樁基工程中靜載荷試驗(yàn)的重要性分析

孫曉鳴

摘 要：文章提出了在樁基工程中，單樁豎向承載力特征值必須通過(guò)單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定。并結(jié)合工程實(shí)際情況，論述了按照估算公式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可能產(chǎn)生較大誤差，存在不安全的隱患。

關(guān)鍵詞：樁基工程;單樁豎向承載力特征值;靜載荷試驗(yàn)

1、引言

在樁基工程中，如何正確確定單樁豎向承載力特征值是保證樁基安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的關(guān)鍵問(wèn)題。由于影響樁的承載力的因素多而復(fù)雜，各地區(qū)土質(zhì)情況差異較大，故現(xiàn)行的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007—2011規(guī)定：為保證樁基設(shè)計(jì)的可靠性，除設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑外，單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過(guò)單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定。

但在實(shí)際工程中，往往由于工程的施工工期緊迫，設(shè)計(jì)人員在確定單樁豎向承載力特征值時(shí)只能根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告提供的樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值，該公式中特別注明樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值由當(dāng)?shù)仂o載荷試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析算得，以減少全國(guó)采用同一表格可能帶來(lái)的誤差。然而，由于各地區(qū)對(duì)當(dāng)?shù)夭煌临|(zhì)、不同樁型的樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果不盡完善，有些工程地質(zhì)勘察報(bào)告中給出的樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值，仍按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94—2008中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表給出，致使一些誤差難以避免。

一般情況下按估算公式確定的單樁豎向承載力特征值，大多小于由單樁靜載荷試驗(yàn)值得出的單樁豎向承載力特征值，滿(mǎn)足樁基的安全要求，只是不夠經(jīng)濟(jì)。但是特殊情況下，按估算公式計(jì)算的單樁豎向承載力特征值，卻大于單樁豎向靜載荷試驗(yàn)得出的單樁豎向承載力特征值，此時(shí)，如果按計(jì)算得出的單樁豎向承載力特征值進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)，對(duì)樁基工程將會(huì)產(chǎn)生不安全的隱患。因此，為保證樁基設(shè)計(jì)的安全、經(jīng)濟(jì)，必須進(jìn)行單樁豎向靜載荷試驗(yàn)，并以試驗(yàn)結(jié)果作為施工圖階段樁基設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。

2、超流態(tài)混凝土灌注樁的特點(diǎn)及成樁

超流態(tài)混凝土灌注樁雖也屬鉆孔灌注樁系列，但由于其成樁工藝特點(diǎn)，克服了普通灌注樁質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生斷樁、縮徑、樁底沉渣過(guò)厚等缺點(diǎn)。而且，它還具有操作簡(jiǎn)單、施工速度快;無(wú)振動(dòng)、低噪音;無(wú)污染，符合環(huán)保要求;應(yīng)用范圍廣，適用于各種復(fù)雜的地質(zhì)條件，有無(wú)地下水均可成樁等優(yōu)點(diǎn)。因成樁時(shí)采用泵送混凝土，對(duì)土層有擠滲作用，可充分發(fā)揮樁的端承力和樁周的側(cè)阻力，從而單樁承載力較普通鉆孔灌注樁單樁承載力高，所以綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低，是一種有很大發(fā)展?jié)摿Φ臉缎汀?/p>

超流態(tài)混凝土灌注樁成樁：

1.用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)深度，上部應(yīng)較設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)高出500mm，以確保樁頭質(zhì)量。

2.提出鉆桿同時(shí)，由混凝土泵將混凝土送至螺旋鉆桿的內(nèi)管，最后送到鉆頭端處樁孔中。

3.壓入的混凝土應(yīng)將樁孔中的泥漿擠至樁孔外，以確保混凝土質(zhì)量。

4.安裝鋼筋籠，鋼筋籠應(yīng)具有一定的剛度，鋼筋籠的樁端500mm向內(nèi)彎30°，嚴(yán)防碰撞樁孔側(cè)壁。

5.超流態(tài)混凝土的配制與施工均應(yīng)按混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程的規(guī)定實(shí)施。

3、超流態(tài)混凝土灌注樁單樁豎向承載力的計(jì)算

設(shè)計(jì)時(shí)參照《超流態(tài)灌注樁技術(shù)規(guī)定》中推薦的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值，按下式估算單樁豎向極限承載力：

Quk=Qsk+Qpk=uΣTsiqsikLi+TpqpkAp（1）

Quk—單樁豎向極限承載力（kN）;

u—樁身周長(zhǎng)（m）;

Li—樁穿越第i層土的厚度（m）;

Ap—樁端面積（m2）;

qsik—樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力（kPa）;

qpk—樁的極限端阻力（kPa）;

Tsi、Tp—樁的側(cè)阻力、端阻力提高系數(shù)。

由于泵送混凝土在壓力作用下，對(duì)樁周土壤有一定的滲透作用，增大了樁的側(cè)阻力和端阻力。《超流態(tài)灌注樁技術(shù)規(guī)定》建議Tsi、Tp的取值為：

粘性土：1.05～1.10（IL≥0.75時(shí)取高值，IL<0.5時(shí)取低值）;

砂類(lèi)土：1.10～1.25（中密、稍密狀態(tài)取高值）。

由公式（1）可以給出與《基礎(chǔ)規(guī)范》相對(duì)應(yīng)的單樁豎向承載力特征值估算公式：

Ra=uΣTsiqsiaLi+TpqpaAp（2）

Ra—單樁豎向承載力特征值（kN）;

qsia—樁側(cè)第i層土的側(cè)阻力特征值（kPa）;

qpa—樁的端阻力特征值（kPa）。

4、工程實(shí)例

根據(jù)某發(fā)電廠輸煤建構(gòu)筑物部分的巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地的土層分布情況及承載力特征值見(jiàn)表1。輸煤建構(gòu)筑物基礎(chǔ)采用超流態(tài)混凝土灌注樁，直徑D=600mm，穿透黃土狀粉質(zhì)粘土層、第一層礫砂層和粉質(zhì)粘土層，樁端持力層為第二層礫砂層，且樁端進(jìn)入持力層的深度按2.0m計(jì)算。

按公式（2）估算單樁豎向承載力特征值：Ra=1475kN。

然后，將上述計(jì)算結(jié)果與單樁豎向靜載荷試驗(yàn)得出的單樁豎向承載力特征值進(jìn)行比較。在實(shí)際工程中，現(xiàn)場(chǎng)于樁基設(shè)計(jì)前進(jìn)行了單樁豎向靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)樁為三根，直徑D=600mm，樁長(zhǎng)L=12.5m，樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，縱向受力鋼筋為8Ф12。試驗(yàn)采用橫梁錨樁反力結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)加載采用慢速維持荷載法，垂直荷載用油壓千斤頂施加。樁的沉降采用容柵式位移傳感器，沉降量自動(dòng)采集測(cè)定。

根據(jù)樁基試驗(yàn)報(bào)告的結(jié)果，三根試驗(yàn)樁的單樁豎向極限承載力分別為1800kN、1800kN、2200kN，并以此確定單樁豎向承載力特征值：Ra=967kN。

由此可見(jiàn)在本工程中單樁豎向靜載荷試驗(yàn)得出的單樁豎向承載力特征值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于按估算公式計(jì)算的單樁豎向承載力特征值。

5、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在樁基工程中單樁豎向承載力特征值必須通過(guò)單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定。按巖土工程勘察報(bào)告中給出的樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值，用規(guī)程中推薦的估算公式算出的單樁豎向承載力特征值仍屬經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，尤其在樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值缺少當(dāng)?shù)仂o載荷試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，尚采用全國(guó)統(tǒng)一的經(jīng)驗(yàn)表格數(shù)據(jù)時(shí)誤差較大，不能作為最終的設(shè)計(jì)依據(jù)，否則將會(huì)存在不安全隱患。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮江， 王源， 段建立， et al. BOTDR在鉆孔灌注樁靜荷載試驗(yàn)中的應(yīng)用研究[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào)， 2014， 10（s2）：1806-1810.