胡長友，王西榮，桑多林

(安徽省地質(zhì)實驗研究所，安徽合肥 230001)

0 引言

某建設工程項目，因建筑場地和地基的復雜程度及工程重要性判定工程勘察等級為甲級，項目建設前的基樁設計與施工方案的確定尚無基礎性的實驗數(shù)據(jù)支撐，基樁承載力試驗工作顯得尤為重要。設計單位認為，該工程場地在進行基樁施工前，必須打試樁，并進行基樁承載力檢測，以準確確定基樁極限承載力值，為設計單位提供依據(jù)。

1 工程概況

依據(jù)該項目巖土工程地質(zhì)勘察報告(詳勘)，此項目通過一般孔、控制孔、靜力觸探孔施工，采取了原狀土樣、巖石樣、水樣，進行了現(xiàn)場標準貫入試驗、場地波速試驗，同時對各勘察鉆孔進行了高程與定位測量等工作，并通過對現(xiàn)場原位測試及室內(nèi)巖土實驗資料綜合分析給出了相關基樁及地層的有關參數(shù)。本場地的工程地質(zhì)分層情況由上至下依次為①層雜填土；②層黏土；②層黏土；③層粉質(zhì)黏土夾粉土；④層強風化泥質(zhì)砂巖；⑤層中等風化泥質(zhì)砂巖。各土層具體特征見表1。

表1 工程地質(zhì)分層表Tabel 1.Stratification of engineering geology

該工程基樁設計擬采用機械鉆孔混凝土灌注樁，樁端持力層為第⑤層（中風化泥質(zhì)砂巖）。為準確掌握擬設計樁的單樁承載力，先行設計打試樁6根，樁長42.0m，樁身直徑為1100mm，樁身混凝土強度等級為C30，設計單樁豎向抗壓承載力特征值分為1、2兩組（每組3根樁），其分別為12000kN、8400kN。

根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準《建筑基樁檢測技術規(guī)范》（JGJ106-2014）3.3.4條的相關規(guī)定，分別對6根試樁分兩組進行了單樁承載力豎向抗壓試驗。

2 試驗方法介紹與數(shù)據(jù)采集

2.1 試驗方法、依據(jù)與設備

本次試驗采用2014慢速維持堆載法進行抗壓靜載試驗樁極限承載力檢測。根據(jù)建設部的規(guī)范（JGJ106-2014)，即《建筑基樁檢測技術規(guī)范》要求，對設計的6根試樁進行極限抗壓承載力試驗，以準確確定該試驗樁極限承載力的值，為設計提供依據(jù)。試驗過程中的工作步驟是：平臺搭施→電源線路接通檢查→靜載儀器與位移表安裝→開始試驗分級加載→數(shù)據(jù)位移量記錄→達到預定加荷后進行卸載。

靜載儀器和位移表由全自動靜力載荷試驗儀（JCQ-503B）、油壓傳感器（CYB-20S）、位移傳感器（611-391-91572，91726，310300，12430）、液壓千斤頂（1000T）、超高壓油泵站（DBS1.5M-T額定壓力63MPa）組成。利用箱型鋼梁和工字型組成400m堆載平臺，在堆載平臺堆附規(guī)格為2000mm×1000mm×830mm的配重以獲得不同的反力?？扇?20塊配重塊，能夠提供本次試驗所需的28800kN最大反力。

2.2 試驗操作

2.2.1 逐級加載

試驗時，根據(jù)規(guī)范要求，將待測試樁分成兩組，每組為3根，各組包括1、4、6和2、3、5。試驗時，應分級逐級加載，采用規(guī)范中指導的慢速維持法，分級以相同的加載量進行加載，每級加載的荷值，根據(jù)預估的單樁豎向抗壓最大承載力值的大小，一般按預估極限荷載量的1/10控制加載。本次試驗將加荷的荷載分為10級，首次1～2級可按照2倍分級荷載加載，加載量不小于承載力特征值的2倍，即，2400kN×2=4800kN、2160kN×2=4320kN、1920kN×2=3840kN、1680kN×2=3360kN，試 驗 時 取4800kN、4320kN、3840kN、3360kN，以 后 各 級 逐 級 加 載2400kN、2160kN、1920kN、1680kN。

2.2.2 加載中數(shù)據(jù)觀測

加載時，每級荷載在施加后，樁頂沉降觀測分為兩個階段測讀，應分別按第5min、15min、30min測讀樁頂沉降量，以后每隔15min測讀一次樁頂沉降量，荷載在每一級中，維持時間不得少于1h，如果在最后的30min時間段內(nèi)，樁頂沉降位移增量與相鄰30min時間間隔的樁頂沉降增量相比較，沒有明顯收斂，此時應該延長荷載維持時間，直至最后30min的沉降增量小于相鄰30min的沉降增量（即沉降收斂），也就是，在每1h內(nèi)，如果樁頂沉降量不超過0.1mm時，并連續(xù)兩次出現(xiàn)前者標準（自分級荷載施加后第30min起算)，當樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定標準時，才可以進行下一級荷載施加。

2.2.3 結束試驗數(shù)據(jù)觀測

本工程的6根試驗樁的單樁豎向抗壓靜載試驗均因試驗荷載達到預定最大加載量且樁頂沉降達到穩(wěn)定標準而終止加載。

試驗樁單樁豎向抗壓靜載試驗每級卸載量為加載時的兩倍，在卸去加載荷載時，每級維持荷載15min，在維荷時間段內(nèi)，測讀時間按第5min、15min樁頂沉降量后，即可卸到下一級荷載。荷載卸至零后，樁頂殘余沉降量應該及時按規(guī)范規(guī)定時間要求測讀，時間維持1h，時間間隔按5min、15min、30min進行測讀，以后每隔30min測讀一次。

3 試驗結果及數(shù)據(jù)分析

3.1 試驗數(shù)據(jù)結果與曲線

通過單樁靜載荷承載力試驗，6根試驗樁的試驗結果數(shù)據(jù)見表2。

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗結果Tabel 2.Results of single pile vertical compressive static load test

獲得工程樁

Q

-

s

曲線，

s

-lg

t

曲線見圖1。

圖1 單樁豎向抗壓靜載試驗Q-s和s-lg t曲線圖Figure 1.Q-s and s-lg t curves of single pile vertical compressive static load test

3.2 數(shù)據(jù)分析評價

參照《建筑基樁檢測技術規(guī)范》(JGJ106-2014)中4.4.2，4.4.3條，極限承載力特征值的確定依據(jù)是：對于陡降型

Q

-

s

曲線，應取其發(fā)生明顯陡降的起始點對應的荷載值；對于緩變型

Q

-

s

曲線，宜根據(jù)樁頂總沉降量，取

s

等于40mm對應的荷載值；對

D

（樁端直徑）大于等于800mm的樁，取

s

等于0.05

D

對應的荷載值，當樁長大于40m時，宜考慮樁身彈性壓縮；根據(jù)JGJ106-2014規(guī)范4.4.3條，參與統(tǒng)計的3根試驗樁的抗壓極限承載力極限數(shù)值之差，如果沒有超過平均值的30%，單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計值應取平均值。據(jù)此，根據(jù)靜載試驗的荷載-位移曲線（

Q

-

s

曲線）及位移-時間曲線（

s

-lg

t

曲線），對基樁進行分析，以確定極限承載力值，再確定1、4、6、2、3、5試驗樁的承載力特征值

Ra

。第1組試驗分析：從1樁的單樁豎向抗壓靜載試驗

Q

-

s

曲線及

s

-lg

t

曲線在

Q

為21600kN時，

Q

-

s

曲線未發(fā)生明顯陡降，而是變化平緩，

s

-lg

t

曲線也未發(fā)現(xiàn)明顯下彎，各級荷載對應的時程曲線均較平坦，呈近于水平狀變化且較穩(wěn)定。根據(jù)緩變型

Q

-

s

曲線及

s

lg

t

曲線，取

s

等于0.05

D

對應的荷載值，由于樁長大于42m＞40m，考慮樁身彈性壓縮，取55.00m處對應的荷載值21609kN，其單樁豎向承載力的特征值為10805kN。完全卸載后樁頂殘余沉降為33.66mm，最大回彈量為26.89mm，回彈率為44.41%。對于4、6樁的單樁豎向抗壓靜載試驗

Q

-

s

曲線及

s

-lg

t

曲線當

Q

分別加載至21600kN和19200kN并維持一段時間，曲線發(fā)生明顯陡降，根據(jù)拐點法判斷此處為拐點，同時根據(jù)

s

-lg

t

曲線在19200kN、16800kN時，曲線變化很穩(wěn)定，且各級荷載對應的時程曲線較平坦，此時宜取前一級荷載值為試驗極限值。由以上分析得出4、6樁單樁豎向極限承載力為19200kN、16800kN，單樁豎向承載力特征值分別宜對應取9600kN、8400kN。

參照建設部《建筑基樁檢測技術規(guī)范》第4.4.3條，本組試驗中的3根試驗樁的單樁豎向抗壓極限承載力極差，超過平均值的30%，應該去掉最大值，再重新統(tǒng)計，直至極差值小于平均值的30%，此時可取19203kN作為本組試驗的單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計值，單樁豎向承載力特征值確定為9602kN。

第2組試驗分析：從2樁的單樁豎向抗壓靜載試驗

Q

-

s

曲線及

s

-lg

t

曲線在

Q

為16800kN時，

Q

-

s

和

s

lg

t

曲線明顯陡降，根據(jù)拐點法判斷此處為拐點，繼續(xù)維荷24小時后而終止加載。根據(jù)

s

-lg

t

曲線在15120kN時，曲線變化很穩(wěn)定，且各級荷載對應的時程曲線較平坦，可取本級為承載力極限值，取曲線發(fā)生明顯變化處對應的荷載值為極限值15120kN，其單樁豎向承載力的特征值為7560kN。完全卸載后樁頂殘余沉降為34.89mm，最大回彈量為19.43mm，回彈率為55.69%。從3樁的單樁豎向抗壓靜載試驗

Q

-

s

曲線及

s

-lg

t

曲線在

Q

為16800kN時，

Q

-

s

和

s

-lg

t

曲線也未發(fā)現(xiàn)明顯下彎，各級荷載對應的時程曲線均較平坦，呈近于水平狀變化且較穩(wěn)定。取最大試驗荷載對應的荷載值16800kN作為承載力極限值，其單樁豎向承載力的特征值為8400kN。從5樁的單樁豎向抗壓靜載試驗

Q

-

s

曲線及

s

-lg

t

曲線在

Q

為16800kN時，

s

-lg

t

曲線也未發(fā)現(xiàn)明顯下彎，各級荷載對應的時程曲線均較平坦，呈近于水平狀變化且較穩(wěn)定。根據(jù)緩變型

Q

-

s

曲線及

s

-lg

t

曲線，取

s

等于0.05

D

對應的荷載值，由于樁長（42m）大于40m，考慮樁身彈性壓縮，取55.00m處對應的荷載值16076kN，其單樁豎向承載力的特征值為8038kN。

根據(jù)建設部《建筑基樁檢測技術規(guī)范》4.4.3條，本次試驗參與統(tǒng)計的3根試驗樁的抗壓極限承載力極限數(shù)值之差，如果沒有超過平均值的30%，取15999kN作為單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計值，單樁豎向承載力特征值應取7999kN。試驗結果見表3。

表3 單樁豎向抗壓靜載試驗結果Tabel 3.Results of single pile vertical compressive static load test

4 結論

本次試驗樁經(jīng)過現(xiàn)場實地檢測與綜合分析，根據(jù)中華人民共和國建設部《建筑基樁檢測技術規(guī)范》規(guī)定（JGJ106-2014），判定第1組3根樁允許的極限承載力19203kN，允許的承載力特征值為9602kN；第2組3根樁允許的極限承載力15999kN，允許的承載力特征值為7999kN。均小于擬設計值12000kN和8400kN。

通過2014慢速維持荷載試驗結果分析，應用2014慢速維持荷載在基樁檢測中對于驗證基樁極限承載力（承載力特征值）是否滿足設計要求以及對于確定單樁承載力方面能夠給予較為客觀的準確數(shù)據(jù)與結論，為設計單位提供數(shù)據(jù)依據(jù)。2014慢速維持荷載試驗對于檢測預埋樁底后壓漿管采用后壓漿對鉆孔樁樁底沉渣處理、提高基樁承載力以及對于鉆孔擴底灌注樁的檢測均具有良好的效果。