算预钻孔半径及深度对桩侧摩阻力的影响。取粘聚力c＝18kPa， 内摩擦角为φ＝25°，土体重度为γ＝20kN/m3，剪切模量G＝1000kPa，桩土接触面摩擦系数 μ＝0.2，塑性区平均应变Δ＝0.015，计算桩长z＝10m，桩等效半径Ru＝0.3m。
预钻孔半径对桩侧摩阻力的影响如图3所示，Q/QS(预钻孔桩侧摩阻力/无预钻孔的桩侧 摩阻力)随着R0/Ru(预钻孔孔径/桩径)的增大而非线性衰减，预钻孔孔径的增大，将导致 桩侧摩阻力减小，且预钻孔孔径越接近桩径，桩侧摩阻力的衰减幅度越大。R0/Ru在0.8～1.0 时，侧摩阻力呈急剧衰减的趋势。
预钻孔深度对桩侧摩阻力的影响如图4所示，Q/QS(预钻孔桩侧摩阻力/无预钻孔的桩侧 摩阻力)随着z1/z(预钻孔深度/桩长)的增大而非线性衰减，预钻孔深度的增大，将导致 桩侧摩阻力减小，且预钻孔深度越接近桩长，桩侧摩阻力的衰减幅度越大。
对于本场地预制方桩，预钻孔半径为0.2m，预钻孔深度为13m，桩侧土假定均为③层黏 土，物理力学参数按表1选取，计算得到桩侧摩阻力约为不采用预钻孔工艺的87％。
综上，取土预钻孔施工工艺对单桩承载力具有一定的影响，坝上地区深厚的膨胀性黏性 土在预钻孔后应力恢复过程缓慢，休止期后难以达到规范推荐的桩侧摩阻力。且本场地锤击 沉桩难以穿越的地层为桩端附近，预钻孔深度接近桩长，该工艺对桩基承载力影响较大。结 合该试验，在本场地不推荐采用预钻孔工艺，后续工程桩施工根据该建议取消了预钻孔施工， 停锤控制标准采用贯入度控制为主，桩长为辅。经检测桩基承载力均满足设计要求。
由此得出结论，对于浅埋桩基，因土体上覆压力较小，极限状态时桩土应力相对较小。 不推荐采用统一的土层侧摩阻力，应考虑土层应力状态和埋深的影响，采用理论模型计算桩 基承载力理论值。通过对比沉桩锤击数和静载试验成果，发现坝上地区预制桩施工过程中， 取土预钻孔影响土层侧摩阻力的发挥，使单桩承载力降低，采用love位移函数求解弹性区应 力场的理论模型能较好解释该现象。取土预钻孔施工应结合地质条件合理选用预钻孔孔径和 深度，避免造成桩基承载力的大幅衰减，影响工程安全。另外，需要特别指出的是预钻孔对 桩基承载力的影响机理较为复杂，还应结合桩周土土层条件、地下水条件、取土还是挤密成 孔等条件综合分析，并应结合现场试验确定。
本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。 任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。 因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (2)
1.一种坝上地区预钻孔沉桩桩基的承载力分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据施工地点的地层成因、时代、岩性及工程特性对场地地层进行分层，其中坝上地区的地层自上而下为①层：粉质黏土，②层：中粗砂，③层：黏土，④层：全风化玄武岩，⑤层：强风化玄武岩；
2)参照地层物理力学指标，确定不同地层的预制桩参数值；
3)采用锚桩法进行桩基原体试验，设立A、B两个试桩区，在试桩区内设置若干数量的试桩及锚桩，并根据地层物理力学指标中推荐的极限侧阻力标准值及建筑桩基技术规范对A区及B区中的所有单桩抗压极限承载力进行预估并得到预估值；
4)对A区及B区内的试桩及锚桩进行施工，在施工中选择性的采用预钻孔或不采用预钻孔分别对试桩和锚桩进行施工，并对施工完成后的试桩及锚桩进行静载试验分析，得到各单桩的承载力实测值；
5)提出采用考虑应力扩散理论的桩基承载力模型来计算短桩预估值：
Pa＝(Ppu+Psu)/F (1)
式中，Pa是单桩竖向抗压承载力容许值；Ppu是端阻极限值；Psu是侧阻力极限值；F是桩基承载力理论计算安全系数，根据成桩方式及桩型，一般取值为2.5～4；
其中对于粘性土为主的土层条件，端阻极限值Ppu为：
Ppu＝Ap(9Cu) (2)
式中：Ap是桩端有效支撑面积；Cu为黏性土的不固结不排水粘聚力；
计算侧阻力极限值Psu通常采用α法：
式中：α是α法确定桩侧阻力系数，对于无粘性土是零；c是土层平均粘聚力，应取三轴UU试验得到的Cu值或无侧向抗压强度qu的一半；q是有效上覆土压力；K是水平土压力系数，取决于桩的排土量、初始土体密度等；δ是桩与土的有效摩擦角，一般取0.75φ或0.8φ，φ是土体内摩擦角；
通过式(3)计算得到该长度较短的单桩极限承载力，计算精度优于规范推荐方法；
6)提出一种预钻孔预制桩承载力计算方法，该方法能考虑预钻孔孔径和孔深的影响：
将桩孔与桩周土体假设为外壁半径无穷大的有限长圆筒问题，引入love位移函数，得到扩孔时桩侧土体的应力为：
进一步计算桩侧总摩阻力：
式中：Qs为桩侧总侧摩阻力；σRu为桩侧土体的应力；c为土体的粘聚力；φ为土体的内摩擦角；Δ为塑性区平均体积应变，μ为桩土接触面摩擦系数；G为桩侧土剪切模量；γ为土体重度；z为计算深度；z1为引孔深度；R0为预钻孔孔径，Ru为桩等效半径；z为计算桩长；
假定桩侧为典型均匀土，计算预钻孔半径及深度对桩侧摩阻力的影响。取粘聚力c＝18kPa，内摩擦角为φ＝25°，土体重度为γ＝20kN/m3，剪切模量G＝1000kPa，桩土接触面摩擦系数μ＝0.2，塑性区平均应变Δ＝0.015，计算桩长z＝10m，桩等效半径Ru＝0.3m；据此分析得出预钻孔半径对桩侧摩阻力的影响及预钻孔深度对桩侧摩阻力的影响。
2.根据权利要求1所述的承载力分析方法，其特征在于：所述步骤3)中，A试桩区包括3根6m试桩及3根17m试桩，6m试桩为400×400预应力混凝土实心抗压桩，以黏土为桩端持力层；7m试桩为450×450预应力混凝土实心抗压桩，以全风化玄武岩作为桩端持力层，全截面进入桩端持力层不小于3.0m；6m试桩及17m试桩的两侧对应设置有桩型及桩长与邻近试桩分别相同的锚桩，根据地层物理力学指标中推荐的极限侧阻力标准值及建筑桩基技术规范对A区所有单桩抗压极限承载力进行预估并得到预估值；
B试桩区包括3根14m试桩，且14m试桩为450×450预应力混凝土实心抗压桩，以强风化玄武岩作为桩端持力层，全截面进入桩端持力层不小于1.0m，14m试桩的两侧对应设置有桩型及桩长与邻近试桩分别相同的锚桩，根据地层物理力学指标中推荐的极限侧阻力标准值及建筑桩基技术规范对B区所有单桩抗压极限承载力进行预估并得到预估值。
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