抗壓樁與抗拔樁受力特性的現場破壞性試驗

摘要： 為理清抗壓樁與抗拔樁受力特性的異同，基于2根抗壓樁和2根抗拔樁的現場破壞性試驗，研究了抗壓樁、抗拔樁的側阻和端阻的發揮特性.現場破壞性試驗表明：抗壓樁的樁端位移樁端力曲線表現為軟化特性；不同土層中抗拔樁與抗壓樁極限側阻的比值平均為0.373～0.763，深部土層中兩者比值較小；抗壓樁和抗拔樁樁長范圍內的樁側阻力均表現為軟化特性，不同土層中抗拔樁、抗壓樁側阻破壞比分別為0.87～0.97和0.83～0.94；抗拔樁和抗壓樁側阻完全發揮時的樁土相對位移分別約為樁徑的0.6%～1.5%和 0.9%～2.0%.

關鍵詞： 現場破壞性試驗；抗壓樁；抗拔樁；樁身變形；樁側阻力；樁土相對位移；樁端阻力

中圖分類號： TU473.1文獻標志碼： ADestructive Field Test on Properties of

樁基是一種常見的基礎型式，已被廣泛應用于工業與民用建筑工程、高速鐵路、高速公路和城市市政橋梁、港口碼頭、大型構筑物等工程中.鉆孔灌注樁因其具有適用土層范圍廣、樁長和樁徑可以靈活選取、施工不受季節限制、施工過程中無擠土效應、能按設計要求提供較大的單樁承載力等優點而得到了廣泛應用.鉆孔灌注樁單樁受力性能的研究是樁基設計的基礎，目前，已有較多學者采用理論和試驗手段對抗壓單樁的受力性能進行研究[15].由于抗拔樁在地下車庫、地下變電站、輸電線路基礎、海上采油平臺的樁基礎等工程中廣泛應用，對抗拔樁受力性能的研究也非常必要.

已有研究[68]表明，抗壓樁與抗拔樁的受力性能存在較大差異，同一場地中抗壓樁的極限側阻值大于抗拔樁的極限側阻值.

然而，已有研究大多基于現場非破壞性試驗的結果對抗壓樁和抗拔樁的受力特性進行研究.現場試驗多是檢驗性試驗，試樁在未發生破壞時就已經達到試驗終止加載條件，因此，目前鮮有采用現場破壞性試驗對比分析抗壓樁與抗拔樁受力特性異同的報道.

我們對2根抗拔樁和2根抗壓樁進行了現場破壞性試驗，對比分析了抗壓樁與抗拔樁受西南交通大學學報第48卷第2期馬杰等：抗壓樁與抗拔樁受力特性的現場破壞性試驗力特性的異同，并與已有的非破壞性試驗中抗壓樁和抗拔

樁的受力特性進行比較.與現場檢驗性試驗相比，本文獲得的抗壓樁和抗拔樁的現場破壞性試驗數據實屬寶貴，試驗結果為抗壓樁和抗拔樁破壞特性的理論研究提供了重要參考.1試驗場地地質情況選擇浙江省某地進行現場試驗，該試驗場地地基土的物理力學參數見表1.試驗樁為鉆孔灌注樁，持力層為62卵石層.

為探求破壞性試驗中抗拔樁與抗壓樁的受力特性的異同，分別選擇2根鉆孔樁進行抗拔和抗壓試驗（抗拔樁編號為TP1和TP2，抗壓樁編號為CP1和CP2），4根鉆孔樁的參數見表2.在每根試樁樁身的8個斷面布置了24只鋼筋應力計（每個斷面3只，布置深度見表1）.

試驗加載裝置為水泥塊堆載反力架裝置，加載方法采用JGJ 106—2003《建筑基樁檢測技術規范》推薦的慢速維持荷載法.

3結論通過2根抗拔樁和2根抗壓樁的現場破壞性試驗，得到以下結論：

（1） 樁身質量對抗拔樁和抗壓樁的樁頂位移有顯著影響，在設計荷載下樁身質量對樁頂位移的影響尤為突出.因此，進行抗拔樁和抗壓樁設計時，要充分考慮樁身質量對樁頂位移的影響.

（2） 破壞性試驗中，抗壓樁的樁端阻力完全發揮后由最大值降低至殘余值，樁端位移樁端力曲線表現為軟化特性；2根抗壓樁的端阻破壞比分別為0.805和0.861.

（3） 不同土層中抗拔樁與抗壓樁極限側阻的比值平均0.373～0.763，深部土層中比值較大.

（4） 在破壞荷載作用下，抗拔樁和抗壓樁全樁長范圍內均表現出側阻軟化特性；不同土層中抗拔樁的側阻破壞比約為0.87～0.97，抗壓樁的側阻破壞比為0.83～0.94.

（5） 同一土層中抗拔樁側阻完全發揮時的樁土相對位移小于抗壓樁側阻完全發揮時的樁土相對位移；抗拔樁側阻完全發揮時的樁土相對位移約為樁徑的0.6%～1.5%，抗壓樁側阻完全發揮時的樁土相對位移約為樁徑的0.9%～2.0%.

參考文獻：

[1]AI Z Y， HAN J. Boundary element analysis of axially loaded piles embedded in a multilayered soil[J]. Computers and Geotechnics， 2009， 36（3）： 427434.

[2]ZHANG Q Q， ZHANG Z M， HE J Y. A simplified approach for settlement analysis of single pile and pile groups considering interaction between identical piles in multilayered soils[J]. Computers and Geotechnics， 2010， 37（7/8）： 969976.

[3]胡德貴，羅書學，趙善銳. 分層土中單樁的沉降分析[J]. 西南交通大學學報，2000，35（5）： 492495.

HU Degui， LUO Shuxue， ZHAO Shanrui. Analysis of pile settlement in layered soil[J]. Journal of Southwest Jiaotong University， 2000， 35（5）： 492495.

[4]張忠苗，張乾青. 破壞和非破壞后注漿抗壓樁受力性狀現場試驗研究[J]. 巖土工程學報，2011，33（10）： 16011608.

ZHANG Zhongmiao， ZHANG Qianqing. Field tests on behavior of destructive and nondestructive basegrouting piles under compression[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2011， 33（10）： 16011608.

[5]吳興序，莊衛林，吉隨旺，等. 昔格達軟巖中灌注樁單樁豎向承載力試驗研究[J]. 西南交通大學學報，2006，41（6）： 669674.

WU Xingxu， ZHUANG Weilin， JI Suiwang， et al. Field experimental research on bearing capacity of castinsitu piles in Xigedarock[J]. Journal of Southwest Jiaotong University， 2006， 41（6）： 669674.

[6]POULOS H G， DAVIS E H. Pile foundation analysis and design[M]. New York： John Wiley and Sons， 1980： 354365.

[7]RAMASAMY G， DAY B， INDRAWAN E. Studies on skin friction on piles under tensile and compressive load[J]. Indian Geotechnical Journal， 2004， 34（3）： 276289.

[8]陳小強，趙春風，甘愛明. 砂土中抗拔樁與抗壓樁模型試驗研究[J]. 巖土力學，2011，32（3）： 738744.

CHEN Xiaoqiang， ZHAO Chunfeng， GAN Aiming. Study of model test of uplift and compression piles in sand[J]. Rock and Soil Mechanics， 2011， 32（3）： 738744.

[9]程曄，龔維明，張喜剛，等. 超長大直徑鉆孔灌注樁樁端后壓漿試驗研究[J]. 巖石力學工程學報，2010，29（增刊2）： 38853892.

CHENG Ye， GONG Weiming， ZHANG Xigang， et al. Experimental research on post grouting under superlong and largediameter bored pile tip[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2010， 29（Sup.2）： 38853892.

[10]蔣建平，章楊松，高廣運. 基于現場試驗的超長樁端阻力承載性狀研究[J]. 工程力學，2010，27（2）： 149160.

JIANG Jianping， ZHANG Yangsong， GAO Guangyun. Study on bearing behaviors of pile tip resistance of superlength piles[J]. Engineering Mechanics， 2010， 27（2）： 149160.

[11]LIU J， ZHANG K N. Analysis of pile loadtransfer under pileside softening[J]. Journal of Central South University of Technology， 2003， 10（3）： 231236.

[12]趙曉勇. 昔格達巖層中灌注樁豎向承載力的非線性分析[D]. 成都：西南交通大學土木工程學院，2010.

[13]張忠苗，張乾青，張廣興. 軟土地區抗拔樁受力性狀的試驗研究[J]. 浙江大學學報：工學版，2009，43（11）： 21142119.

ZHANG Zhongmiao， ZHANG Qianqing， ZHANG Guangxing. Mechanical properties of uplift pile in soft soils[J]. Journal of Zhejiang University： Engineering Science， 2009， 43（11）： 21142119.

[14]中國建筑科學研究院. JGJ 94—2008 建筑樁基技術規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2008.

[15]ZHANG Z M， ZHANG Q Q， YU F. A destructive field study on the behavior of piles under tension and compression[J]. Journal of Zhejiang University： Science A， 2011， 12（4）： 291300.

（中、英文編輯：付國彬）