單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)在建筑工程中的應(yīng)用

王宇鵬

摘要：?jiǎn)螛敦Q向抗壓靜載試驗(yàn)是采用接近于豎向抗壓樁的實(shí)際工作條件的試驗(yàn)方法，確定單樁豎向抗壓承載力，其試驗(yàn)?zāi)康闹饕校簽闃兜脑O(shè)計(jì)與工程驗(yàn)收提供依據(jù)、驗(yàn)證高應(yīng)變法單樁承載力檢測(cè)結(jié)果等。隨著樁在建筑工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，單樁靜載實(shí)驗(yàn)作為最直觀反映出所檢測(cè)樁的承載力的檢測(cè)方法，在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合實(shí)例，對(duì)此進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：建筑工程；靜載檢測(cè)；單樁豎向極限承載力

一、工程概況

某禪城以西工程，工程采用旋挖鉆孔灌注樁，樁型為摩擦端承型樁，樁端持力層為微風(fēng)化泥（砂）巖，fr=15.0Mpa。基坑開(kāi)挖深度為9.5米，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選用放坡+加筋水泥土樁錨支護(hù)。該工程場(chǎng)地地質(zhì)條件較為復(fù)雜，淤泥跟淤泥質(zhì)土分布較廣且厚度可超過(guò)10m，局部區(qū)域可超過(guò)20m，在開(kāi)挖至底板底標(biāo)高后，仍然有超過(guò)10m厚度的情況存在。在施工過(guò)程中，地下室基坑已經(jīng)全部開(kāi)挖至底板底時(shí)遭遇季節(jié)性臺(tái)風(fēng)，在超過(guò)100mm的日累積降水量后，基坑支護(hù)出現(xiàn)局部位移、開(kāi)裂，部分基樁發(fā)生較為嚴(yán)重的偏位現(xiàn)象。經(jīng)工程建設(shè)各方會(huì)議討論，其原因是因施工偏差與基坑支護(hù)出現(xiàn)反涌?jī)煞矫娴脑颍璩槿?條偏位較為嚴(yán)重的樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，以驗(yàn)證偏位樁的實(shí)際單樁承載力，試驗(yàn)樁規(guī)格與最大試驗(yàn)荷載分別為：（1）2#樁，樁徑（mm）Φ1200，最大試驗(yàn)荷載20000kN，（2）5#樁，樁徑（mm）Φ1200，最大試驗(yàn)荷載20000kN，（3）3#樁，樁徑（mm）Φ1000，最大試驗(yàn)荷載10000kN。

二、試驗(yàn)場(chǎng)地設(shè)置

試驗(yàn)采用壓重平臺(tái)反力裝置。由于檢測(cè)噸位較大而現(xiàn)場(chǎng)有基坑支護(hù)出現(xiàn)位移，基坑內(nèi)淤泥層厚等特殊情況，靜載試驗(yàn)前首先對(duì)基坑支護(hù)進(jìn)行了磚渣反壓，以阻止其繼續(xù)變形。緊接著對(duì)以試驗(yàn)樁為中心周圍地基土以及樁頭進(jìn)行處理。在以樁為中心15×15的地面進(jìn)行換填，規(guī)格為底部500mm厚磚渣和塊石，分層壓實(shí)后在其上設(shè)置一塊500mm厚鋼筋砼板，完成后按有關(guān)要求設(shè)置鋼筋混凝土樁帽。在鋼筋砼板和樁帽達(dá)到強(qiáng)度要求后進(jìn)行壓重平臺(tái)堆載，將不小于最大試驗(yàn)荷載的1.2倍荷重在試驗(yàn)開(kāi)始前一次性加上平臺(tái)。

本次試驗(yàn)采用油壓千斤頂分級(jí)加載，位移和壓力觀測(cè)儀器采用JCQ-503B靜力載荷測(cè)試儀，試驗(yàn)方法采用快速維持荷載法。為安全起見(jiàn)，試驗(yàn)開(kāi)始后對(duì)壓重平臺(tái)支墩四個(gè)邊角位置進(jìn)行沉降觀測(cè)，以防不均沉降引起的安全隱患以及對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果的判斷。

三、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下；第1條樁5#

試驗(yàn)樁號(hào)：5# 樁長(zhǎng)：26.86m 樁徑：1200mm 偏位：570mm

荷載（kN） 0 4000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000

本級(jí)沉降（mm） 0.00 0.66 0.45 0.39 0.41 0.40 0.43 2.45 2.63

累計(jì)沉降（mm） 0.00 0.66 1.11 1.50 1.91 2.31 2.74 5.19 7.82

從數(shù)據(jù)上分析，5#樁加載到16000kN（第八級(jí)）時(shí)總沉降量為2.74mm，沉降量較小，加載到18000kN（第九級(jí)）時(shí)總沉降量為5.19mm，荷載穩(wěn)定，沉降量稍微增大，本級(jí)沉降2.45mm，超過(guò)上級(jí)16000kN（第八級(jí)）時(shí)沉降0.43mm的5倍，且Q-s曲線稍微出現(xiàn)陡降的情況；但沉降量沒(méi)有超過(guò)40mm，且荷載穩(wěn)定沉降收斂，可以繼續(xù)往下加載。往下一級(jí)，當(dāng)加載到最大試驗(yàn)荷載20000kN（第十級(jí)）時(shí)，樁頂沉降速率達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn)，總沉降為7.82mm，本級(jí)沉降2.63mm，荷載壓力能夠穩(wěn)定。

從曲線上分析，該曲線與典型的陡降型Q-s曲線有所不同，在典型的Q-s曲線中，曲線在某及荷載作用下出現(xiàn)陡降沉降量位移突然增大時(shí)，樁頂位移量一般較大（Q-s曲線有明顯拐點(diǎn)，總沉降量超過(guò)40mm，甚至60mm），并且位移不能收斂。荷載不能穩(wěn)定（繼續(xù)加壓，沉降繼續(xù)增大，荷載無(wú)法維持當(dāng)前荷載值），屬于邊加載，邊下沉，且荷載壓力反而下降并有可能降至很低的情況。

所以，該曲線應(yīng)該按s=0.05d（d為樁端直徑），既s=60mm來(lái)控制確定單樁豎向極限承載力比較科學(xué)可行。

綜合分析，該樁豎向抗壓極限承載力Qu≥20000kN。

第2條樁2#

試驗(yàn)樁號(hào)：2# 樁長(zhǎng)：27.04m 樁徑：1200mm 偏位：600mm

荷載（kN） 0 4000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000

本級(jí)沉降（mm） 0.00 0.85 0.74 0.51 0.60 0.69 1.54 2.26 3.03

累計(jì)沉降（mm） 0.00 0.85 1.59 2.10 2.70 3.39 4.93 7.19 10.22

數(shù)據(jù)上得出，試驗(yàn)加載到20000kN（第十級(jí)）時(shí)，總沉降量為10.22mm，沉降量不大，荷載壓力穩(wěn)定。Q-s曲線平緩，無(wú)明顯陡降段，s-lgt曲線呈平緩規(guī)則排列。

綜合分析，該樁豎向抗壓極限承載力Qu≥20000kN。

第3條樁3#

試驗(yàn)樁號(hào)：3# 樁長(zhǎng)：28.86m 樁徑：1000mm 偏位：800mm

荷載（kN） 0 3000 6000 7500 9000 10500 12000 13500 15000

本級(jí)沉降（mm） 0.00 1.19 1.87 1.24 1.33 1.86 2.19 4.13 39.13

累計(jì)沉降（mm） 0.00 1.19 3.06 4.30 5.63 7.49 9.68 13.81 52.94

從數(shù)據(jù)上看，試驗(yàn)加載到當(dāng)試驗(yàn)加載到12000kN（第八級(jí)）時(shí)，該樁總沉降量為6.53mm，沉降量不大；當(dāng)試驗(yàn)加載到13500kN（第九級(jí)）時(shí)，該樁總沉降量為13.81mm，本級(jí)沉降4.13mm，荷載穩(wěn)定，沉降量有增大趨勢(shì)；

當(dāng)荷載加至15000kN（第十級(jí)）時(shí)，沉降量突然增大，達(dá)到52.94mm（繼續(xù)加壓時(shí)，荷載不能穩(wěn)定且不斷下降，最后維持在6800kN～7300kN），本級(jí)沉降39.13mm（大于上級(jí)荷載作用下樁頂沉降量4.13mm的5倍），Q-s曲線出現(xiàn)明顯陡降的情況，停止加載試驗(yàn)。

可以看出，該曲線屬于在第1條樁5#樁分析中提到的典型陡降型Q-s曲線。

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》（DBJ 15-60-2008）綜合分析：取陡降型Q-s曲線發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載值為單樁豎向抗壓極限承載力，該樁豎向抗壓極限承載力Qu=13500kN。

從以上三條樁的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，雖然在基樁發(fā)生較為嚴(yán)重的偏位現(xiàn)象，已經(jīng)超過(guò)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50202-2002）垂直度<1%的情況，并且是樁成型驗(yàn)收后，由于發(fā)生突發(fā)情況基坑支護(hù)反涌所造成的，但是經(jīng)過(guò)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)驗(yàn)證，其仍然具有一定的抗壓（使用）能力，5#樁跟2#樁經(jīng)過(guò)驗(yàn)證甚至還可以保持最初設(shè)計(jì)的抗壓能力。

相比較更加要注意的是偏位位移最大的3#樁，其試驗(yàn)曲線屬于典型陡降型Q-s曲線，試驗(yàn)到最后，荷載與千斤頂油壓值降到很低。從3#樁有樁身偏位的情況來(lái)看，極有可能在15000kN（第十級(jí)）荷載作用下發(fā)生了樁身剪切破壞。按照規(guī)范（DBJ15-60-2008），雖然這根樁的極限承載力可以定到13500kN，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)復(fù)合可能滿足使用要求，但該樁本身幾乎成為廢樁！不建議繼續(xù)作為工程樁使用！

四、結(jié)語(yǔ)

隨著成樁工藝的增加與完善，樁基礎(chǔ)在建筑工程中，特別是超高層建筑所占據(jù)的位置越來(lái)越重要，然而影響成樁質(zhì)量的因素眾多，如樁型、樁材、施工方法、土層特性還有樁端持力層的選擇等等眾多復(fù)雜的因素，如何能確定其是否具有良好的使用效果，顯然單樁豎向靜載試驗(yàn)將在今后的建筑工程中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用！

參考文獻(xiàn)：

[1] 廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督檢測(cè)總站 主編。工程樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn)教材。北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社。

[2] 廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》（DBJ 15-60-2008）。北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008。