徐 笛

(南通市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南通 226001)

0 引言

高層建筑基礎(chǔ)部分的造價(jià)在整個(gè)建筑物投資中占據(jù)了較大的比例，而樁基礎(chǔ)往往又是高層建筑結(jié)構(gòu)采用最廣泛的地基加固形式，樁基的力學(xué)特性對(duì)于整體建筑物的結(jié)構(gòu)安全、質(zhì)量控制和投資管理等起著舉足輕重的作用[1-3]。本文結(jié)合某即將開(kāi)工的高層住宅項(xiàng)目，以其中兩根預(yù)應(yīng)力管樁為試驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁頂沉降量與荷載對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線及單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁沉降與時(shí)間對(duì)數(shù)關(guān)系曲線，分析曲線推導(dǎo)出各樁的最終沉降和極限承載力，為樁基設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供依據(jù)[4-6]。

1 工程地質(zhì)概況

工程擬建場(chǎng)地屬于長(zhǎng)江下游沖積平原區(qū)新三角平原，成陸時(shí)間較晚，場(chǎng)地地貌單一，主要覆蓋第四紀(jì)松散沉淀積物，地質(zhì)工程勘察院提供的工程勘察地質(zhì)資料如表1所示?？辈煸航ㄗh以⑤-2層和⑨-2層土為樁端持力層，設(shè)計(jì)人員以此確定樁基方案，并估算出預(yù)應(yīng)力管樁(樁徑600 mm)的單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，詳見(jiàn)表2。

表1 地基土評(píng)價(jià)表

表2 單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值估算表

2 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)

單樁抗壓靜載試驗(yàn)是公認(rèn)的檢測(cè)基樁豎向抗壓承載力最直觀、最可靠的傳統(tǒng)方法。本文以6號(hào)樓SZ3和SZ8為試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)研究。樁型：預(yù)應(yīng)力管樁；樁長(zhǎng)：49 m；樁規(guī)格：φ600 mm；樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C80；樁端巖土層：⑨-2層粉砂；樁頂絕對(duì)標(biāo)高：2 m(±0.000相當(dāng)于85國(guó)家高程4.500 m)；擬加最大試驗(yàn)荷載：6 500 kN。試驗(yàn)環(huán)境：室外、常溫，周圍無(wú)強(qiáng)振動(dòng)、無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾。

2.1 試驗(yàn)裝置

常用的加載裝置有千斤頂、靜力荷載測(cè)試儀、油壓傳感器和位移傳感器等。抗壓試驗(yàn)加載裝置為9 000 kN靜載試驗(yàn)反力架1套，采用2只QF-630T-20b千斤頂(配套油壓傳感器)并聯(lián)加壓?；鶞?zhǔn)梁采用兩根長(zhǎng)6.0 m的φ60鋼管，對(duì)稱安置在試樁兩側(cè)。試樁端部對(duì)稱安置4個(gè)沉降測(cè)點(diǎn)，用磁性表座將量程為50 mm位移傳感器固定在基準(zhǔn)梁上，具體裝置見(jiàn)圖1[7]。

2.2 試驗(yàn)原理及方法

單樁靜載荷試驗(yàn)是通過(guò)測(cè)定樁頂在不同的受荷狀態(tài)下的變形參數(shù)、特征，即樁受荷情況下的應(yīng)力—應(yīng)變曲線，采用一定的方法(規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定的)分析、評(píng)價(jià)樁的承載力水平[8]。

本次抗壓加載采用慢速維持荷載法，即逐級(jí)加載，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，加下一級(jí)荷載，直到要求極限為止，然后跳級(jí)卸載至零。所謂“沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)”是指每1 h的沉降量不超過(guò)0.1 mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次(由1.5 h內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)3次觀測(cè)值計(jì)算)時(shí)，認(rèn)為已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。試驗(yàn)具體按JGJ 106—2014建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范中有關(guān)要求進(jìn)行。

分級(jí)荷載宜為預(yù)估極限載荷的1/10，第一級(jí)可按2倍分級(jí)荷載加載。每級(jí)加載后間隔5 min,10 min,15 min各測(cè)讀一次沉降，以后每隔15 min讀一次，累計(jì)1 h后每隔30 min測(cè)讀一次，每次測(cè)讀值記入試驗(yàn)記錄表。當(dāng)某級(jí)荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的5倍，或樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的2倍，且經(jīng)24 h尚未達(dá)到“沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)”時(shí)，終止加載。每級(jí)卸載值為加載值的2倍，卸載后隔15 min測(cè)讀一次沉降，讀兩次后隔30 min再讀一次，即可卸下一級(jí)荷載。全部卸載后，隔3 h再讀一次。加、卸載時(shí)應(yīng)使荷載傳遞均勻、連續(xù)、無(wú)沖擊，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%[9，10]。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 豎向抗壓靜載結(jié)果

SZ3樁試驗(yàn)歷時(shí)2 130 min。當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至6 050 kN時(shí)，經(jīng)240 min觀測(cè)，樁頂本級(jí)沉降量為4.97 mm，累計(jì)沉降量為26.65 mm，當(dāng)加載至6 500 kN時(shí)，經(jīng)120 min觀測(cè)，樁頂本級(jí)沉降量為3.35 mm，累計(jì)沉降量為30.00 mm，遂終止加載。經(jīng)過(guò)6次分級(jí)卸載后，測(cè)得該樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)最終累計(jì)沉降量為2.88 mm。

SZ8樁試驗(yàn)歷時(shí)2 460 min。當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至6 050 kN時(shí)，經(jīng)240 min觀測(cè)，樁頂本級(jí)沉降量為8.01 mm，累計(jì)沉降量為32.05 mm，當(dāng)加載至6 500 kN時(shí)，經(jīng)570 min觀測(cè)，樁頂本級(jí)沉降量為10.73 mm，累計(jì)沉降量為42.78 mm，遂終止加載。經(jīng)過(guò)6次分級(jí)卸載后，測(cè)得該樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)最終累計(jì)沉降量為16.29 mm。

3.2 試驗(yàn)關(guān)系曲線

根據(jù)試驗(yàn)樁抗壓試驗(yàn)過(guò)程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分別繪制SZ3樁、SZ8樁的樁頂沉降量與荷載對(duì)應(yīng)關(guān)系Q—s曲線、SZ3樁、SZ8樁的樁頂沉降量與時(shí)間對(duì)數(shù)關(guān)系s—lgt曲線，如圖2～圖5所示。

3.3 試驗(yàn)分析意見(jiàn)及結(jié)論

SZ3樁、SZ8樁的樁頂沉降量與荷載對(duì)應(yīng)關(guān)系Q—s曲線均未出現(xiàn)陡降，加載6 500 kN時(shí)的樁頂沉降量與時(shí)間對(duì)數(shù)關(guān)系s—lgt曲線，尾部均未出現(xiàn)明顯下彎，SZ3樁本級(jí)荷載(6 500 kN)下的沉降量小于40 mm，兩樁的單樁豎向抗壓承載力均已達(dá)到設(shè)計(jì)要求而終止加載。根據(jù)JGJ 106—2014建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范第4.4.2條文規(guī)定，兩樁的豎向抗壓極限承載力取最大試驗(yàn)荷載值(6 500 kN)，試驗(yàn)成果見(jiàn)表3。

表3 單樁豎向靜載試驗(yàn)成果匯總表

序號(hào)樁號(hào)樁徑mm最終加載kN沉降量/mm累計(jì)殘余最大回彈量mm回彈率/%極限承載力kN1SZ36006 50030.002.8827.1290.406 5002SZ86006 50042.7816.2926.4961.926 500

4 結(jié)語(yǔ)

本次試驗(yàn)的預(yù)應(yīng)力管樁是以地勘資料建議的樁端持力層設(shè)計(jì)的，通過(guò)單樁抗壓靜載試驗(yàn)，可以較為準(zhǔn)確地確定單樁豎向抗壓承載力極限值。在實(shí)際工程的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)單樁抗壓靜載試驗(yàn)，進(jìn)一步結(jié)合建筑物上部的荷載，在充分考慮樁、土、筏板之間共同作用下，通過(guò)方案比選和優(yōu)化，確定更為經(jīng)濟(jì)合理的樁端持力層、樁長(zhǎng)、樁徑、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、筏板及配筋等樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，更大發(fā)揮樁自身固有的極限承載能力，加大土的分擔(dān)比，提高群樁效率，從而在保證建筑物安全的前提下合理控制成本，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。