杭州某工程加固鋼管樁抗壓靜載試驗分析

李 燕 葉永紅 張廣興

(1.浙江天瑞建設(shè)工程有限公司，浙江 衢州 324000;2.同濟大學浙江學院，浙江 嘉興 314000)

基礎(chǔ)與地基的加固工程屬于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的地下加固工程，其難度、造價、施工持續(xù)時間等往往比新建筑物更多更大。靜壓鋼管樁用于加固基礎(chǔ)，不需要在基礎(chǔ)下挖坑，只在基礎(chǔ)上打孔設(shè)上錨桿，作為千斤頂?shù)姆戳埽碓诨A(chǔ)上打樁孔，通過樁孔向地基中壓樁，其優(yōu)點是占地面積小，無噪聲，無需高的凈空［1］。但在一些粘土、砂礫層中由于施工中瞬時壓樁力大，按照壓樁力控制時，會導致樁長達不到設(shè)計持力層，因此，對加固鋼管樁抗壓靜載試驗分析就十分必要。本文通過對杭州某住宅小區(qū)8號樓主樓加固的4根鋼管樁進行的靜載試驗，分析了4根鋼管樁的荷載沉降情況及破壞原因。試驗結(jié)果表明，其中2根較短樁為樁頂鋼管壓曲破壞，2根較長樁為刺入破壞，4根加固鋼管樁的單樁豎向極限承載力平均值可取480 kN，建議設(shè)計驗算沉降。

1 工程概況及地質(zhì)情況

杭州某住宅小區(qū)位于杭州市豐潭路西側(cè)，天目山路北側(cè)。本工程8號樓主樓為4層，地下室1層，主體采用框架混凝土結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)加固設(shè)計采用鋼管樁，樁長要求達到⑥層含粘土礫砂層，鋼管樁外徑為219 mm，壁厚6 mm，為焊接螺紋鋼管。設(shè)計要求單樁豎向抗壓極限承載力為600 kN(樁徑219 mm)。但在實際加固鋼管樁施工中瞬時壓樁力大，導致很多樁壓不到⑥-2層，實際樁長在19 m～42 m間。

場地土層分層及主要物理力學指標見表1。

2 靜載試驗試樁情況

為了評價加固鋼管樁的實際承載力，設(shè)計要求對本工程8號樓做4根加固樁靜載試驗，這4根靜載試驗樁的施工記錄見表2。

本工程4根試樁采用靜壓樁架—反力架裝置，并用千斤頂反力加載—百分表測讀樁頂沉降的試驗方法。加載方法采用千斤頂反力加載，并采用分級及沉降觀測，荷載分級為設(shè)計預(yù)估最大試驗荷載的1/8～1/12取值，第一級取其2倍［2］。試驗采用慢速維持荷載法，即每級荷載按 5′，15′，30′，45′，60′，90′…各觀測一次，直至每小時沉降增量小于0.1 mm為止，同時加下一級荷載。

表1 土工參數(shù)簡表

表2 加固試樁施工記錄簡表

3 靜荷載試驗結(jié)果及分析

經(jīng)對杭州某住宅小區(qū)8號樓4根加固鋼管試樁按慢速維持荷載法的靜載試驗，得到了荷載與沉降Q—S曲線見圖1～圖4。

圖1 77號加固鋼管樁Q—S曲線

圖2 33號加固鋼管樁Q—S曲線

從圖1～圖4中數(shù)據(jù)可看出:

1)77號加固試樁(樁徑219 mm，樁長20.5 m):按規(guī)定荷載級別加載到第一級荷載120 kN時，樁頂累計沉降量為3.59 mm;加到第四級荷載300 kN時，樁頂累計沉降量為10.77 mm;繼續(xù)加載到第九級荷載600 kN時，樁頂累計沉降量為112.76 mm，壓力下降至500 kN，故終止加載。事后經(jīng)檢查為樁頂鋼管壓曲。卸載后測得樁頂回彈量為16.39 mm，樁頂殘余沉降量為96.37 mm。

圖3 3號加固鋼管樁Q—S曲線

2)33號加固試樁(樁徑219 mm，樁長19.5 m):按規(guī)定荷載級別加載到第一級荷載120 kN時，樁頂累計沉降量為4.87 mm;加到第四級荷載300 kN時，樁頂累計沉降量為12.21 mm;繼續(xù)加載到第八級荷載540 kN時，樁頂累計沉降量為105.61 mm，壓力下降至260 kN，故終止加載。事后經(jīng)檢查為樁頂下40 cm～60 cm處鋼管壓曲。卸載后測得樁頂回彈量為18.71 mm，樁頂殘余沉降量為86.90 mm。

圖4 103號加固鋼管樁Q—S曲線

3)3號加固試樁(樁徑219 mm，樁長34.2 m):按規(guī)定荷載級別加載到第一級荷載120 kN時，樁頂累計沉降量為5.78 mm;加到第四級荷載300 kN時，樁頂累計沉降量為20.40 mm;繼續(xù)加載到第七級荷載480 kN時，樁頂累計沉降量為105.76 mm，壓力保持在480 kN左右，故終止加載。事后經(jīng)檢查樁身完好，估計為刺入破壞。卸載后測得樁頂回彈量為22.02mm，樁頂殘余沉降量為83.74 mm。

4)103號加固試樁(樁徑219 mm，樁長23 m):按規(guī)定荷載級別加載到第一級荷載120 kN時，樁頂累計沉降量為3.80 mm;加到第四級荷載300 kN時，樁頂累計沉降量為12.49 mm;繼續(xù)加載到第九級荷載600 kN時，樁頂累計沉降量為105.04 mm，壓力保持在570 kN左右，故終止加載。事后經(jīng)檢查樁身完好，估計為刺入破壞。卸載后測得樁頂回彈量為17.23 mm，樁頂殘余沉降量為87.81 mm。

按照試樁規(guī)范結(jié)合實測資料綜合分析得出試樁靜載結(jié)果見表3。從表3中可以看出4根試樁極限荷載對應(yīng)的樁頂沉降量為19.90 mm～37.44 mm，發(fā)生刺入破壞時沉降相對較大。

表3 杭州某住宅小區(qū)8號樓加固樁靜載試驗成果表

4 結(jié)語

經(jīng)對杭州某住宅小區(qū)8號樓4根鋼管加固樁的靜載試驗表明:

1)一些粘土、砂礫層中由于施工中瞬時壓樁力大，按照壓樁力控制時，會導致樁長達不到設(shè)計持力層，因此，對加固鋼管樁抗壓靜載試驗分析就十分必要。2)2根較短樁單樁豎向極限承載力分別為540 kN和480 kN，為樁頂鋼管壓曲破壞，2根較長樁單樁豎向極限承載力分別為420 kN和480 kN，為刺入破壞，4根加固鋼管樁的單樁豎向極限承載力平均值可取480 kN，建議設(shè)計驗算沉降。3)4根試樁極限荷載對應(yīng)的樁頂沉降量為19.90 mm～37.44 mm，發(fā)生刺入破壞時沉降相對較大。

［1］ 張 雁，劉金波.樁基手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］ JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.