單樁豎向抗壓靜載試驗數據及試驗方法的幾點思考

【摘要】基樁能夠承載巨大的負荷，有效避免建筑物沉降。對此，本文結合工程實例，重點對單樁豎向抗壓靜載試驗數據進行分析。研究過程中，結合設計工程樁基設計要求，采用慢速維持荷載法進行單樁豎向抗壓靜載試驗分析，然后結合具體試驗結果，分別繪制單樁豎向抗壓靜載試驗樁沉降與時間、沉降量與荷載對應關系及對數關系Q-S曲線和S-Lgt曲線。在此基礎上，給出各樁的樁頂沉降量max、回彈量max和回彈率max，以期通過單樁豎向抗壓靜載試驗數據和試驗方法分析，據此科學確定單樁豎向抗壓極限負荷承載力，為本建筑工程設計提供相關參考依據。

【關鍵詞】鉆孔灌注樁；單樁；豎向抗壓靜載試驗；數據分析

橋梁工程多采用樁基礎進行結構設計，通常衡量建筑結構基樁工程質量高、低的主要因素，就是樁本身的質量和其結構負荷承載能力。因在建筑結構樁基施工時，單樁結構負荷承載力會受樁材、樁結構型式和土層特性、成樁技術工藝等因素影響。鑒于巖土工程分析理論在單樁豎向抗壓靜載試驗數據分析計算中存在誤差。因此，本研究重點結合廣東省四會市某建設工程施工情況，嚴格按照單樁豎向抗壓靜載試驗執行技術標準，對試驗過程中的相關數據進行分析，從而為工程單樁結構布設提供參考依據。

1、工程案例概述

本工程為我國廣東省四會市某公路新建工程項目。該工程項目起點與$263相交，位于四會市城中區，工程終點位于四會市貞山區。本工程全長為1.75公里，按照總體建設方案，在公路建設時需設計一座長為800m的大橋，橋兩側引道共長600m，與起、終點相交道路設平交兩處。公路建設標準為雙向六車道一級公路，該線路設計時速為75km/h，路基寬為30.00m，瀝青混凝土路面，該公路工程主橋結構采用（45+80+45）m的預應力混凝土連續鋼結構進行設計，橋涵荷載等級為1級，本工程總投資規模預算為30000元。

在施工設計前，通過工程地質結構勘察，發現該施工場地地下各土層分別為膨脹土、人工雜填土、層強風化礫巖和層全風化粉砂巖。橋梁樁基類型是直徑為1000～1200mm的機械鉆孔混凝土灌注樁。該樁樁端持力層阻力極限值和地層類型分別為1600kP和強風化粉砂巖；一類樁基的豎向抗壓承載力（直徑=1000mm）設計為5600kN，二類樁基的豎向抗壓承載力（直徑=1200mm）設計為7000kN。在施工中主要采用機械旋挖方式進行作業，為了進一步提升該橋梁工程樁基的抗壓承載力，工程施工設計期間，對橋梁的10根試驗樁進行了單樁豎向抗壓靜載試驗分析。

2、單樁豎向抗壓靜載試驗分析

2.1單樁豎向抗壓靜載試驗設備

本次單樁豎向抗壓靜載試驗，所采用的相關測試技術設備為：

（1）RS-JYC型全自動基樁靜載測試儀；

（2）采用1只CYB-10S型壓力傳感器進行測力；

（3）3臺800t雙油路千斤頂；

（4）采用4只量程和精度分別為500mm和0.01 mm的MS-50型容柵式數顯百分表測量樁頂沉降量；

（5）采用兩根長1200mm、直徑為60mm的圓鋼管作為基準梁對單樁的實際位移進行測量：

（6）工作壓力為73MPa的DBS-0.8-73型電動超高壓油泵站。

2.2單樁豎向抗壓靜載試驗標準及方法

試驗過程主要按照《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2014中的相關技術要求進行實施。在具體試驗過程中，主要通過堆黃砂提供試驗反力，基于慢速維持荷載法逐級增加荷載，直至達到預警最大加載荷載量。

根據《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2014相關設計要求，本建設工程1#-10#10根試驗樁的單樁豎向抗壓極限負荷承載值分別設定11200kN、12320kN、4000kN、4000kN、4000kN、4000kN、4000kN、11200kN、11200kN、14000kN。在單樁豎向抗壓靜載試驗數據分析時，同樣結合《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2014技術規定，通過逐級等量加載方式，進行單樁負荷承載力試驗分析。通過對不同荷載進行分級，分級荷載=最大加載量的1/10，第一級取分級荷載的2倍荷載進行加載試驗，依次分為10個等級分別進行加載試驗。其中，1號樁首次加載2240kN、2號樁首次加載2240kN、3號樁首次加載2800kN、4號樁首次加載2800kN、5號樁首次加載2800kN、6號樁首次加載2800kN、7號樁首次加載2800kN、8號樁首次加載2240kN、9號樁首次加載2240kN、10號樁首次加載2800kN。

2.3單樁豎向抗壓靜載試驗過程

在負荷逐級加載過程中，首先按照《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2014中的相關技術要求，每級加載之后在第1h內應分別在5min、15min、30min、45min和60min時，對單樁的位移情況進行監測記錄，1h以后，要每間隔30min，對單樁進行豎向抗壓靜載試驗沉降觀測。

其次，按照上述技術實施規程，在單樁豎向抗壓靜載試驗沉降觀測過程中，樁頂的最大沉降量應保持在0.1mm以下。當本次樁頂沉降速率維持在標準參數范圍內時，再施加下一級荷載，直至1#10#10根試驗樁均達到設計的最大加載量1 1200kN、12320kN、4000kN、4000kN、4000kN、4000kN、4000kN、11200kN、11200kN、14000kN時，終止對其進行負荷加載。

最后，需對10根試驗樁進行單樁豎向抗壓靜載卸載與回彈觀測。按照《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2014技術實施規程，每級卸載量為其加載量的2倍，在卸載過程中，每級荷載保持1h，分別在第15min、30min和60min時，對單樁進行一次沉降觀測記錄，然后即可對下一級荷載進行卸載。當全部荷載卸載結束后，應及時對樁頂的實際最大沉降量進行實時觀測，保持時間為3小時，分別在15min和30min時進行一次數據測讀，往后每間隔30min進行一次數據測讀。

3、單樁豎向抗壓靜載試驗數據分析

按照上述方法，通過對本建設工程的10根單樁進行豎向抗壓靜載試驗，最終得到如下試驗參數：

通過上述數據分析結果可以看出，本次試驗過程中，1#-10#10根樁單樁豎向抗壓靜載最大沉降量為20.05mm，最大回彈率為1.6570。根據單樁豎向抗壓靜載最大沉降量、沉降速率、回彈率、試驗荷載及觀測記錄時間等參數，從而可以得到如下圖所示的單樁豎向抗壓靜載試驗樁沉降與時間、沉降量與荷載對應關系及對數關系Q-S曲線和S-Lgt曲線：

以樁長為1000mm、樁徑為50m的1號樁為例，通過上圖0 S曲線可以看出，當該樁的樁荷載加載至11200kN時，樁頂總沉降量和樁末級荷載作用下的樁頂沉降量分別為4.44mm和20.05mm，樁頂的沉降速率為0.0037mm/kN，通過上圖Q-S曲線可以看出，10根樁所對應的不同荷載時程曲線較為平坦。在荷載逐級加載過程中，曲線并沒有出現明顯的彎曲現象，通過卸載回彈情況可以看出，10根單樁完全卸載后，樁頂最大回彈量和回彈率及最大殘余沉降量分別為3.89mm、19.44%和6.12mm。上述試驗結果表明，該建設工程10根基樁在試驗受檢過程中，均末超出其設計極限荷載承受能力。最終通過試驗，所應選取的最大試驗荷載為11200kN，其可作為該建設工程單樁豎向抗壓設計的重要參考依據。

結語：

綜上所述，基樁能夠防止建筑物沉降。本工程通過對10根單樁采用懂速維持荷載法進行單樁豎向抗壓靜載試驗分析，單樁豎向抗壓靜載試驗Q-S曲線和S-Lgt曲線變化趨勢表明，1#-10#10根樁單樁豎向抗壓靜載最大沉降量為20.05mm，最大回彈率為1.6570。在負荷逐級加載過程中，曲線無明顯彎曲，而且卸載回彈試驗結果進一步表明，10根單樁卸載后樁頂最大回彈量、回彈率及最大殘余沉降量分別為3.89mm、19.44%和6.12mm。綜上試驗結果說明，該建設工程施工過程中所應選取的最大試驗荷載為11200kN，據此進行結構設計施工，可確保工程樁基礎結構穩定、安全。