樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工程實(shí)例

趙國榮 王 妍

(中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100098)

1 概述

樁基礎(chǔ)是由設(shè)置于巖土中的樁與樁頂連接的承臺(tái)共同組成的基礎(chǔ)或由柱與樁直接連接的單樁基礎(chǔ)[1，2]，樁基礎(chǔ)的作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載，通過較弱地層或水傳遞到深部較堅(jiān)硬的、壓縮性小的土層或巖層上[3，4]。

結(jié)合北京某工程項(xiàng)目，根據(jù)工程場(chǎng)地資料確定基樁承載力，設(shè)計(jì)出樁基工程參數(shù)，確定基樁的承載力設(shè)計(jì)值，對(duì)施工完成的樁基進(jìn)行抗壓、抗拔靜載荷試驗(yàn)，為以后樁基設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

2 設(shè)計(jì)

2.1 工程概況

本工程位于北京市海淀區(qū)，西、北及東北方向三面環(huán)山，東、南為廣闊的平原區(qū)。自西部山前向東部平原區(qū)，地貌由沖、洪積扇過渡為沖積平原區(qū)，地層也相應(yīng)地自西向東由碎石土、砂土漸變至以黏性土、粉土為主的交互地層。場(chǎng)地自然地面標(biāo)高約在47 m～49 m。根據(jù)場(chǎng)區(qū)周邊揭示基巖的深層地質(zhì)資料，擬建場(chǎng)區(qū)的覆蓋層厚度(相當(dāng)于第三紀(jì)基巖埋深)約在200 m。地面以下至基巖頂板之間的土層為黏性土、粉土與砂土、碎石土交互沉積。

2.2 工程參數(shù)

根據(jù)場(chǎng)地的實(shí)際情況，確定樁型為鉆孔灌注樁，樁截面尺寸為φ=600 mm。確定樁長(zhǎng)為17 m，樁間距1.8 m。

主要巖土層的地基承載力特征值及壓縮模量見表1。

2.3 試驗(yàn)參數(shù)

試驗(yàn)樁參數(shù)見表2。

3 試驗(yàn)

由于樁基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)計(jì)的需要，依據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，需要進(jìn)行樁的承載力試驗(yàn)(破壞性試驗(yàn))，確定抗壓樁和抗拔樁的極限承載力。

3.1 抗壓樁試驗(yàn)

在反力梁混凝上澆筑28 d后進(jìn)行了試樁的加載。加載采用逐級(jí)加載，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后加下—級(jí)荷載，直到試樁破壞，然后分級(jí)卸載至零。

1)荷載分級(jí)：按試樁的預(yù)計(jì)最大試驗(yàn)承載力等分為10級(jí)進(jìn)行逐級(jí)等量加載，每一級(jí)荷載為288 kN。

2)觀測(cè)時(shí)間間隔：每級(jí)加載后，每隔15 min記錄一次，累計(jì)1 h后每隔0.5 h再記錄一次。

3)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：在每一級(jí)荷載加載后，試驗(yàn)樁在每一個(gè)小時(shí)內(nèi)的沉降量不大于0.1 mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次。

表1 各土層地基承載力和壓縮模量建議值

4)終止加載條件。

當(dāng)出現(xiàn)下列任何一種情況時(shí)，認(rèn)為試樁已破壞并終止加載：

a.樁發(fā)生急速下沉；

b.本級(jí)荷載作用下，試驗(yàn)樁的樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載沉降量的5倍，且樁頂總沉降量超過40 mm；

c.本級(jí)荷載作用下，試驗(yàn)樁的樁頂沉降量大于前一級(jí)沉降量的2倍，且經(jīng)24 h還沒達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；

d.試驗(yàn)樁已明顯破壞；

e.累計(jì)沉降量大于100 mm。

表2 試驗(yàn)樁參數(shù)一覽表

試驗(yàn)結(jié)果見圖1～圖3。

通過對(duì)樁的靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)樁的最大沉降量分別為：25.65 mm，68.91 mm,71.23 mm。樁A7在荷載加載到2 300 kN以后，樁的沉降量有明顯增加，樁A8在荷載加載到2 880 kN以后，樁的沉降量有明顯的增加，樁A9在荷載加載到2 300 kN以后，樁的沉降量有明顯的增加。由以上試驗(yàn)可以得知，此類樁的單樁極限承載力為2 300 kN。

3.2 抗拔樁靜載試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)最大加載量按設(shè)計(jì)值的2.4倍進(jìn)行，即抗拔樁為2 160 kN(樁長(zhǎng)17.0 m)。

1)加載分級(jí)：荷載逐級(jí)加載，每一級(jí)荷載的差值為216 kN。

2)相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：按5 min,10 min,15 min,15 min,15 min,30 min……的時(shí)間間隔讀取沉降位移，每小時(shí)沉降小于0.1 mm時(shí),視為穩(wěn)定，進(jìn)行下一級(jí)荷載。

3)單樁抗拔靜載荷試驗(yàn)過程中出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，可終止加載：

a.本級(jí)荷載作用下，樁頂上拔量大于前一級(jí)荷載作用下上拔量的5倍；

b.按樁頂上拔量控制，當(dāng)累計(jì)樁頂上拔量超過100 mm時(shí)；

c.按鋼筋抗拉強(qiáng)度控制，樁頂上拔荷載達(dá)到鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍；

d.達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大上拔荷載。

試驗(yàn)結(jié)果見圖4～圖6。

單樁豎向抗拔試驗(yàn)，試驗(yàn)樁的最大上拔量分別為：13.35 mm，43.18 mm，24.01 mm。三個(gè)樁的試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，樁在荷載加載到1 700 kN時(shí)樁的上拔量變化較大，所以確定樁的抗拔力為1 700 kN。

4 結(jié)語

1)本工程單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果確定的單樁抗壓極限承載力為2 300 kN。

2)本工程單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)結(jié)果確定的單樁抗拔極限力為1 700 kN。

3)通過對(duì)基樁抗壓、抗拔載荷試驗(yàn)的研究，該基樁設(shè)計(jì)合理。

參考文獻(xiàn):

[1] GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

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

[3] JGJ 106—2014,建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 《工程地質(zhì)手冊(cè)》編寫委員會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.