淺談樁基豎向抗壓靜載試驗的樁身內力測試

蘇爾想

溫州信達交通工程試驗檢測有限公司，浙江 溫州 325100

1 前言

樁基礎作為一種重要的基礎形式，在工程中得到廣泛的應用。通過樁身埋設傳感器進行樁基內力試驗來研究分析其荷載傳遞規律及單樁的承載力性狀，對樁基樁長、樁徑、施工工藝等參數的選擇具有重要意義。

2 樁身內力測試原理及方法

在樁基豎向抗壓荷載試驗中，在樁身不同深度位置埋設混凝土應變計，采用頻率讀數儀測量樁身混凝土軸向應變。根據測量結果、混凝土彈性模量及樁身截面面積，計算出樁身軸力。通過樁身軸力分布情況，分別計算得出樁身側摩阻力及樁端摩阻力。

（1）通過測定混凝土應變計頻率，將混凝土應變計讀數換算成相應的應變值。

式中：ε—為應變；

K—為應變傳感器標定系數（μεHz2）

fi—為測試頻率（Hz）；f0—為初始頻率（Hz）；

（2）數據處理時，應剔除異常測點數據，求出同一斷面有效測點的應變平均值，并應按下式計算該斷面處的樁身內力：

式中：Qi-樁身第i 斷面處軸力（kN）；

Ei-第i 斷面處樁身材料彈性模量（kPa）；當混凝土樁樁身測量斷面與標定斷面兩者的材質、配筋一致時，應按標定斷面處的應力與應變的比值確定；

Ai-第i斷面處樁身截面面積（m2）。

（3）將每級荷載作用下計算得到的樁身軸力制成表格，并繪制軸力分布圖。樁側土的分層側摩阻力和樁端阻力應分別按下列公式計算：

式中：qsi—樁第i 斷面與i+1 斷面間側阻力（kPa）；

qp—樁端阻力（kPa）；

i—樁監測斷面順序號，i=1，2，3，.......，n，并自樁頂以下從小到大排列；

u—樁身周長（m）；

li—第i 斷面與第i+1 斷面之間的樁長（m）；

Qn—樁端的軸力（kN）；

A0—樁端面積（m2）。

3 工程實例

3.1 工程概況

溫州某重點工程樁基礎采用混凝土鉆孔灌注樁，樁徑為1000mm，樁長為78.5m，樁端進入卵石層15.8m。該工程擬建場地大范圍分布軟土層，主要為第四系全新統海積及沖海積形成的淤泥，其具有易觸變性，高壓縮性、強度低等特性。地基土劃分為4 個工程地質層（其中②層細分為3 個亞層，④層細分為4個亞層），地基土自上而下依次為：①1 沖填土、②1 含砂淤泥、②2 淤泥、②3 淤泥、③1 淤泥質粘土、④2 粘土、④31 粉質粘土、④32 粉砂、④4 卵石。

圖1 地質剖面圖

3.2 檢測方法

本次靜載試驗采用慢速維持荷載法，采用壓重平臺反力裝置。為保證試樁場地穩定性滿足試驗要求，于試樁場地增加堆載支墩輔助樁及承臺。根據地質情況，于樁頂下1m、各土層分界位置、樁底上1m 處分別設置混凝土應變計，以監測不同深度位置樁身混凝土應變。

3.3 檢測結果分析

豎向抗壓靜載成果見表1。

表1 各荷載等級下不同深度樁身截面內力

根據不同荷載等級下不同深度樁身截面內力，繪制樁身內力分布曲線見圖2。

圖2 樁身內力分布圖

經計算，各土層樁側摩阻力及樁端阻力見表2。

表2 各土層摩阻力計算表

從檢測結果中可以看出，在樁頂荷載作用下，樁身軸力均隨深度的增加而遞減，到樁端時仍有一定的端阻力；樁的側摩阻力和端阻力分別為8371kN 和3629kN，尚可提供端阻力，但側摩阻力已經接近極限，為端承摩擦樁；

4 結論

靜載試驗時的樁身內力測試，可比較準確的了解灌注樁各土層側摩阻力及樁端摩阻力的實際情況，并對地質勘探結果進行驗證，為樁基礎設計時樁長及樁徑等方面的優化提供有力依據。