任海濤

(天津市勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300191)

天然地基土承載力不足是影響工程建設(shè)的因素之一，樁基礎(chǔ)是建筑常用的基礎(chǔ)型式，尤其是上部結(jié)構(gòu)荷載較大、天然地基承載力較低的情況[1-4]。地質(zhì)條件多變，導(dǎo)致樁基礎(chǔ)承載力變化較大，為了準(zhǔn)確分析樁基礎(chǔ)的可靠性，保障工程的安全實(shí)施，在施工之前，進(jìn)行試樁是十分必要的。通過試樁檢測，確定樁基礎(chǔ)的承載力，為后續(xù)工程建設(shè)提供參考。樁基礎(chǔ)的完整性、抗壓承載力和抗拔承載力是樁基礎(chǔ)的主要參數(shù)。目前，為了獲取這些參數(shù)通常采用低應(yīng)變法、靜載法等，在多個(gè)工程應(yīng)用中，取得了良好的工程效果[5-9]。天津某酒店項(xiàng)目建筑物規(guī)模大，地基土承載力較低，為了保證工程安全，初步考慮采用鉆灌注樁，通過試樁工程確定施工工藝和樁基礎(chǔ)承載力，以指導(dǎo)后續(xù)的設(shè)計(jì)及施工工作。

1 工程概況

根據(jù)勘察成果可知，地基土豎向成層分布，部分層位水平方向巖性有所差異，砂黏性有所變化，力學(xué)性質(zhì)有所差異，頂(底)板標(biāo)高起伏變化較大，主要表現(xiàn)為：人工填土層(Qml)主要由素填土(地層編號①2)組成，全場地均有分布。素填土厚度一般為0.50～1.50 m，呈褐色，可塑狀態(tài)，粉質(zhì)黏土質(zhì)，屬中壓縮性土。素填土土質(zhì)結(jié)構(gòu)性差，不均勻。人工填土填墊年限小于十年，人工填土厚度不大，對建物影響不大。其它各層土水平方向總體分布較均勻、穩(wěn)定，僅局部土質(zhì)所差異，對本工程影響不大，地層總體上是均勻穩(wěn)定的。本工程樁基礎(chǔ)采用后壓漿鉆孔灌注樁(樁A)和鉆孔灌注樁(樁B、樁C)。

2 低應(yīng)變完整性檢測

采用低應(yīng)變法進(jìn)行樁基完整性檢測，主要是利用了錘擊設(shè)備在樁頂施加激振信號形成彈性波，利用彈性波傳輸過程中遇到突變介質(zhì)形成的反射、透射波導(dǎo)致彈性波性質(zhì)發(fā)生變化。通過樁頂收集的反射信號對樁身的完整性情況進(jìn)行初步分析。

低應(yīng)變法主要是利用小錘敲擊，在樁頂形成一定的彈性波，利用安裝在樁頂?shù)母黜?xiàng)傳感器收集樁基礎(chǔ)返回的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場工作簡圖見圖1。

表1 地層分布情況

圖1 低應(yīng)變完整性現(xiàn)場工作簡圖

該工程低應(yīng)變完整性檢測10根樁，其檢測結(jié)果見表2，實(shí)測曲線見圖2。

表2 低應(yīng)變檢測結(jié)果表

圖2 低應(yīng)變檢測曲線

3 單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)

抗壓承載力采用靜載法進(jìn)行檢測，利用壓重平臺提供反力，配重在6 480 kN、12 600 kN之間，壓重平臺提供的反力經(jīng)由鋼梁、千斤頂?shù)葌鬏斨翗痘A(chǔ)，從而完成加載試驗(yàn)。為了保證變形結(jié)果的準(zhǔn)確性，基準(zhǔn)梁采用鋼質(zhì)梁，長度為6.0 m。

在試驗(yàn)過程中，采用慢速維持荷載加載法，荷載分級為預(yù)估荷載的0.1倍。卸載過程，每級荷載需保持15 min，在第5 min、15 min時(shí)記錄變形量，方可進(jìn)行下一級荷載卸載。當(dāng)加載完全卸載后，需要記錄5 min、15 min、30 min時(shí)刻樁基礎(chǔ)殘余沉降量。單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)壓重平臺反力裝置如圖3所示。

圖3 單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)裝置示意圖

通過對實(shí)測數(shù)據(jù)的繪圖計(jì)算，得出該工程靜載荷試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 靜載荷檢測結(jié)果表

為了分析樁基礎(chǔ)抗壓承載力，選取了6根灌注樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，加載至最終荷載控制值。采用以下方法確定靜載試驗(yàn)單樁抗壓極限承載力：將試驗(yàn)結(jié)果整理并繪制Q-S曲線、S-lgt曲線，根據(jù)曲線分析灌注樁沉降量與荷載的關(guān)系，從而確定單樁極限承載力(見圖4)。

試樁A共選取3根樁進(jìn)行試驗(yàn)，且均加載至10 500 kN，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以得知，試樁A的3根試樁，累計(jì)沉降變形量分別為26.47 mm、24.58 mm、23.05 mm，未出現(xiàn)顯著的陡降特性，因此，確定3根樁的單樁豎向抗壓極限承載力實(shí)測值均達(dá)到10 500 kN。同理，試樁B的3根試樁，累計(jì)沉降變形量分別為23.58 mm、22.26 mm、21.11 mm，未出現(xiàn)顯著的陡降特性，因此，確定3根樁的單樁豎向抗壓極限承載力實(shí)測值均達(dá)到5 400 kN。

圖4 單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)(A1)

4 單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)

抗拔靜載試驗(yàn)需要結(jié)合場地實(shí)際情況，以天然地基土或者樁基礎(chǔ)作為支座提供反力。采用拉筋、試樁鋼梁及千斤頂?shù)妊b置對樁基礎(chǔ)提供上拔加載試驗(yàn)。在抗拔靜載試驗(yàn)中，需要選取可靠的支座，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)裝置如圖5所示。

圖5 單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)裝置示意圖

通過對實(shí)測數(shù)據(jù)的繪圖計(jì)算，得出該工程靜載荷試驗(yàn)結(jié)果如表4。

表4 靜載荷檢測結(jié)果表

灌注樁抗拔承載力極限值采用以下方法確定：將試驗(yàn)結(jié)果整理并繪制U-δ曲線、δ-lgU曲線，根據(jù)曲線分析灌注樁位移與抗拔荷載的關(guān)系，從而確定單樁抗拔極限承載力。

試樁C共選取4根樁，進(jìn)行抗拔靜載試驗(yàn)。C1、C3、C4分別加載至3 330 kN、3 330 kN、3510 kN，樁頂累計(jì)位移分別為：109.69 mm、112.17 mm、110.24 mm，U-δ曲線表現(xiàn)為顯著的陡降性，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，取其發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)對應(yīng)的荷載值為其單樁豎向抗壓極限承載力實(shí)測值即3 240 kN、3 240 kN、3 420 kN；C2加載至3 600 kN，樁頂位移量為15.51 mm，U-δ曲線未發(fā)生明顯陡降。因此，確定C2的單樁豎向抗拔極限承載力實(shí)測值均達(dá)到3 600 kN。

圖6 單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)(C1、C2)

5 結(jié)語

為了提高地基承載力，天津某酒店項(xiàng)目擬采用樁基礎(chǔ)，通過低應(yīng)變法、靜載法對試樁工程的完整性和承載力進(jìn)行檢測，結(jié)果表明：樁身完整性為完整均為Ⅰ類樁，試樁A、試樁B的單樁豎向抗壓極限承載力實(shí)測值分別達(dá)到10 500 kN、5 400 kN；試樁C四根樁的單樁豎向抗拔極限承載力實(shí)測值分別為3 240 kN、3 600 kN、3 240 kN、3 420 kN，四根樁單樁豎向抗拔極限承載力實(shí)測值的平均值和極差與平均值的比值分別為3 375 kN、10.67%，根據(jù)規(guī)范要求可取平均值3 375 kN為樁C的單樁豎向抗拔極限承載力值。