樁基豎向承載力的檢測方法的探討

張弓

【摘要】建筑樁基是基礎性承重結構，在其發揮承載作用時，豎向承載力在維持建筑穩定中為主要因素。科學檢測豎向承載力，可使樁基穩定生效，避免超負荷而損壞。本文分析了利用靜載試驗結合經驗公式實施檢測的方法，經過對比，本文認為在此類檢測中前者應用價值更高。

【關鍵詞】樁基;承載力檢測;豎向承載力;方法研究

對單個樁基進行承載力檢測時，可應用多手段，除靜載試驗與經驗公式外，還可進行靜力分析以及對樁基進行動測。采用不同手段，影響因素不同，檢測精度存在差異。本文以實際案例為研究樣本，以靜載試驗作為檢測方式，測定樁基體的豎向承載極限值。然后以經驗公式實施計算，比較結果差異。

1、靜載試驗檢測

1.1理論依據

靜載試驗屬于動測模擬法，以動測模擬法進行基樁檢測，精準度約為15%，應用此種檢測方法成本低于高應變檢測以及高落錘檢測，僅需后者（20～30）%。應用此檢測時，可采取隨機抽檢方式，可操作性強，測試易于完成。進行此種檢測，可促進樁基質量優化，提升經濟效益。其局限在于，要求所檢測樁基為摩擦樁，同時試驗地點的地質條件符合要求[1]。

動測法的理論依據是動力學，以儀器為檢測工具，確定結構動力特征或者材料動力特征，設定相關參數。材料要求具有彈性，可為個體，也可為系統材料。參數中包括模態、幅值以及固有頻率等，其中幅值可細化為位移、速度或者加速度，并了解動應力分布，分析以上參數，可知剛度和質量的分布規律受其影響，計算時，分布質量元素組建成質量矩陣，力和相關變形關系等剛度元素組建剛度矩陣，然后進行計算。在理論上，強度問題并不屬于動力學研究范疇，分析樁基問題本質，可將其視為對強度和剛度之間函數關系的構建，也可描述為強度、剛度的統計關系。

靜載檢測中獲取沉降與荷載之間的關系曲線，標記為Q-S，進行試驗時，采用準靜態模式，以曲線的形成作為樁基承載力的基礎性依據。在確定承載力時，受主觀因素影響，取決于曲線中的取點位置，而曲線取點是闡述樁承載力的限制條件。Q-S曲線可反映承載動態變化，顯示沉降過程，最終結果即為樁基承載力。此過程與檢測結果存在相關性，并有規律可循，基于此原理，可進行動測。在靜載試驗中，基礎依據為Q-S曲線。施工工藝、樁型和土層皆可影響曲線形狀。基于此種背景，承載力的確定是檢測難點。從全局而言，該曲線常見兩種基礎形狀，在兩種形狀間，發生局部畸變。在檢測試驗中，可根據區域分設標準曲線。

1.2基礎資料

此工程以樁基為工程基礎，經過勘測，確定建設地點不存在地表水，地下水為深度埋藏狀態，對樁基無顯著影響。靜力觸探試驗顯示，建設區域主要包括兩個地質層，土質為黃土和老黃土。黃土分布集中于河谷和溝壑區域，可見土體質地較為均勻，可見少量小石，并見孔隙，屬于硬塑土體。經測量，其層厚為（1.8～6.5）m。老黃土土質均勻，可見少量鈣質結核，在試驗區廣泛分布，鉆孔時無揭穿。

1.3檢測方法

所用試驗樁為旋挖鉆孔灌注類型，靜載試驗選擇錨樁法實施，試樁時使用S1號樁，規格為長25m，直徑1.5m;錨樁使用M（1～4）號樁，長30m，直徑為1.5m。依據相關規范，并聯使用8個同型號液壓千斤頂，以液壓表執行荷載控制，錨樁布置采用“四錨一”的方式進行。進行試驗加載時執行慢速維持荷載，以逐級等量加載的方式進行，單級荷載持續120min，達到最大荷載為止;繼而逐級卸載，歸零截止，卸載設置為2倍加載量。維持過程持續、平穩，控制在負荷內。單級加載或卸載≥1min，分設10級加載，單級設置1000kN，首次荷載設為分級荷載2倍量。當試驗滿足以下條件時停止加載：（1）本級荷載沉降量>上級荷載5倍。此種情況中，當樁基平穩沉降，總沉降不足40mm，應持續加載，使總沉降超過40mm為止。（2）本級荷載沉降>上級荷載2倍，同時24h后持續提升，沉降不穩。加載結束后，開始卸載，卸載時荷載設定加載狀態下2倍分級荷載，單級卸載應堅持1h，同步檢測樁頂沉降，確定鋼筋計數據。卸載結束，對殘余沉降進行檢測，持續3h。

1.4檢測結果

經過荷載試驗，確定試驗樁荷載情況，得出荷載和沉降、時間的相關關系曲線，分析曲線可知，加載或者荷載不足8000kN，沉降曲線與直線相似，此種狀態下，樁基和土體互相產生影響，樁基同時發生彈性變形，導致沉降加劇，樁基在與土體發生摩擦時產生的阻力是其承載力的主要來源。加載超過8000kN，沉降量提升，沉降曲線弧度變大，土體和樁基出現相對位移，在此過程中樁端阻力產生影響，同時樁側土在此時為彈塑性變形期。樁端與樁側的阻力同時生效，但無法抵抗荷載，導致樁端土出現塑性變形，樁頂位置的沉降迅猛提升，故而破壞基樁。試裝繼續加載，達到12000kN，樁頂沉降量達到72.87mm，卸載結束，回彈量峰值是9.15mm，回彈率12.56%，顯示該時期樁端土和樁周土徹底塑性變形，土體結構破壞，無承載能力。基于相關規定，結合承載力計算值，以曲線分布為參考，可知其極限承載力是9000kN左右。

2、經驗公式計算

利用經驗公式計算樁基承載力，獲取理論值。其公式如下：

將試驗數據代入該公式中，進行計算，得出該樁的單樁承載力數據，可知其容許值是9910.5kN。結合之前靜載試驗數據，與之相比較，經分析發現，靜載試驗檢測出的樁基承載力較低，應用經驗公式計算出的理論承載值較高。經過試驗檢測和公式計算，分析結果顯示，樁側阻力是為樁基提供承載力的核心支持，在承載作用中，樁端阻力產生承載支持作用偏低。試驗數據和公式計算得出的理論值存在差異，和公式計算相比，試驗數據承載值較小。進行原因分析，是因為在試驗中，為樁側摩阻力設置特征值階段，土體取值區域不科學，范圍過大，在實際檢測時，應基于實際靜載試驗數據，確定樁基設計的相關數據。在此次研究中，黃土層是支持樁端的主要圖層，以試驗信息和公式計算所得數據進行分析，可知核心承載力是樁側摩阻力，由此可知，此工程所用基樁具有摩擦樁的顯著特征[2]。

3、結果比較

將靜載試驗和經驗公式兩種檢測結果進行比較，可得出可靠性較強的結論。經過二者比較，可知在此次工程中，建筑物所在位置土體性質多樣化特點較弱，利用靜載試驗，對固定樁中的長樁進行承載力檢測，然后根據檢測所得數據，進行反向計算，對樁側阻力進行取值時，可有效設定特征值，進而促進樁基設計完善。經過比較可知，以靜載試驗實施檢測，所獲取的最終承載力較低，進行原因分析，核心因素是對樁側摩擦力進行取值時，所設定的特征值偏高，與土體取值區域適配度較低。研究提示設計樁基時，應將靜載試驗的實際檢測作為依據，促進科學設計。比較二者結果，可知在此案例中，相關樁基屬于摩擦樁類型，樁側摩阻力是樁基承載力的核心來源。

結論：

綜上所述，進行樁基研究，檢測其豎向承載力時，可綜合多種手段，進行結果比較，定位檢測差異，提升精準度，促進科學檢測。根據樁基承載力可優化樁基使用和建筑設計，促進穩定建設。在檢測過程中，應考慮土質、樁側摩阻力影響，科學確定極限承載力。

參考文獻：

[1]林立強.樁基檢測方法在工程質量事故中處理的應用實例[J].福建地質，2020，39（03）：225-232.

[2]孟憲中.某電廠樁基試驗樁的檢測理論研究與應用[J].巖土工程技術，2020，34（03）：181-187.