某變電站鉆孔灌注樁試樁試驗研究與分析

黃學明

（1.湖南科創電力工程技術有限公司，長沙 410007；2.中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，長沙 410007）

1 引言

樁基礎是工程建設中最常見的一種基礎形式。采用樁基礎的目的，一是提高地基的承載力，二是有效地控制地基及基礎的沉降[1]。鉆孔灌注樁由于其施工簡便、承載能力高、變形小等優點在基礎工程中應用非常廣泛[2]。試樁是通過試驗檢測，根據試驗樁檢測結果、地質報告，并結合當地經驗分析，選定樁型及確定單樁豎向承載力特征值等參數[3]。工程樁施工前，需要開展試樁試驗來確定相關力學參數，確保樁基設計的合理性。

本文對某變電站的試樁試驗結果進行了分析，分析了鉆孔灌注樁在本工程的適用性，為樁基設計和施工提供了單樁豎向承載力特征值等力學參數和建議。

2 工程概況

2.1 試樁參數設計與施工

本工程共計施工3根試驗樁。3根試驗樁樁徑均為800 mm，樁身為C30混凝土，主筋為18根直徑20 mm的鋼筋。樁端持力層為③板巖（中等風化），試驗樁預估單樁豎向抗壓靜載試驗最大加載值4 800 kN。3根試驗樁的樁長分別為26 m、25.5 m和26.5 m。SZ1～SZ3成孔過程中也出現大量滲水和塌孔，主要分布在17～19 m處，水位區間在2.0～5.2 m。在此過程中，本工程進行了泥漿護壁成孔試驗，試驗最終發現，在本場地中，泥漿無法有效黏附孔壁，從而無法實現護壁功能。最終，對3根試驗樁，本工程采用直護筒護壁工藝來進行施工。

2.2 試樁區巖土工程地質條件

根據鉆探結果及巖土工程勘測報告等資料，試樁區域的地層巖性自上而下分布為素填土、①粉質黏土（可塑～硬塑）、②板巖（強風化）、③板巖（中等風化）。

3 試樁檢測結果與分析

3.1 單樁豎向抗壓靜載試驗

本次單樁豎向抗壓靜載試驗最大試驗荷載值為4 800 kN，采用慢速維持荷載法。3根試樁的單樁豎向抗壓靜載試驗荷載-位移（Q-s）曲線見圖1。

從圖1中可以看出，SZ1、SZ2和SZ3樁最大加載為4 800 kN，加荷分級為480 kN。在加載至4 800 kN時，SZ1、SZ2和SZ3樁沉降總量分別為8.76 mm、15.62 mm和12.08 mm，該級沉降量分別為1.17 mm、2.94 mm和1.28 mm，該級穩定時間為120 min。從3個試驗點Q-s曲線分析，SZ1、SZ2和SZ3試驗Q-s曲線無明顯的陡降段，試驗樁沉降量小，SZ1、SZ2和SZ3的卸載回彈率分別為45.99%、49.37%和52.04%，基樁未被破壞。分析認為SZ1、SZ2和SZ3的豎向抗壓極限承載力均大于或等于4 800 kN。根據JGJ 106—2014《建筑基樁檢測技術規范》[4]的第4.4.3條規定“參加統計的試樁結果，當滿足其極差不超過平均值的30%時，取其平均值為單樁豎向抗壓極限承載力”，故3根試驗樁單樁豎向抗壓極限承載力統計值為4 800 kN，其單樁豎向抗壓承載力特征值推薦取值為2 400 kN。試夯區淺層平板載荷試驗結果見表1。

圖1 試樁區單樁豎向抗壓靜載試驗Q-s曲線

表1 試夯區淺層平板載荷試驗結果匯總表

3.2 樁身應力測試

本次在對3根試驗樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗的過程中分別對3根試驗樁進行了樁身應力應變測試，根據樁身應變實測資料，計算出實測應變曲線的擬合曲線，從而計算出各級豎向抗壓下試驗樁不同截面的軸力數值。豎向抗壓靜載試驗軸力分布曲線見圖2。側摩阻力和端阻力統計見表2。

圖2 3根試樁單樁豎向抗壓靜載試驗軸力分布曲線圖

表2 側摩阻力和端阻力統計表

分析SZ1、SZ2和SZ3單樁豎向抗壓不同荷載下的軸力數據來看，在最大4 800 kN荷載下，下壓荷載由側阻力和端阻力共同承擔。根據測試數據分析，其阻力分布大致有以下特征：

1）隨著上部荷載的增大，樁側阻力占總阻力比例逐漸減少，表明試驗樁的土層側阻力仍有繼續發揮的余地，但發揮逐漸減小，樁側阻力平均占比為60%左右。

2）隨著上部荷載的增大，樁端阻力占總阻力比例逐漸增大，樁端阻力平均占比40%左右。

3）在試驗過程中，填土表現的是正側阻力，在最大試驗荷載作用下，填土的側阻力占總阻力30%左右。

4）結合單樁豎向抗壓靜載試驗和低應變試驗結果，對基樁應力應變測試結果進行分析整理，分析認為本次試驗的3根單樁豎向抗壓靜載試驗均為未達到極限破壞狀態。

5）從樁身軸力分析，當加載到最大荷載4 800 kN時，總的端阻與總的側阻占比是4/6，而樁的沉降量又比較小，已開始發揮出較大作用，占比在35%～44%，說明可以認為樁側阻力已基本上得到充分發揮，而端阻還沒有達到極限值狀態。因此，各層位地層極限側阻力按加載到最大值時的應力計數據分析取得，考慮到填土為新近填土，因此，其極限側阻力取小值，其他原狀土地層取大值。根據現場情況，本試樁樁端持力層為中等風化板巖，3根試驗樁均未達到破壞狀態，因此，極限端阻力推薦值取本次測得的最大端阻力。具體推薦值見表3。

表3 各地層抗壓極限側阻力qsik和極限端阻力qpk推薦標準值kPa

4 結論與建議

通過上述試樁施工過長及試樁試驗結果分析，本文得到以下幾點結論和建議：（1）本項目工程樁施工時，應充分考慮填土中囊狀上層滯水對孔壁穩定的影響，以及填土滲透系數大導致泥漿護壁成敗的問題，建議深填土區且存在囊狀含水層區域考慮鋼護筒護壁，其他區域可以采用干作業成孔。（2）本工程單樁豎向抗壓極限承載力值為4 800 kN，單樁豎向抗壓承載力特征值推薦取值為2 400 kN。（3）各地層抗壓極限側阻力和極限端阻力標準值推薦值見表3。（4）通試樁區填土層的碾壓效果較好，但考慮到本次填土為新填土，而且填土自重固結是長期的過程，建議工程樁設計時應考慮填土層負摩阻力的影響。