黃學明

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

1 引言

樁基礎(chǔ)是工程建設(shè)中最常見的一種基礎(chǔ)形式。采用樁基礎(chǔ)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(chǔ)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(yōu)點在基礎(chǔ)工程中應(yīng)用非常廣泛[2]。試樁是通過試驗檢測，根據(jù)試驗樁檢測結(jié)果、地質(zhì)報告，并結(jié)合當?shù)亟?jīng)驗分析，選定樁型及確定單樁豎向承載力特征值等參數(shù)[3]。工程樁施工前，需要開展試樁試驗來確定相關(guān)力學參數(shù)，確保樁基設(shè)計的合理性。

本文對某變電站的試樁試驗結(jié)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(shè)計和施工提供了單樁豎向承載力特征值等力學參數(shù)和建議。

2 工程概況

2.1 試樁參數(shù)設(shè)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(yù)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(xiàn)大量滲水和塌孔，主要分布在17～19 m處，水位區(qū)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(fā)現(xiàn)，在本場地中，泥漿無法有效黏附孔壁，從而無法實現(xiàn)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(qū)巖土工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆探結(jié)果及巖土工程勘測報告等資料，試樁區(qū)域的地層巖性自上而下分布為素填土、①粉質(zhì)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(jié)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(wěn)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(jù)JGJ 106—2014《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》[4]的第4.4.3條規(guī)定“參加統(tǒng)計的試樁結(jié)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(tǒng)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(qū)淺層平板載荷試驗結(jié)果見表1。

圖1 試樁區(qū)單樁豎向抗壓靜載試驗Q-s曲線

表1 試夯區(qū)淺層平板載荷試驗結(jié)果匯總表

3.2 樁身應(yīng)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(yīng)力應(yīng)變測試，根據(jù)樁身應(yīng)變實測資料，計算出實測應(yīng)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(shù)值。豎向抗壓靜載試驗軸力分布曲線見圖2。側(cè)摩阻力和端阻力統(tǒng)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(cè)摩阻力和端阻力統(tǒng)計表

分析SZ1、SZ2和SZ3單樁豎向抗壓不同荷載下的軸力數(shù)據(jù)來看，在最大4 800 kN荷載下，下壓荷載由側(cè)阻力和端阻力共同承擔。根據(jù)測試數(shù)據(jù)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(cè)阻力占總阻力比例逐漸減少，表明試驗樁的土層側(cè)阻力仍有繼續(xù)發(fā)揮的余地，但發(fā)揮逐漸減小，樁側(cè)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(xiàn)的是正側(cè)阻力，在最大試驗荷載作用下，填土的側(cè)阻力占總阻力30%左右。

4）結(jié)合單樁豎向抗壓靜載試驗和低應(yīng)變試驗結(jié)果，對基樁應(yīng)力應(yīng)變測試結(jié)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(tài)。

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(cè)阻占比是4/6，而樁的沉降量又比較小，已開始發(fā)揮出較大作用，占比在35%～44%，說明可以認為樁側(cè)阻力已基本上得到充分發(fā)揮，而端阻還沒有達到極限值狀態(tài)。因此，各層位地層極限側(cè)阻力按加載到最大值時的應(yīng)力計數(shù)據(jù)分析取得，考慮到填土為新近填土，因此，其極限側(cè)阻力取小值，其他原狀土地層取大值。根據(jù)現(xiàn)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(tài)，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(cè)阻力qsik和極限端阻力qpk推薦標準值kPa

4 結(jié)論與建議

通過上述試樁施工過長及試樁試驗結(jié)果分析，本文得到以下幾點結(jié)論和建議：（1）本項目工程樁施工時，應(yīng)充分考慮填土中囊狀上層滯水對孔壁穩(wěn)定的影響，以及填土滲透系數(shù)大導致泥漿護壁成敗的問題，建議深填土區(qū)且存在囊狀含水層區(qū)域考慮鋼護筒護壁，其他區(qū)域可以采用干作業(yè)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(cè)阻力和極限端阻力標準值推薦值見表3。（4）通試樁區(qū)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(jié)是長期的過程，建議工程樁設(shè)計時應(yīng)考慮填土層負摩阻力的影響。