潘學(xué)忠

0 引言

目前，我國(guó)在檢測(cè)基樁承載力時(shí)，常用的檢測(cè)手段為堆載法靜載荷試驗(yàn)，但是在面對(duì)大直徑、大噸位以及無(wú)法提供堆載反力的樁基工程時(shí)，該檢測(cè)方法暴露出許多弊端，會(huì)影響檢測(cè)效率與質(zhì)量，基于此，尋找一種適用范圍較廣、工作質(zhì)量較高的檢測(cè)方法成為檢測(cè)人員的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。樁基承載力自平衡法靜載檢測(cè)不僅不存在傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足，還不會(huì)受到場(chǎng)地的限制，具有較好發(fā)展前景，但該方法所得到的承載力是否可靠，還需進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，因此本文對(duì)堆載法及自平衡兩種檢測(cè)方法所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明，自平衡法靜載檢測(cè)經(jīng)計(jì)算所得到的極限承載力略大于堆載法檢測(cè)所得到的極限承載力，證明了對(duì)于能夠準(zhǔn)確找到荷載箱平衡點(diǎn)的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，自平衡法靜載檢測(cè)能夠得到更大的單樁承載力，因此，對(duì)于未測(cè)試樁身內(nèi)力的抗壓試驗(yàn)，采用自平衡法靜載檢測(cè)在計(jì)算單樁承載力時(shí)，上段樁的摩阻力轉(zhuǎn)換系數(shù)取值尤為重要，取值不當(dāng)將影響樁基的實(shí)際承載力，可以幫助設(shè)計(jì)人員更好地選擇檢測(cè)方法，對(duì)提高檢測(cè)效率與質(zhì)量有著非常大的幫助。

1 工程概況

本文依托江蘇省南京江北新區(qū)中心區(qū)地下空間一期項(xiàng)目，進(jìn)行了堆載法以及自平衡法單樁承載力靜載檢測(cè)，該工程位于南京市浦口區(qū)頂山街道，地下7 層，地上為500m 超高層建筑，共分為四個(gè)區(qū)段，本次檢測(cè)區(qū)段為四區(qū)，樁型采用鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁徑1.0m，設(shè)計(jì)抗壓極限承載力為10 000kN，共包括2 根試驗(yàn)樁，樁基檢測(cè)基本參數(shù)見表1，樁側(cè)土層分布及參數(shù)見表2。

表1 樁基靜載試驗(yàn)參數(shù)

表2 樁側(cè)土層及參數(shù)

2 試驗(yàn)方案

2.1 堆載法靜載試驗(yàn)

試驗(yàn)按照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

2.1.1 試驗(yàn)裝置及示意圖

試驗(yàn)由加載裝置與荷載及位移觀測(cè)裝置組成。試驗(yàn)采用2 臺(tái)800T 油壓千斤頂加載，千斤頂安放在待檢測(cè)樁頂部，千斤頂中心與樁中心重合，用壓力傳感器測(cè)定千斤頂油壓，實(shí)現(xiàn)加卸荷與穩(wěn)壓自動(dòng)化控制。用靜載測(cè)試儀和位移傳感器測(cè)量樁頂位移，安裝在樁頂側(cè)面。其檢測(cè)示意圖見圖1 所示。

圖1 樁基靜載檢測(cè)示意圖及現(xiàn)場(chǎng)圖

2.1.2 加、卸載方法

（1）加載應(yīng)分級(jí)進(jìn)行，采用逐級(jí)等量加載，分級(jí)荷載為預(yù)估極限承載力的1/10，第一級(jí)取分級(jí)荷載的2 倍；

（2）卸載應(yīng)分級(jí)進(jìn)行，每級(jí)卸載量取加載時(shí)分級(jí)荷載的2 倍，且應(yīng)逐級(jí)等量卸載；

（3）加、卸載時(shí)應(yīng)使荷載傳遞均勻、連續(xù)、無(wú)沖擊，且每級(jí)荷載在維持過(guò)程中的變化幅度不得超過(guò)分級(jí)荷載的±10%；

（4）每級(jí)荷載施加后，應(yīng)分別按第5min、15min、30min、45min、60min 測(cè)讀樁頂沉降量，以后每隔30min 測(cè)讀一次樁頂沉降量；每一小時(shí)內(nèi)的樁頂沉降量不得超過(guò)0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（從分級(jí)荷載施加后的第30min 開始，按1.5h連續(xù)三次每30min 的沉降觀測(cè)值計(jì)算），則認(rèn)為樁頂沉降速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，可施加下一級(jí)荷載；

（5）卸載時(shí)，每級(jí)荷載應(yīng)維持1h，分別按15min、30min、60min 測(cè)讀樁頂沉降量后，即可卸下一級(jí)荷載；卸載至零后，應(yīng)測(cè)讀樁頂殘余沉降量，維持時(shí)間不得少于3h，測(cè)讀時(shí)間分別為第15min、30min，以后每隔30min 測(cè)讀一次樁頂殘余沉降量。

2.2 自平衡法靜載試驗(yàn)

試驗(yàn)按照《建筑基樁自平衡靜載試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》JGJT 403-2017 的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

2.2.1 試驗(yàn)裝置及示意圖

試驗(yàn)由加載裝置與荷載及位移觀測(cè)裝置組成。加載裝置采用自平衡法加載專用設(shè)備——荷載箱，它與鋼筋籠連接后安裝在樁身平衡點(diǎn)，并將高壓油管引到地面，用油壓表測(cè)定荷載箱油壓。用百分表測(cè)量位移，2 只測(cè)荷載箱向下位移，2 只測(cè)荷載箱向上位移。其檢測(cè)示意圖如圖2 所示：

圖2 自平衡法靜載示意圖

2.2.2 加、卸載方法

以流體為加載介質(zhì)，向埋設(shè)于樁基內(nèi)一定深度位置的荷載箱中加壓，從而對(duì)荷載箱樁體同時(shí)施加載荷。

加載：加載應(yīng)分級(jí)進(jìn)行，每級(jí)加載為預(yù)估加載力的1/10，首級(jí)加載按分級(jí)加載值的兩倍加載；

卸載：分5 級(jí)卸載，每級(jí)卸載為加載級(jí)別的2 倍；

加載數(shù)據(jù)記錄：每級(jí)加載后在第1h 內(nèi)觀察第5、15、30、45、60min 的位移值，以后每隔30min 觀察一次，以判斷穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每級(jí)加載每一小時(shí)的向上、向下位移量均不大于0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)2 次（從加載后30min 開始，按1.5h連續(xù)三次每30min 的位移量計(jì)算）；

卸載數(shù)據(jù)記錄：每級(jí)卸載后，在第1h 內(nèi)觀察第15、30、60min 的位移值。卸載至零后維持3h，觀測(cè)殘余變形。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 堆載法靜載試驗(yàn)

3.1.1 檢測(cè)結(jié)果

如表3 所示。

表3 南京某項(xiàng)目樁基堆載法靜載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

3.1.2 單樁極限承載力的確定

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，依據(jù)規(guī)范取值要求，對(duì)于緩變型曲線取S=50mm 對(duì)應(yīng)的荷載值，故采用堆載法靜載檢測(cè)得到的單樁極限承載力按內(nèi)插法取值Qu=9000+（50-36.24）×（10000-9000）/（52.62-36.24）=9840kN。

3.2 自平衡法靜載試驗(yàn)

3.2.1 平衡點(diǎn)位置確定

根據(jù)表2 給出的土層參數(shù)，經(jīng)計(jì)算得出平衡點(diǎn)位置為樁端往上14.0m。

3.2.2 檢測(cè)結(jié)果

如表4 所示。

表4 南京某項(xiàng)目自平衡法靜載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

3.2.3 單樁極限承載力的確定

實(shí)測(cè)得到荷載箱上段樁的極限承載力Q和荷載箱下段樁的極限承載力，按照相關(guān)規(guī)范中的承載力計(jì)算公式得到單樁豎向抗壓極限承載力：

式中：Q：?jiǎn)螛敦Q向抗壓極限承載力（kN）；

Q：荷載箱上段樁的極限加載值（kN）；

Q：荷載箱下段樁的極限加載值（kN）；

W：荷載箱上段樁的自重與附加重量之和（kN），附重量應(yīng)包括設(shè)計(jì)樁頂以上超灌高度的重量、空樁段泥漿或回填砂、土自重，地下水位以下應(yīng)取浮重度計(jì)算，鋼筋混凝土重度取25kN/m；

γ：受檢樁的抗壓摩阻力轉(zhuǎn)換系數(shù)，宜根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)相近條件的比對(duì)試驗(yàn)和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。當(dāng)無(wú)可靠比對(duì)試驗(yàn)資料和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，γ可取0.8～1.0，長(zhǎng)樁及黏性土取大值，短樁或砂土取小值。

計(jì)算過(guò)程如下：

3.3 對(duì)比分析

從上述檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析，采用自平衡法靜載檢測(cè)經(jīng)計(jì)算所得到的極限承載力與堆載法檢測(cè)所得到的極限承載力相差不大，但從上面表格數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，D-001 號(hào)樁當(dāng)加載量達(dá)到10 000kN 時(shí)，累計(jì)沉降量達(dá)到了52.62mm，而D-002 號(hào)樁加載至5 000kN 時(shí)，上位移與下位移之和為28.78mm，故自平衡檢測(cè)的加載量可以繼續(xù)增大，另一方面，上述計(jì)算中 1取值為0.9，如果取值降低則計(jì)算得到的單樁承載力會(huì)增大。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）近年來(lái)，自平衡靜載檢測(cè)試驗(yàn)方法已越來(lái)越多地應(yīng)用于工程中，特別是公路、鐵路、橋梁以及堆載法難以實(shí)施的狹窄場(chǎng)地，該方法在同一根試驗(yàn)樁上面既可以做豎向抗壓靜載試驗(yàn)，也可以做豎向抗拔靜載試驗(yàn)。

（2）自平衡靜載檢測(cè)平衡點(diǎn)的確定尤為重要，因?yàn)樵撛囼?yàn)是靠上部樁及下部樁相互平衡來(lái)維持試驗(yàn)的，如果平衡點(diǎn)確定有誤，那么檢測(cè)得到的單樁承載力數(shù)據(jù)會(huì)偏小。

（3）由于目前大部分地區(qū)缺乏大量工程實(shí)例的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)于未進(jìn)行樁身內(nèi)力測(cè)試的抗壓試驗(yàn)，摩阻力轉(zhuǎn)換系數(shù)是通過(guò)地勘報(bào)告所提供的抗拔系數(shù)進(jìn)行加權(quán)確定的，該值的大小直接影響樁基的實(shí)際承載力，從而對(duì)工程造價(jià)以及結(jié)構(gòu)安全造成影響。

（4）傳統(tǒng)堆載法靜載試驗(yàn)加載點(diǎn)位于樁頂部而自平衡法加載點(diǎn)位于樁身或樁底，故自平衡法樁身應(yīng)力分布及樁側(cè)土層應(yīng)力分布與樁實(shí)際工作狀態(tài)時(shí)不同，而且自平衡法靜載試驗(yàn)為雙向加載，樁身產(chǎn)生的應(yīng)力是傳統(tǒng)堆載法試驗(yàn)的一半，建議設(shè)計(jì)人員確定承載力時(shí)要充分考慮樁身混凝土強(qiáng)度。