高峰 辛亮

摘 要：文章以實(shí)際工程為例，該地鐵車(chē)站地下水位較高，在基坑開(kāi)挖前需對(duì)基坑底部的抗拔樁進(jìn)行抗拔承載力進(jìn)行試驗(yàn)，因基坑未開(kāi)挖，采用將基坑底部的抗拔樁接長(zhǎng)至基坑頂面，在考慮接長(zhǎng)樁自重荷載及側(cè)摩阻力的情況下，對(duì)試驗(yàn)抗拔樁進(jìn)行抗拔承載力試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示樁基抗拔承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：深開(kāi)挖 抗拔樁 承載力

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，城市地下軌道交通的建設(shè)高速增長(zhǎng)。在地鐵建設(shè)過(guò)程中，要關(guān)注地下高水位帶來(lái)的抗浮問(wèn)題，這在地鐵車(chē)站的建設(shè)過(guò)程中尤為重要。從目前公開(kāi)的資料來(lái)看，對(duì)深基坑底部抗拔樁承載力現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)較少，特別是在地下水位較高的地區(qū)。文章通過(guò)對(duì)某地鐵車(chē)站深基坑抗拔承載力的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，進(jìn)行工程試樁，為設(shè)計(jì)調(diào)整提供依據(jù)。

1.工程概況

某地鐵車(chē)站為約254m（長(zhǎng)）×38～30.4m（寬）的地下車(chē)站，車(chē)站主體結(jié)構(gòu)基坑標(biāo)準(zhǔn)段開(kāi)挖深度為26.5m，端頭基坑開(kāi)挖深度為30.0m，此車(chē)站臨海，其中心距海邊僅160m，場(chǎng)區(qū)位于填海區(qū)，地面高程小于4m，地下水位較高，勘察期水位埋深達(dá)到了0.7～5.3m，標(biāo)高為1.78～3.29m。其地下水主要為第四系孔隙水，由于受到地表水補(bǔ)給的關(guān)系，基坑開(kāi)挖的砂類(lèi)土中存在一定的承壓水層，車(chē)站范圍內(nèi)存在地面沉降等不良地質(zhì)作用。

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)共設(shè)置107根φ1000mm鋼筋混凝土抗拔樁，其中43根兼做格構(gòu)柱基礎(chǔ)樁的抗拔樁，各抗拔樁樁長(zhǎng)均為20m。為確保成樁質(zhì)量，驗(yàn)證基樁抗拔力是否滿足設(shè)計(jì)要求，在大面積施工前進(jìn)行試樁。選擇在基坑的小里程端頭進(jìn)行工程試樁，樁端在地面以下27m，樁長(zhǎng)20m，此次抗拔力檢測(cè)屬于工程開(kāi)始前的驗(yàn)證試驗(yàn)，基坑尚未開(kāi)挖。

抗拔樁試樁工程材料及參數(shù)與施工圖設(shè)計(jì)一致，本次試樁采用旋挖鉆施工工藝，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，主筋采用HRB400鋼筋（Ф22mm、36根），箍筋采用HPB300鋼筋。

其工程地質(zhì)概況主要如下：

（1）人工填土層（Q4ml）層厚1.0～10.9m，平均層厚3.46m。

（2）第四系全新統(tǒng)海陸相交互沉積層（Q4mc）：（1）淤泥（Q 4mc）、（1）1-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，黏土（Q4mc）、（1）2-2粉質(zhì)黏土、黏土（Q4mc）、（1）2-3粉質(zhì)黏土、黏土（Q 4mc）、（2）1-1粉砂（Q4mc）、（2）1-2粉砂（Q4mc）、（2）3-2中砂（Q4mc）、（2）3 - 3中砂（Q 4 m c）、（2）3-4中砂（Q4mc）、（2）4-4粗砂（Q4mc）。

2.試驗(yàn)方法

2.1方法選擇

目前用來(lái)對(duì)基樁進(jìn)行抗拔承載力測(cè)試的主要有自平衡法和反力法。自平衡法工藝先進(jìn)，節(jié)約場(chǎng)地，但是對(duì)荷載箱及現(xiàn)場(chǎng)要求嚴(yán)格設(shè)備屬于一次性投入，不可重復(fù)利用單根試樁檢測(cè)費(fèi)較高。反力法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)要求不高，且反力支墩、加壓裝置可在別的站點(diǎn)試樁檢測(cè)時(shí)重復(fù)利用，檢測(cè)費(fèi)用較低，最終試驗(yàn)方法選定為反力法。

抗拔樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為基底以下20m，基坑未開(kāi)挖前無(wú)法對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，故將原設(shè)計(jì)20m實(shí)樁加長(zhǎng)至47m到基坑頂面。47m長(zhǎng)樁由27m長(zhǎng)的加長(zhǎng)樁和20m長(zhǎng)的工程樁組成。其中，20m工程樁設(shè)計(jì)單樁承載力特征值1210kN，27m長(zhǎng)加長(zhǎng)樁混凝土自重530kN，根據(jù)各地層性質(zhì)計(jì)算27m長(zhǎng)加長(zhǎng)樁摩阻力1316kN。

對(duì)3根47m長(zhǎng)的抗拔樁試樁進(jìn)行單樁豎向抗拔靜荷載試驗(yàn)，樁號(hào)分別為8-3#、9-3#、17-3#，設(shè)計(jì)抗拔承載力為1210kN，故試驗(yàn)荷載為1210kN×2+530kN+1316kN = 4266kN。試驗(yàn)結(jié)果可用于判斷3根工程樁的抗拔樁承載力是否符合設(shè)計(jì)要求。

為避免樁身鋼筋斷裂終止試驗(yàn)，47m長(zhǎng)樁需采用36 C22的主筋。在鋼筋籠綁扎時(shí)，盡量使靠近反力支墩兩邊的鋼筋較密，需至少保證抗拔試驗(yàn)時(shí)主梁（主梁寬度50cm）兩側(cè)能各有16根鋼筋。樁設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。2.2加載裝置

本次試驗(yàn)按《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 340-2015）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。加載裝置采用4臺(tái)200t千斤頂，4臺(tái)千斤頂分別放在貝雷梁的下面，千斤頂作用力與主梁，通過(guò)兩頭頂升的方式對(duì)樁施加上拔荷載。在樁的正上方，主梁的上面放置鋼架枕頭，樁身的鋼筋利用錨固裝置或焊接方式通過(guò)精軋螺紋鋼與鋼架枕頭連接。千斤頂對(duì)貝雷梁兩端施加頂力，通過(guò)貝雷梁中部連接的精軋螺紋鋼對(duì)該樁施加上拔荷載。垂直抗拔靜反力裝置如圖1所示。

圖1中：1-焊接；2-測(cè)試樁；3-反力支墩；4-主梁；5-墊塊。

2.3測(cè)量設(shè)備

抗拔荷載值通過(guò)油泵的壓力表進(jìn)行控制，在樁頂兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安置4塊百分表，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)定樁體上拔量。

2.4加載方式

加載裝置采用油壓千斤頂，4個(gè)千斤頂分別放在反力支墩的上面、主梁的下面，千斤頂頂主梁，運(yùn)用“抬”的形式對(duì)樁施加上拔荷載。在樁的正上方，主梁的上面放置鋼架枕頭，樁身的鋼筋利用錨固裝置或焊接方式通過(guò)螺桿與鋼架枕頭連接。千斤頂頂鋼架枕頭，通過(guò)連接的螺桿對(duì)樁施加上拔荷載。

檢測(cè)每一級(jí)的荷載增量按試驗(yàn)荷載4266kN的10%確定，僅第一級(jí)荷載量是分級(jí)荷載的2倍，加荷順序?yàn)椋?→854→1281→1708→21 35→2562→2985→3416→3943→4266（kN），共分10級(jí)；卸荷量每級(jí)為分級(jí)荷載的2倍，卸荷順序?yàn)椋?266→3416→2562→1708→854→0（kN），共分5級(jí)。

2.5測(cè)讀時(shí)間

（1）加載：每次加載后測(cè)讀時(shí)間為：第5min、15min、30min、45min、60min測(cè)讀樁上拔量，以后每隔30min測(cè)讀一次，

（2）受檢樁上拔量相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每1h內(nèi)的樁頂上拔量≤0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（由1.5h內(nèi)的上拔量觀測(cè)值計(jì)算）。

（3）當(dāng)樁頂上拔量速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，此時(shí)需要再施加一下級(jí)荷載。

（4）卸載：每級(jí)荷載維持1h，按第5min、15min、30min、60min測(cè)讀樁頂上拔量，當(dāng)卸載至零的時(shí)候，此時(shí)對(duì)樁頂殘余上拔量進(jìn)行測(cè)度，維持時(shí)間要保持在3h，需注意的是，測(cè)讀時(shí)間按順序?yàn)榈?min、15min、30min，以后每隔30min測(cè)讀一次。

（5）試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)觀察樁身混凝土開(kāi)裂情況。

2.6被迫終止加載

（1）要是出現(xiàn)加載系統(tǒng)漏油、反力支墩下沉等情況，無(wú)法施加荷載。

（2）已達(dá)了加載反力裝置的最大試驗(yàn)荷載。

2.7終止加載條件

（1）在某級(jí)荷載作用下，樁頂上拔量大于前一級(jí)荷載作用下上拔量的5倍，且累計(jì)上拔量大于15mm。

（2）當(dāng)達(dá)不到極限荷載，已達(dá)到最大試驗(yàn)荷載，頂上拔量速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

（3）按鋼筋抗拉強(qiáng)度控制，樁頂上拔荷載達(dá)到鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍。

（4）按樁頂上拔量控制，當(dāng)累計(jì)樁頂上拔量大于100mm。

3.試驗(yàn)結(jié)果

（1）8-3#樁試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)8-3#樁測(cè)試結(jié)果可知，當(dāng)試驗(yàn)加載至4266kN時(shí)，上拔量為11.72mm，卸載回彈量為0.95mm。在整個(gè)加載過(guò)程中，隆起量變化均勻，沒(méi)有明顯變陡或曲線尾部明顯彎曲，未出現(xiàn)《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 340-2015）第14.3.5條和第14.3.6條第1、3、4款情況。

（2）9-3#樁試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)9 -3 #樁試驗(yàn)結(jié)果可知，試驗(yàn)加載至4266kN時(shí)，上拔量為11.12mm，卸載回彈量為2.54mm在整個(gè)加載過(guò)程中，隆起量變化均勻，無(wú)明顯變陡，沒(méi)有明顯變陡或曲線尾部明顯彎曲，未出現(xiàn)《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 340-2015）第14.3.5條和第14.3.6條第1、3、4款情況。

（3）17-3#樁試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)17-3#樁試驗(yàn)結(jié)果可知，試驗(yàn)加載至4266kN時(shí)，上拔量為8.14mm，卸載回彈量為0.82mm。在整個(gè)加載過(guò)程中，隆起量變化均勻，無(wú)明顯變陡，沒(méi)有明顯變陡或曲線尾部明顯彎曲，未出現(xiàn)《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 340-2015）第14.3.5條和第14.3.6條第1、3、4款情況。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本次對(duì)某地鐵車(chē)站深基坑底部抗拔樁抗拔承載力試驗(yàn)，將基坑底部的抗拔樁接長(zhǎng)至基坑頂面，完成深基坑開(kāi)挖前抗拔樁抗拔承載力試驗(yàn)，確保工程樁的正常進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明，3根試樁根據(jù)《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 340-2015）第14.4.2條第4款規(guī)定，樁體豎向抗拔極限承載力大于及等于最大試驗(yàn)荷載值。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ 340-2015，建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版，2015.

[2]郝.深基坑開(kāi)挖時(shí)抗拔樁承載力及變形特性研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)， 2018， 14 （S2）： 673-678.