嵌巖樁內力測試探討

【摘要】內力測試是獲取樁側和樁端阻力的最直接的手段。振弦式傳感器和滑動測微計是工程中常用的內力測試工具，測量樁身內力后，換算為樁側和樁端阻力，為樁基設計提供依據。在摩擦樁中，內力測試一般可獲得較準確的樁側和樁端阻力，但對于嵌巖樁而言，嵌巖段的內力測試值很小，不符合概念中巖體側摩和端阻相當大的印象。本文通過對一個在建工程的樁身內力測試過程，探討分析了嵌巖段內力測試結果的處理方法。

【關鍵詞】嵌巖樁；內力測試；卡頸效應

1、引言

電力工程設計中，嵌巖樁因沉降小、能提供的豎向承載力大而受結構設計者的青睞，但目前對嵌巖段的受力機理研究的不夠清楚[1-2]，原體試驗仍是確定嵌巖樁豎向承載力的重要手段。為了方便設計者根據需要調整嵌巖深度，在原體試驗中就必須進行樁身內力測試，確定樁的側摩阻力和端阻力。

在摩擦樁中，內力測試一般可獲得較準確的樁側和樁端阻力，但對于嵌巖樁而言，嵌巖段的內力測試值很小，不符合概念中巖體側摩和端阻相當大的印象。

2、樁身內力測試方法

樁身內力測試可采用應變式傳感器、鋼弦式傳感器或者滑動測微計等。傳感器應設置在兩種不同性質土層的界面處。在地面處或以上應設置一個測量斷面作為傳感器標定斷面。傳感器埋設斷面距樁頂和樁底的距離不宜小于1倍樁徑。在同一斷面處可對稱設置2～4個傳感器。

2.1鋼弦式傳感器測試內力原理

2.2鋼弦式傳感器內力測試方法

原體試驗時，根據試驗區勘測資料，確定安裝鋼筋計的斷面，將鋼筋計與主筋綁扎，通過電纜線與測試儀器連接，靜載試驗時測量在各級荷載作用下鋼筋測力計的頻率大小，通過試驗前標定的鋼筋測力計的頻率和荷載關系，分析計算確定不同截面的樁側及樁底各部分的阻力。

3、某嵌巖樁內力測試

在某電廠的原體試驗過程中，基巖埋深較淺，按嵌巖樁設計。在豎向加載的過程中，采用鋼筋計進行內力測試，獲得樁基設計參數。

3.1地層巖性

試驗區內覆蓋層主要為第四系全新統、上更新統沖洪積的淤泥質粉質粘土、粘性土，下伏侏羅系泥質砂巖。各地層自上而下描述如下。

①雜填土（Q4ml）：雜色，稍濕，松散～稍密，主要成分為碎石、粘性土和磚渣等，為近期人類活動形成。該層層厚為2.20m。

②1層粉質粘土（Q4al） ：黃褐色，灰黃色，稍濕～濕，可塑偏軟，局部軟塑，含少量高嶺土團塊。該層層厚為0.20m。

②2層淤泥質粉質粘土（Q4al） ：青灰、灰黃色，飽和～濕，軟塑～流塑，略有腥味，該層土為欠固結土，靈敏度較高，有機質含量約在1.10～2.58%之間。該層層厚為4.30m。

⑥1層泥質砂巖（J）：灰白、灰褐色，全風化，泥質膠結，塊狀構造，巖體風化呈粘性土混砂土狀，可見原巖構造，手捏可碎，遇水易軟化，巖體基本質量等級為V類。厚度約為5.20m。

⑥2層泥質砂巖（J）：灰白、灰褐色，強風化，泥質膠結，塊狀構造，巖芯呈短柱狀，裂隙較發育，遇水易軟化和崩解，巖體基本質量等級為V類。該層厚度為1.10m。

⑥3層泥質砂巖（J）：灰白、灰褐、紅褐色，中風化，泥質膠結，塊狀構造，巖芯呈長柱狀或短柱狀，裂隙較發育，遇水易軟化，巖體基本質量等級為V類。該處未揭穿。

3.2 試驗樁設計

采用旋挖成孔工藝，兩組共6根試驗樁，樁徑600mm和800mm的樁長分別為16m、17m，以中風化泥質砂巖作為樁端持力層，樁端進入持力層深度5d分別3m、4m。

3.3 鋼筋計安裝

鋼筋計安裝在6根試驗樁的主筋上，每根樁測試5個斷面，每個斷面對稱安裝3個鋼筋計。Φ600mm樁安裝在1m、7m、10m、13m、15m深度處；Φ800mm樁安裝在1m、7m、10m、13m、16m深度處。

3.4 測試結果——軸力

通過對測試數據計算并根據孔徑測量結果進行校正，試驗樁S1～S6共計6根試驗樁在各級荷載作用下軸力分布情況見圖1～6。

3.5 測試結果分析

從3.4節可以看出，樁端附近軸力很小，對于樁徑800的S4～S6來說，樁端處軸力接近于零，樁頂荷載無法傳遞到樁端。結合地層巖性來分析，當嵌巖段巖體完整性好、強度高時，樁體混凝土與周圍巖體變為一個整體，在進入嵌巖段后，軸力迅速傳入周圍巖體，形成“卡頸”效應，樁端軸力變得很小。由于“卡頸”效應的存在，在嵌巖樁的內力測試中，針對嵌巖段不適合單獨提側阻力和端阻力，而是給出一個綜合的承載力值，這與《建筑樁基技術規范》JGJ94的提法一致。在此次原體試驗中，最終推薦的內力測試值如表1。

結論：

本文通過一個在建電廠樁基原體試驗中的內力測試過程，分析了嵌巖段內力的特點，提出針對巖體完整性好、強度高的巖體時會產生軸力的“卡頸”效應，在測試成果中不宜單獨提側阻力和端阻力，而是提供嵌巖段的綜合承載力，設計樁基時可以直接采用。

參考文獻：

[1]宋進國，劉利民.嵌巖樁樁側阻力特征的研究[J].四川建筑科學研究，2004，30（2）：56-57.

[2]雷勇.嵌巖樁豎向承載機理及其承載力計算方法研究[D].長沙：湖南大學，2011.

[3]JGJ94-2008.建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

作者簡介：

張立新（1980.5-），男，漢，內蒙古寧城縣，河北國華滄東發電有限責任公司工程師，工程碩士，研究方向：動力工程。