□□

(山西凱的建筑設計規(guī)劃有限公司，山西 太原 030006)

引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑不斷涌現(xiàn)，灌注樁作為一種經(jīng)濟、安全的基礎被大量采用。但是，很多設計單位在設計灌注樁時，往往要求提高試樁樁體的混凝土強度等級，有時甚至提高3～4個強度等級。這種做法普遍存在于各個設計單位中，其中也不乏一些省級設計院。經(jīng)調(diào)查，全國各個地區(qū)都有這種做法，甚至一些審圖機構(gòu)對于未提高強度等級的設計還要求必須提高。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于對試樁的意義及規(guī)范公式的理解不很透徹造成的。本文就此問題進行探討，供參考。

1 試樁需解決的幾個問題

在弄清試樁是否需提高強度等級這一問題之前，我們需要解決以下幾個問題：試樁有什么實際意義？混凝土的強度指標有哪些？計算試樁極限承載力確定強度等級時，采用的是混凝土強度的哪個指標？未提高混凝土強度等級的試樁樁頭破壞的原因？確定樁體強度等級是由哪個公式?jīng)Q定的，是怎樣確定的？強度等級低的工程樁沒有發(fā)生事故是否就是安全的？如何進行公式推導證明未提高強度等級的試樁在極限值下不會損壞？

2 對試樁的幾個問題的分析

2.1 試樁的意義

試樁能為設計單位及施工單位提供重要的第一手資料，也是確定基樁和地基承載力的最直接、可靠、最具有代表性的方法(靜載荷試驗)，其測試成果要作為工程設計和施工驗收的重要依據(jù)。試樁是大量工程樁的代表，試樁結(jié)果是最終確定工程樁承載力及樁身強度最直觀的依據(jù)。所以，一旦試樁提高了強度等級，則實際上已經(jīng)與工程樁有所不同。試樁除了要試驗樁周土體對樁的支撐是否滿足要求，也要測試樁身強度是否滿足要求。這就好比取兩根樁，一根是鋼樁，一根是木樁，打鋼樁時，是周邊土體先發(fā)生破壞；打木樁時，周邊土體完好，而樁身先破壞。我們將木樁視為強度等級低的灌注樁，鋼樁視為強度等級高的灌注樁，則不難看出，用強度等級高的樁代替強度等級低的樁，其試驗結(jié)果完全有可能不同，會出現(xiàn)試樁承載力能夠滿足設計要求，而實際上工程樁達不到設計要求的情況。這就是試樁強度等級高而工程樁強度等級低的問題，尤其是提高若干強度等級時問題更為嚴重。所以，從試樁的意義上來看，試樁的強度等級應該與工程樁相同。

2.2 試樁混凝土強度指標的選擇

混凝土的強度指標有立方體抗壓強度標準值fcuk、軸心抗壓強度標準值fck、軸心抗壓強度設計值fc，試樁是在極限承載壓力下進行數(shù)天的監(jiān)測，是一個短期的荷載效應，況且極限值對應的是材料的標準值，混凝土強度指標在這種工況下應該采用軸心抗壓強度標準值fck。

2.3 試樁樁頭破壞的原因

在一些實際工程中提高試樁的強度等級，是因為設計人員認為在試樁過程中樁頭發(fā)生了破壞，為了防止樁頭破壞就要提高強度等級。但是究其原因，基本上不外乎幾種情況，一種是打樁時超打不足，樁頭混凝土夾雜土質(zhì)較多，混凝土強度不足；另一種是過早地估計了混凝土的強度，齡期不足就開始試樁；再一種是設備承壓面積較小，局部壓力不夠，加之沒有設置鋼筋加密網(wǎng)片和周邊的鋼板套箍，混凝土未受到很好的約束，致使樁頭開裂。解決此類問題的方法不應該是提高混凝土強度等級，而應該從加強養(yǎng)護、嚴格控制超打長度、加強構(gòu)造等方面來解決。

2.4 確定樁混凝土強度等級的方法

在樁基礎規(guī)范中，確定樁混凝土強度等級的實際公式為：N≤ΨcfcAp(N為樁頂壓力設計值)，確定承載力時為Nk≤R(Nk為樁頂壓力標準值)。很多設計人員在設計樁時往往只是計算是否滿足Nk≤R，把R特征值算得很細致，而忽略了樁身N≤ΨcfcAp的要求，往往在圖紙上給出的樁身承載力特征值R超過了樁身可承受的設計值推導出的特征值R。所以，確定一根樁的強度等級要計算兩次(雙控)，一次為上部荷載標準值不能大于特征值R，另一次為上部荷載設計值不能大于ΨcfcAp，這兩個條件都滿足的情況下樁才是安全的。

2.5 強度等級低的工程樁是否安全

很多工程樁的強度等級沒有試樁的高，但在使用中也沒有出現(xiàn)問題，是因為實際的上部荷載雖然超過了ΨcfcAp推導的特征值R，但沒有超過極限值，只是沉降略微加大，又達到了新的平衡，這并不代表設計就是安全的、正確的。只要安全系數(shù)K<2，就超過了規(guī)范規(guī)定的安全儲備，是絕對禁止的，一旦工程出現(xiàn)問題，設計人員的責任非常重大。

2.6 試樁不提高混凝土強度等級的公式推導

設計人員常擔心試樁不提高強度等級能否承受極限荷載Q。其實只要證明Q/Ap

Q/Ap=2R/Ap=2(N/1.35)/Ap=2(ΨcfcAp/1.35)/Ap=2(Ψcfc)/1.35

(1)

由混凝土規(guī)范可以看出，fck=1.4fc，則(1)式變?yōu)椋?/p>

Q/Ap=2(ΨcfcAp/1.4/1.35)/Ap=2Ψcfck/1.35/1.4=1.058Ψcfck=(0.74～0.95)fck

(2)

由以上推導可以看出，因為Q/Ap

3 計算實例分析

取一實際工程樁進行驗算。樁徑為700 mm，樁面積Ap=384 650 m2，單樁特征值R=4 200 kN，極限值Q=2R=8 400 kN。N=1.35R=1.35×4 200=5 670(kN)，fc=N/Ψc/Ap=5 670 000/0.9/384 650=16.37(MPa)，初步確定樁身強度取C35(C35時fc=16.7 MPa)比較合適。再驗證在極限值Q作用下樁身能否承受。

Q/Ap=8 400 000/384 650=21.83(MPa)

因C35時fck=23.4 MPa，實際計算也證實了試樁不必提高強度等級完全可以滿足承載力要求。

4 結(jié)語

在設計的灌注樁試樁時，從試樁的意義上來講，僅提高試樁的強度等級沒有科學依據(jù)，不能代表工程樁的實際受力情況，還有可能造成工程樁的偏于不安全，給工程建設帶來不安全隱患。從公式的推導來分析，試樁不提高強度等級也能滿足極限承載力的考驗；從規(guī)范條文來看，樁基規(guī)范的條文說明中對40多根樁做了實際的檢驗，在不提高強度等級的情況下完全不會有任何問題。所以，設計灌注樁一定要從概念上理解試樁的實際作用，不能代表工程樁實際情況的試樁沒有意義。

參考文獻：

[1] JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] JGJ 106—2003，建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[4] 朱丙寅，婁宇，楊琦.建筑地基基礎設計方法及實例分析[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.