王 威 王衛(wèi)紅 王昊杰 郭利宏

(山西華晉巖土工程勘察有限公司，山西 太原 030021)

在我國(guó)國(guó)內(nèi)強(qiáng)夯地基處理是一項(xiàng)技術(shù)比較成熟的地基處理施工工藝。強(qiáng)夯施工在地基處理方面優(yōu)勢(shì)特別突出，有用料少、造價(jià)低、加固效果好、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

對(duì)承載力和沉降變形要求比較高的工民建筑工程，預(yù)制鋼筋混凝土方樁不失為一項(xiàng)優(yōu)先的選擇。預(yù)制鋼筋混凝土方樁具有集中預(yù)制、批量生產(chǎn)，質(zhì)量可控，承受荷載能力強(qiáng)，沉降變形小等特點(diǎn)。

本文所涉及的地基處理工程，正是考慮二者地基處理方法優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，提高地基整體承載力。但在施工過(guò)程中，單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)預(yù)制鋼筋混凝土方樁極限承載力時(shí)，發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)夯施工前后，預(yù)制鋼筋混凝土方樁極限承載力不升反降的現(xiàn)象。

1 工程實(shí)例

1.1 工程概況

某化工類地基處理項(xiàng)目，采用強(qiáng)夯地基處理方法，夯擊能5 000 kN·m，強(qiáng)夯有效加固深度不小于7 m，地基承載力特征值250 kPa。在場(chǎng)地強(qiáng)夯后，進(jìn)行樁基施工，基樁工程樁選用預(yù)制鋼筋混凝土方樁，樁長(zhǎng)16 m，有效樁長(zhǎng)15.2 m，樁邊長(zhǎng)400 mm，樁身混凝土等級(jí)為C45，錘擊沉樁，樁端持力層為第⑤層、第⑤-1層或第⑤-2層土，樁端(不含樁尖)進(jìn)入持力層不小于1.0 m。在地基強(qiáng)夯前后，均對(duì)預(yù)制鋼筋混凝土方樁進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，求得方樁單樁豎向抗壓極限承載力值(見(jiàn)圖1)。

1.2 地質(zhì)概況

地下水類型為孔隙潛水，主要賦存于粉砂和粉土層中，平均水位位于地面標(biāo)高下6 m處。一年中地下水最高水位出現(xiàn)在3月～5月，最低水位出現(xiàn)在8月～10月。

1.3 檢測(cè)設(shè)備

檢測(cè)設(shè)備是由武漢巖土星科技開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)的PDS-JY無(wú)線靜載荷儀器，控制參數(shù)220 V(380 V)/10 A，控制精度±5.0%，其量程0 MPa～63 MPa，精度0.5%，量程50 mm/100 mm(單次)，環(huán)境溫度-20 ℃～40 ℃可連續(xù)工作，電源220 V(380 V)±10%，功率不大于5 W。

2 靜載試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)分析

2.1 靜載試驗(yàn)方法

根據(jù)建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范的要求，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)應(yīng)采用慢速維持載荷法[1]。強(qiáng)夯前后試樁靜載荷試驗(yàn)加載均采用慢速維持載荷法，試驗(yàn)樁加載至基樁檢測(cè)規(guī)范規(guī)定的終止加載的情況為止。

2.2 數(shù)據(jù)分析

強(qiáng)夯前靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 強(qiáng)夯前單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

3組單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)最大加載值均為2 640 kN，載荷試驗(yàn)以樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載作用下的沉降量的5倍，且樁頂總沉降量超過(guò)40 mm的形式結(jié)束，Q—s曲線屬于陡降型。對(duì)于陡降型Q—s曲線，應(yīng)取其發(fā)生明顯陡降的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值，故強(qiáng)夯前試樁的單樁豎向抗壓承載力極限值為2 420 kN。

強(qiáng)夯后靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 強(qiáng)夯后單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

3組單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)最大加載值分別為2 904 kN,2 541 kN，載荷試驗(yàn)?zāi)芊€(wěn)定結(jié)束，試驗(yàn)達(dá)到總沉降量大于60 mm后停止試驗(yàn)。對(duì)于緩變型Q—s曲線，取s=40 mm對(duì)應(yīng)的荷載值，即2 541 kN,2 044 kN和1 953 kN。三者的算數(shù)平均值等于2 179 kN，極差不超過(guò)平均值的30%，故強(qiáng)夯后試樁的單樁豎向抗壓承載力極限值2 179 kN。

強(qiáng)夯前后，靜載試驗(yàn)Q—s曲線形態(tài)由陡降型變成了緩變型；試驗(yàn)終止時(shí)加載平均值由2 640 kN提高到2 662 kN，強(qiáng)夯處理對(duì)試驗(yàn)加載最大值有輕微提高；單樁豎向抗壓極限承載力由2 420 kN下降到2 179 kN，基樁單樁豎向抗壓極限承載力值降低10%(見(jiàn)表3)。

表3 強(qiáng)夯前后單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

3 靜載試驗(yàn)問(wèn)題分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)夯檢測(cè)結(jié)果，處理后地基承載力、土的強(qiáng)度和變形指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。按照設(shè)計(jì)理念，場(chǎng)地在強(qiáng)夯后地基承載力得到了提高的同時(shí)，基樁的單樁豎向抗壓極限承載力理應(yīng)亦有所提高，而實(shí)際試驗(yàn)卻得到了相反的結(jié)果。產(chǎn)生這種原因，筆者的分析如下：

1)強(qiáng)夯前，場(chǎng)地地下水水位位于地面標(biāo)高下6 m處；強(qiáng)夯期間(地面夯沉量1 m)，場(chǎng)地地下水水位抬升2 m，位于地面標(biāo)高下3 m。本場(chǎng)地在強(qiáng)夯處理完15 d后進(jìn)行地基檢測(cè)[2]，強(qiáng)夯地基檢測(cè)結(jié)束后隨即進(jìn)行樁基施工。在樁基施工過(guò)程中，部分樁基有地下水涌出現(xiàn)象，同時(shí)，臨近的其他區(qū)域仍在強(qiáng)夯施工，本場(chǎng)地水位基本維持在地面標(biāo)高下3 m位置。地基處理和樁基施工中，水位的抬升及上涌，必然導(dǎo)致土體上涌，使得土的休止期延長(zhǎng)。

2)強(qiáng)夯后的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)是在群樁施工完10 d后進(jìn)行[1]，此時(shí)場(chǎng)地地下水水位位于地面標(biāo)高下4 m處，與此同時(shí)，臨近區(qū)域仍有部分強(qiáng)夯機(jī)具施工。在靜載試驗(yàn)期間，土體處于超孔隙水壓力降低、地下水水位逐漸往正常水位降落的過(guò)程中，土體的重新固結(jié)，樁身與樁周土位移量不一致產(chǎn)生負(fù)摩擦阻力，導(dǎo)致樁的抗壓極限承載力有所下降[3]。

3)隨著休止時(shí)間的增加，土體重新固結(jié)，土體強(qiáng)度逐漸恢復(fù)提高，樁的承載力也會(huì)逐漸增加。根據(jù)大量資料表明，樁的承載力時(shí)間效應(yīng)可以使樁的承載力比初始值增長(zhǎng)40%～400%[1]。在本場(chǎng)地施工后期，水位達(dá)到正常水平時(shí)，對(duì)工程樁進(jìn)行了高應(yīng)變檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，工程樁豎向抗壓極限承載力均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的2 420 kN。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范要求，承載力檢測(cè)時(shí)的粉土休止時(shí)間不少于10 d。在實(shí)際工程施工中，由于受到總工期的限制、趕工期等因素的影響，檢測(cè)休止時(shí)間選擇規(guī)范規(guī)定的最少時(shí)間。本工程強(qiáng)夯后的樁基極限承載力檢測(cè)正是受到上述因素的影響，雖滿足規(guī)范中最少休止時(shí)間的要求，但實(shí)際土體仍處于水位高、孔隙水壓大、重新固結(jié)程度不高的狀況。在工程樁的驗(yàn)收試驗(yàn)中，特別是給設(shè)計(jì)單位提供設(shè)計(jì)依據(jù)的試樁試驗(yàn)，單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)應(yīng)盡量安排在地下水水位回歸正常高程、土體重新固結(jié)基本完成之后進(jìn)行。若工期緊，選擇最低休止時(shí)間檢測(cè)，建議將檢測(cè)值增加10%，用來(lái)確定類似本文場(chǎng)地完整土體中樁基的承載力。