高同礦，崔笛，曾輝

（中鐵十四局集團(tuán)大盾構(gòu)工程有限公司，南京210000）

1 引言

目前，鉆孔灌注樁在我國樁基工程中大量應(yīng)用，然而富水地層由于其高滲透性的地質(zhì)條件，將鉆孔灌注樁作為抗拔樁設(shè)計(jì)，為樁基礎(chǔ)理論研究和工程實(shí)際應(yīng)用帶來了巨大的挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)時(shí)難以做到兼顧經(jīng)濟(jì)與合理【1】。一些工程在設(shè)計(jì)時(shí)過高估算了鉆孔灌注樁豎向抗拔承載力，導(dǎo)致工程安全隱患問題較多，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)一系列工程事故【2】；更多的工程會(huì)采取保守設(shè)計(jì)來估算承載力，這就導(dǎo)致工程造價(jià)過高，極大地浪費(fèi)了工程成本【3】。因此，開展富水地層鉆孔灌注樁抗拔承載特性研究，有助于為今后富水地層鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)提供參考并節(jié)約工程成本【4】。

2 工程概況

本試驗(yàn)依托工程為南通市軌道交通2號(hào)線一期土建施工03標(biāo)火車站。南通火車站為南通市城市軌道交通2號(hào)線一期工程的第2座車站，位于寧啟鐵路股道北側(cè)地塊內(nèi)（順達(dá)路以南與安達(dá)路以北），南北向敷設(shè)，為地下3層島式站。車站全長約225.2m，車站主體標(biāo)準(zhǔn)段基坑深約23.8m，基坑寬約24.3m；小里程盾構(gòu)井段基坑深約25.1m，大里程盾構(gòu)井段基坑深約25.1m，基坑寬約28.4m。鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)樁徑為1m，樁長為30m，共計(jì)115根（工程樁74根，立柱樁41根）。采用HRB400、HPB300鋼筋，混凝土采用水下C35。

3 豎向抗拔靜載試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)原理

南通富水地層鉆孔灌注樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)裝置分為靜載反力裝置、加載裝置、位移觀測(cè)裝置。靜載反力裝置采用天然地基提供支座反力。加載裝置采用JCQ-503B型靜載測(cè)試儀。加載系統(tǒng)采用2臺(tái)500t千斤頂加載。位移觀測(cè)裝置采用4個(gè)量程為50mm的位移傳感器進(jìn)行測(cè)量，安裝在樁頂往下40cm處，均固定于基準(zhǔn)梁，基準(zhǔn)梁在獨(dú)立的基準(zhǔn)樁上安裝。

本試驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)試南通富水地層鉆孔灌注樁豎向抗拔極限承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)按JGJ 106—2014《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定進(jìn)行。

本試驗(yàn)選取KBZ-25和KBZ-26 2根樁進(jìn)行試驗(yàn)，樁徑1 000mm，樁長30m，持力層為砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土，混凝土強(qiáng)度C35。

3.2 試驗(yàn)步驟

1）按照慢速維持荷載法進(jìn)行試驗(yàn)。

2）每個(gè)等級(jí)的荷載是估算極限荷載的1/10，第1個(gè)等級(jí)的荷載是分級(jí)荷載的2倍。

3）每 級(jí) 加 載 后，在 第5min、15min、30min、45min、60min各測(cè)量讀數(shù)1次后，之后每30min測(cè)量讀數(shù)1次。

4）樁頂上拔量不超過0.1mm/h，并連續(xù)出現(xiàn)2次（從施加分級(jí)荷載后第30min開始，按1.5h連續(xù)3次每30min的上拔觀測(cè)值計(jì)算），即可加載下一級(jí)。

5）發(fā)生以下情況之一時(shí)，可以終止加載：

（1）某級(jí)荷載作用下的樁頂上拔量大于前一級(jí)上拔荷載作用下的上拔量5倍；

（2）當(dāng)樁頂累計(jì)上拔量超過100mm時(shí)；

（3）鋼筋應(yīng)力達(dá)到鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值或某根鋼筋拉斷。

（4）達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大上拔荷載值。

6）保持每個(gè)等級(jí)的荷載1h，對(duì)樁頂上拔量在第15min、30min、60min進(jìn)行測(cè)量讀數(shù)后，可以卸下一等級(jí)的荷載。卸載至零后，對(duì)樁頂殘余上拔量進(jìn)行測(cè)量讀數(shù)并保持3h，測(cè)量讀數(shù)時(shí)間為第15min、30min，之后每30min測(cè)量讀數(shù)1次【5】。

4 抗拔承載特性分析

4.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

南通富水地層鉆孔灌注樁KBZ-25、KBZ-26 2根試驗(yàn)樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于表1和表2。

表1 KBZ-25樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

表2 KBZ-26樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

為了更加直觀地分析研究南通富水地層鉆孔灌注樁抗拔承載特性的規(guī)律，繪制KBZ-25和KBZ-26試驗(yàn)樁的樁頂沉降與樁頂荷載關(guān)系圖（Q-s曲線）、樁頂沉降與歷時(shí)關(guān)系圖（s-lgt曲線），如圖1～圖4所示。

圖1 Q-s曲線（KBZ-25樁）

圖2 s-lgt曲線（KBZ-25樁）

圖3 Q-s曲線（KBZ-26樁）

4.2 承載特性研究

圖4 s-lgt曲線（KBZ-26樁）

根據(jù)KBZ-25和KBZ-26鉆孔灌注樁試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的Q-s和s-lgt曲線，成果匯總?cè)绫?所示。

表3 試驗(yàn)成果匯總表

分析南通富水地層鉆孔灌注樁Q-s和s-lgt曲線（圖1～圖4），可以得出以下結(jié)論：

由圖1可以看出，對(duì)于KBZ-25樁，在前3級(jí)荷載（762～1 534kN）作用下，Q-s曲線變化緩慢，基本呈一條傾斜直線，即位移量與加載量之間基本呈線性關(guān)系；加載到第9級(jí)荷載3 810kN的過程中，斜率逐漸增大，沒有明顯劇烈變化的時(shí)段，可以得出KBZ-25樁單樁豎向抗拔極限承載力值為3 810kN。

由圖3可以看出，對(duì)于KBZ-26樁，在前4級(jí)荷載（762～1 905kN）作用下，Q-s曲線曲線變化緩慢，基本呈一條傾斜直線，即位移量與加載量之間基本呈線性關(guān)系；加載到第9級(jí)荷載3 810kN的過程中，斜率逐漸增大，沒有明顯劇烈變化的時(shí)段，可以得出KBZ-26樁單樁豎向抗拔極限承載力值為3 810kN。

分析圖2可得，對(duì)于KBZ-25樁，按規(guī)定荷載級(jí)別加載到第1級(jí)荷載762kN時(shí)，樁頂累計(jì)上拔量為0.53mm；加載到第3級(jí)荷載1 524kN時(shí)，樁頂累計(jì)上拔量為1.89mm；繼續(xù)加載到第9級(jí)荷載3 810kN（抗拔極限承載力）時(shí)，樁頂累計(jì)上拔量為16.08mm。卸載后測(cè)得樁頂回彈量為9.42mm，樁頂殘余上拔量為6.66mm。

分析圖4可得，對(duì)于KBZ-26樁，按規(guī)定荷載級(jí)別加載到第1級(jí)荷載762kN時(shí)，樁頂累計(jì)上拔量為0.46mm；加載到第3級(jí)荷載1 524kN時(shí)，樁頂累計(jì)上拔量為1.13mm；繼續(xù)加載到第9級(jí)荷載3 810kN（抗拔極限承載力）時(shí)，樁頂累計(jì)上拔量為13.43mm。卸載后測(cè)得樁頂回彈量為6.89mm，樁頂殘余上拔量為6.54mm。

進(jìn)一步分析知，當(dāng)荷載集中在762～1 905kN，即上拔量與加載量之間基本呈線性關(guān)系時(shí)，s-lgt曲線接近為一條直線，且樁頂沉降數(shù)值較小，表明前4級(jí)加載隨著歷時(shí)的增加，樁頂累計(jì)沉降基本保持穩(wěn)定。

當(dāng)荷載持續(xù)增加直至抗拔極限承載力時(shí)，s-lgt曲線變化幅度開始增加，接近為一條傾斜的直線，這一階段樁頂沉降數(shù)值較大，逐漸接近最大位移量，少部分樁沉降出現(xiàn)回彈現(xiàn)象。當(dāng)加載到第9級(jí)，即達(dá)到抗拔極限承載力值3 810kN時(shí)，KBZ-25樁和KBZ-26樁的s-lgt曲線均達(dá)到峰值，且變化幅度較其他級(jí)數(shù)更為劇烈。

5 結(jié)語

本文對(duì)南通富水地層鉆孔灌注樁抗拔承載特性做了較為全面的研究。本文研究針對(duì)高滲透富水地層，對(duì)鉆孔灌注樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)做了詳細(xì)介紹，分析了富水地層鉆孔灌注樁樁頂沉降和荷載以及時(shí)間的關(guān)系，研究了富水地層鉆孔灌注樁抗拔承載特性，有助于為今后富水地層鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)提供參考。