建筑超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗的重點難點及試驗結果分析

摘 要：抗壓靜載試驗是檢測樁基承載力最為直觀、真實、有效的方法。基于此，以深圳地區(qū)首例5 000 t抗壓靜載成功試驗為例，分析基樁超大噸位抗壓靜載試驗的重點難點，以提高基樁超大噸位抗壓靜載試驗的可行性和準確性，為工程實踐提供指導和建議。

關鍵詞：超高層超大型建筑；超大噸位單樁；豎向抗壓靜載試驗

中圖分類號：TU473" " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）10-0007-03

0 引言

隨著基礎建設及項目規(guī)模的不斷擴大，超高層、超大型建筑成為現(xiàn)代城市發(fā)展的重要標志和亮點。由于其巨大的高度和復雜的結構，超高層、超大型建筑對于樁基的承受荷載能力也越來越高。為確保超高層、超大型建筑的安全性和可靠性，對其基樁進行抗壓承載力檢測顯得尤其重要。

1 工程概況

某項目位于深圳市南山區(qū)深圳灣超級總部基地深灣四路與白石四道交匯處東南側(cè)。項目擬建主要建筑為1棟200 m塔樓（T1）、1棟100 m塔樓（T2）、1棟60 m公司總部及裙樓。超高層采用筒體結構，裙樓為框架結構，地下室負二層，局部地下通道商業(yè)負三層。

根據(jù)建勘察單位提供的工程勘察報告，分析該場地工程地質(zhì)條件，整理出該場地工程地質(zhì)概況如下（以下均為揭露層厚）：①雜填土，松散，厚1.20～3.10 m。 ②填石，稍密～中密，厚5.00～12.40 m。③淤泥質(zhì)黏土，流塑，厚0.50～4.90 m。④粉質(zhì)黏土，可塑～硬塑，厚0.60～4.80 m。⑤礫砂，稍密～中密，0.50～3.40 m；⑥礫質(zhì)黏性土，硬塑，厚1.30～24.10 m。⑦全風化花崗巖，厚2.0～16.9 m。⑧強風化花崗巖，厚1.4～61.2 m。⑨中風化花崗巖，厚0.7～13.8 m。⑩微風化花崗巖，厚1.2～9.4 m。

該項目場地工程地質(zhì)條件復雜多變，其中一個突出的特點是局部中風化埋深較大，設計人員提出部分樁基采用端承摩擦樁并采用后注漿的工藝。為保證工程質(zhì)量及驗證設計方案，項目方選取了3根旋挖灌注樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗。混凝土等級C45，樁徑1 600 mm，樁長分別為60.35 m、52.00 m、67.06 m，樁端持力層為塊狀強風化花崗巖，入巖深度分別為3.71 m、24.00 m、9.58 m，設計單樁抗壓承載力特征值分別為21 000 kN、25 000 kN、25 000 kN。規(guī)范規(guī)定抗壓靜載最大試驗荷載為設計特征值的2.0倍，即分別為42 000 kN、50 000 kN、50 000 kN[1]。

2 建筑超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗重點難點分析

2.1 反力裝置、檢測設備配置及布置

合理配置、布置檢測設備是超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗的前提。結合上述50 000 kN抗壓靜載試驗項目，根據(jù)現(xiàn)場條件最終選擇了壓重平臺反力裝置，檢測設備配置：全自動基樁JYF靜載試驗儀1臺、8 000 kN千斤頂10臺、超高壓油泵1個、壓力傳感器1只、位移表6個、12.0 m主梁（500 mm×1 700 mm鋼梁）5根、14.4 m次梁（550 mm×1 000 mm鋼梁）14根、12.0 m臥梁（400 mm×800 mm鋼梁）8根、2 t/塊鋼筋混凝土配重塊（600 mm×600 mm×2 400 mm）3 000塊，12 m基準梁2根等。堆載平面圖如圖1所示，堆載剖面圖如圖2所示。

2.2 支墩反力區(qū)地基處理及承載力驗算

試驗場地特別是支墩反力區(qū)地基承載力滿足要求，是超大噸位抗壓靜載試驗成功的必要保證。根據(jù)深圳市工程建設標準《建筑基樁檢測規(guī)程》（SJG 09—2020）規(guī)定[2]：①反力裝置提供的反力不得小于最大試驗荷載的1.2倍。②壓重施加于地基的壓應力不宜大于地基承載力特征值的1.5倍。根據(jù)圖1、2計算5 000 t壓重施加于地基的壓應力P1如式（１）（２）所示。

支墩受力面積為：

S=2.4 m×12 m×4排=115.2 m2 " " " " " （１）

5 000 t壓重施加于土地基的壓應力：

P1=50 000 kN×1.2÷115.2 m2=521 kPa" " " " " （２）

通過現(xiàn)場踏勘，查閱地勘報告并對支墩反力區(qū)進行平板載荷試驗，試驗得到支墩反力區(qū)地基承載力極限值≤200 kPa，說明該土的地基承載力無法滿足試驗要求。為保證在安全的條件下順利進行試驗，需要對支墩反力區(qū)地基進行地基處理，處理措施是以檢測樁為中心16 m×20 m區(qū)域內(nèi)開挖深度2.8～3.0 m素填土，換填深2.1 m級配良好的碎石或者粗砂并分層壓實，即使換填處理后地基承載力特征值也很難達到規(guī)范規(guī)定的348 kPa的要求，故在此基礎上又澆筑了0.8 m的鋼筋混凝土筏板以增大受力面積、保證壓重平臺反力裝置系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

通過計算可得場地總面積S1為320 m2，圖示樁中間的面積S2為44 m2，鋼筋混凝土筏板受力面積S3=S1-S2=276 m2。所以5 000 t壓重施加于土地基的壓應力P2為218 kPa。結合以往類似檢測工程的經(jīng)驗，經(jīng)過處理后的地基承載力是完全可以滿足堆載反力區(qū)承載力218 kPa要求的。

2.3 樁帽制作及千斤頂擺放

樁帽制作也是超大噸位抗壓靜載試驗的重點問題。樁帽混凝土等級應比樁身高1～2級且必須與原樁身嚴格對中，尺寸根據(jù)千斤頂?shù)臄?shù)量及擺放要求設計，嵌入樁身深度及配筋需滿足要求。

以50 000 kN抗壓靜載試驗為例，樁帽混凝土等級采用C50，檢測樁樁徑為1 600 mm，為同時滿足千斤頂擺放要求，樁帽設計尺寸設為矩形3.4 m×2.4 m，樁帽高為1倍樁徑1.6 m，嵌固樁身0.2～0.3 m，樁帽頂、底均采用3層HRB400φ28@120雙向布置，最終樁帽頂面低于鋼筋混凝土筏板頂面0.6 m。樁帽制作及千斤頂擺放布置如圖3所示。

3 建筑超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗結果分析

本工程3根超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗，按照深圳市工程建設標準《深圳市建筑基樁檢測規(guī)程》（SJG 09—2020）采用慢速維持荷載法進行，最大試驗荷載分別為42 000 kN、50 000 kN、50 000 kN。試驗數(shù)據(jù)及結果如圖4所示。

根據(jù)荷載-沉降（Q-s）曲線、沉降-時間對數(shù)（s-lgt）曲線可發(fā)現(xiàn)樁荷載逐級加大時，樁頂沉降量也隨之加大。01-XWZ-16h-01#樁加荷至42 000 kN時，樁頂最大沉降量24.26 mm，最大回彈量23.13 mm，回彈率95.34%。01-XWZ-16ha-01#樁加荷至5 0 000 kN時，樁頂最大沉降量25.27 mm，最大回彈量23.34 mm，回彈率92.36%。01-XWZ-16ha-02#樁加荷至50 000 kN時，樁頂最大沉降量23.20 mm，最大回彈量18.26 mm，回彈率78.71%。

根據(jù)圖4所示可知，3根樁的Q-s曲線呈緩變型且未發(fā)生明顯陡降，最終樁頂沉降量未超過60 mm，第1、第2根樁s-lgt曲線尾部也未出現(xiàn)明顯向下彎曲，第3根樁在加荷至45 000 kN時雖尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲，但本級荷載作用下樁頂沉降僅為3.53 mm，加荷至50 000 kN時亦能維荷穩(wěn)定，綜合判定該3根樁承載力極限值達到42 000 kN、50 000 kN、50 000 kN。

4 結束語

本次50 000 kN超大噸位抗壓靜載試驗，突破了深圳地區(qū)35 000 kN傳統(tǒng)靜載堆載法檢測能力的上限，為基樁檢測行業(yè)提供了實踐經(jīng)驗和參考。試驗數(shù)據(jù)直觀地體現(xiàn)了基樁在豎向抗壓荷載作用下的承載性能和變形特性，驗證了端承摩擦樁+樁側(cè)樁端后注漿施工工藝的合理性和可行性，為后續(xù)工程設計和樁基礎施工提供了可靠的依據(jù)。

參考文獻

[1] 趙仕源.建筑工程基礎單樁豎向抗壓靜載試驗探討[J].工程與建設，2023，37（1）：241-242+257.

[2] 深圳市建筑基樁檢測規(guī)程：SJG 09-2020[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2020.