豎向單樁靜載實驗對確定單樁承載力的重要性

卿浩

摘要：豎向單樁靜載試驗是基于重平臺，在樁頂上逐漸加載，然后通過觀測每級沉降量來確定豎向單樁承載力的操作方法。該種實驗方法全面考慮了樁基與土層之間的相互作用，同時也是確定豎向單樁承載力最直觀、可靠的手段。本文就豎向單樁靜載實驗對確定單樁承載力的重要性進行分析，并在此基礎上對汀蘭華府11#棟工程的預應力管樁采用單樁豎向抗壓靜載試驗法進行了質量檢測問題進行探討。

關鍵詞：豎向單樁靜載實驗；單樁承載力；重要性；研究

近年來，隨著社會經濟的快速發展和建筑行業的不斷進步，無論是房建工程，還是公路、橋梁、碼頭以及海上作業平臺，樁基礎的應用不不可避免的；然而，樁基的制作成本一般都比較高，可占整個建筑工程項目總投資的1/4左右，因此選擇合適的實驗方法確定單樁的承載力至關重要。

1、豎向單樁靜載實驗對確定單樁承載力的重要性

在建筑工程項目樁基設計過程中，單樁豎向承載力大小的確定非常重要，在很大程度上關系著整個建筑物的施工質量和安全可靠性。實踐中，設計人員通常基于地質勘察報告中的樁側極限摩阻力標準值、樁端極限端阻力標準值考慮，嚴格按照公式對單樁豎向承載力進行計算，這是經驗取值的一種常見形式。雖然通常情況下采取上述方法所的的數值比單樁靜載荷試驗值要小一些，但是依然可以滿足設計要求，只是可能會導致樁基設計不合理、不經濟；同時，如果上述計算值超過了試驗值，則樁基工程施工建設過程中，不僅僅是簡單的不經濟問題，而可能會引發安全事故。由此可見，采用豎向單樁靜載試驗方法，確定單樁承載力至關重要。

比如，某小高層住宅樓施工建設過程中，其主體結構為短肢剪力墻，層高大約2.9米左右，地下室基礎為樁基礎結構，樁采用的是預應力PTC管樁，其界面直徑在500毫米左右，樁長大約為29米，混凝土強度C80，其中豎向單樁的承載力為1700KN，極限承載力為2720KN；持力層樁端進入大約2.5米左右。該建筑工程中布設了6組試樁，因施工時間非常的緊迫，沒有對樁承載力進行荷載試驗，直接進行了沉樁施工操作，待壓樁操作完畢后，在現場查看壓樁情況時發現12根樁在未達標時，壓力突然從1200KN驟降至850KN。針對這一現象，對異常情況樁實施小應變動測試驗操作，發現其中7根樁頂下大約15米左右樁身混凝土存在著破損病害。為保證樁基質量，對其進行試驗檢測，最終確定正常狀態下豎向單樁的承載力超過了試驗值，雖然滿足設計要求；如果出現了異常情況，豎向單樁的極限承載力就難以滿足設計要求，容易出現上述不良現象。

事后分析，由于各種因素的存在，尤其是沒有充分重視施工前的實驗，導致嚴重的后果。具體而言，主要表現在兩個方面：第一，因各種市場因素的影響，設計院有時會受限于建設單位的要求，在設計樁基礎時片面追求節約、縮短施工工期，或者減少豎向單樁的試樁數量，沒有對豎向單樁進行載荷試驗。在這樣的情況下，設計人員難以正確獲取能夠有效反映施工現場情況的信息數據，因此樁基礎承載力不足現象屢見不鮮。上述案例說明，如果只是根據地質勘察報告提供的數據進行設計，而不進行嚴格的豎向單樁靜載荷試驗，則很容易因樁基不達標而導致質量和安全事故，同時也體現了豎向單樁靜載實驗對確定單樁承載力的重要性。

2、豎向單樁靜載實驗

本文所研究的建筑工程，即擬建的汀蘭華府11#棟 工程的預應力管樁采用單樁豎向抗壓靜載試驗法進行了質量檢測，實際試驗6根（總樁數229根）。該場地基礎工程由湖南園藝建筑有限公司負責施工，根據《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2003的要求，本次對6根單樁采用靜載試驗驗證單樁豎向承載力特征值是否滿足設計要求。

（1）試驗方法

本次試驗按《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2003有關規定進行。該工程基樁設計承載力特征值分別為1000kN和2000kN。根據設計要求，我公司試驗最大荷載分別為2000kN和4000kN。本次試驗采用快速維持荷載法，共試驗6根工程樁。

（2）荷載分級與加卸荷順序

試樁每級荷載增量按最大試驗荷載的十分之一確定，加荷前進行預壓，卸荷量每級為加荷量的兩倍，共分5級卸荷。加卸荷順序：0→400→600→800→1000→1200→1400→1600→1800→2000→1600→1200→800→400→0（KN）；0→800→1200→1600→2000→2400→2800→3200→3600→4000→3200→2400→1600→800→0（KN）

（3）測讀采樣時間

①加載：每次加載后測讀采樣時間為：0、5、15、30、45、60min，以后每隔30min測讀采樣一次，直至樁頂沉降量達到相對穩定標準，進行下一級加載。②卸載：每級卸載后測讀30min，按0、15、30min進行采樣，即可卸下一級荷載。荷載卸至零時的測讀采樣時間為：0、15、30、60、120min。

（4）加荷穩定標準

在每級荷載作用下，試樁的沉降量在每小時內不超過0.1mm，并連續出現兩次（由1.5小時內連續三次觀測值計算），認為已達到相對穩定，以此值作為加荷穩定標準。

（5）終止加荷條件

當出現下列情況之一時，即可終止加荷：

① 試樁荷載達到要求最大試驗荷載；② 試樁在某級荷載作用下的沉降量大于前一級荷載下沉量的5倍；③ 樁身材料達到極限強度，樁頂出現明顯破損現象；④ 試樁在某級荷載下的沉降量大于前一級荷載沉降量的2倍，且經24h尚未穩定；

（6）靜荷載試驗

（靜載荷試驗裝置示意圖）

（7）單樁豎向極限承載力確定

① 按照荷載變化的特征確定：對于陡降型Q-S曲線，單樁豎向抗壓極限承載力取其發生明顯陡降的起始點所對應的荷載值；

② 根據沉降隨時間變化的特征確定：在前面若干級荷載作用下，S- lgt曲線呈直線狀態，隨著荷載的增加，S-lgt曲線變為雙折線甚至三折線，尾部斜率呈增大趨勢，單樁豎向抗壓極限承載力取S-lgt曲線尾部出現明顯向下的彎曲的前一級荷載值；

③ 如果在某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍，且經24h尚未達到穩定標準，在這種情況下單樁豎向抗壓極限承載力取前一級荷載值；

④ 如果已達加載反力裝置或設計要求的最大加載量，或錨樁上拔量已達到允許值而終止加載時樁的總沉降量不大，樁的豎向抗壓極限承載力取為不小于實際最大試驗荷載值；

⑤ 對于緩變型Q-S曲線可根據沉降量確定，宜取S=40mm對應的荷載值；當樁長大于40m時，宜考慮樁身彈性壓縮量；對直徑大于或等于800mm的樁，可取S=0.05D對應的荷載值。

（8）試驗結果分析

本次單樁豎向抗壓靜載試驗共檢測6根樁：加樁5#、6#、10#工程樁：試驗加載到2000kN時，總沉降量分別為15.45mm、14.80mm、15.01mm沉降量不大，而且Q～s曲線平緩，無明顯陡降段，s～lgt曲線呈平緩規則排列。37#、76#、173#工程樁：試驗加載到4000kN時，總沉降量分別為16.84mm、15.90mm、14.70mm沉降量不大，而且Q～s曲線平緩，無明顯陡降段，s～lgt曲線呈平緩規則排列。綜合分析，加樁5#、6#、10#工程樁的單樁豎向抗壓極限承載力均不小于2000kN，滿足設計要求；37#、76#、173#工程樁的單樁豎向抗壓極限承載力均不小于4000kN，滿足設計要求。本次試驗試樁樁號及最大試驗載荷由甲方、監理指定。進行試驗的6根樁，加樁5#、6#、10#三樁的單樁豎向抗壓承載力特征值為1000kN，均滿足設計要求；37#、76#、173#三樁的單樁豎向抗壓承載力特征值為2000kN，均滿足設計要求。

3結語

總而言之，豎向單樁靜載實驗對確定單樁承載力起到了非常重要的作用，因此在樁基礎施工前需進行嚴格的靜載實驗，只有這樣才能確保樁承載力滿足設計要求，才能確保工程施工質量。

參考文獻：

[1]陳凡，徐天平等.基樁質量檢測技[M]北京：中國建筑工業出版社，2003.

[2]中國建筑科學研究院.JGJ106—2003，建筑基樁檢測技術規范[S].北京：中國標準出版社，2003.

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