黎偉林

（深圳市水務(wù)工程檢測(cè)有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

深刻認(rèn)識(shí)和掌握土質(zhì)邊坡里水平力對(duì)建筑下部結(jié)構(gòu)的影響和結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)對(duì)建筑的穩(wěn)定性和安全性具有重要的意義?；诖?，文中以某泵站工程樁基為例子，開展了樁基水平荷載試驗(yàn)，對(duì)樁體受到水平力時(shí)的變形特點(diǎn)進(jìn)行了研究和分析。

2 工程概況和試驗(yàn)方法

2.1 工程概況

此泵站建設(shè)于坡地場(chǎng)地，建筑場(chǎng)地的地貌為剝蝕殘丘，有較高的地勢(shì)，場(chǎng)地對(duì)原有地形進(jìn)行了保留，12.70 m為邊坡處于建筑場(chǎng)地上部的垂直高度，10.70 m 為邊坡處于建筑場(chǎng)地下部的垂直高度，邊坡整體坡度達(dá)到40°。坡體四周有較為茂密的植被，坡體土質(zhì)根據(jù)形成原因可以分成基巖、殘積土和坡積土。此場(chǎng)地所建設(shè)的泵站基礎(chǔ)所用樁的類型為灌注樁，C30為成樁混凝土強(qiáng)度，1 200 mm為樁徑，10.12～10.44 m為樁長(zhǎng)。

2.2 試驗(yàn)方法

此次試驗(yàn)的反力樁和試樁選取的為工程用樁，完成樁的澆筑并養(yǎng)護(hù)超過12 d。選取了兩組樁來開展試驗(yàn)，開始試驗(yàn)前，對(duì)每組里的樁進(jìn)行編號(hào)，分別為14#、15#和28#。將坡向問題考慮在內(nèi)，選擇的14#和28#樁的荷載施加方向?yàn)槟嫫聝A向，選擇的15#樁的荷載施加方向?yàn)檠仄伦呦颉２⑶?4#、15#樁設(shè)置于和邊坡走向相同的軸線上，和坡腳距離為0.90 m，兩樁有著相同的地層分布；28#樁所處軸線與前兩樁不同，在另一條軸線上和坡腳距離為13.30 m。在每一組樁中，將專門布設(shè)的地面聯(lián)系反力梁和2 根反力樁結(jié)合在一起，達(dá)到一起貢獻(xiàn)反力的作用，其中40 cm×40 cm 為梁截面尺寸。在地表部位把試樁的樁頭制作成方形，反力梁截面和試樁荷載施加方向都與地面垂直，水平荷載的施加方式為千斤頂方式，各個(gè)反力系統(tǒng)會(huì)將最后的最大荷載值（約為850 kN）給出?？刂茦?biāo)準(zhǔn)定為位移，當(dāng)水平位移大于6 mm并且小于10 mm時(shí)試驗(yàn)結(jié)束。

試驗(yàn)過程中位移測(cè)量選擇百分表，將兩個(gè)百分表安裝在試樁樁頭受力側(cè)的反面，兩個(gè)百分表的位置分別置于千斤頂施加力的軸線上和上部500 mm位置。同時(shí)將一個(gè)百分表安裝在距離試樁較遠(yuǎn)的第2 根反力梁上，對(duì)試樁的實(shí)際位移進(jìn)行測(cè)量；通過讀測(cè)千斤頂上的壓力表來判斷施加荷載的數(shù)值，注意，在使用千斤頂前要對(duì)其標(biāo)定；之外，設(shè)置了球鉸，讓試樁軸線和千斤頂施加的力保持在相同直線上，并使力分布均勻。

此次加載與國(guó)家規(guī)定的多循環(huán)加卸方法相符，將其分成8級(jí)進(jìn)行加載，各個(gè)分級(jí)之間相差荷載量為100 kN。每級(jí)加載和卸載都進(jìn)行了5次，每次恒定水平荷載施加時(shí)間為4 min，卸載持續(xù)時(shí)間為2-3 min，并對(duì)百分表進(jìn)行讀數(shù)。

3 分析試驗(yàn)結(jié)果

3.1 時(shí)間和水平位移、水平間的關(guān)系

記錄下每級(jí)荷載在每次循環(huán)的百分表讀數(shù)，得出水平位移在加載和卸載時(shí)的值，樁露出地面部位的轉(zhuǎn)角通過加載時(shí)上百分表和下百分表讀數(shù)的差值來求得；如表1所示即為荷載和關(guān)鍵控制性位移關(guān)系。對(duì)測(cè)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，能夠繪制出水平力、時(shí)間、水平位移之間的關(guān)系圖，即H0-t-X0關(guān)系曲線，如圖1～圖3所示，向上箭頭代表加載，向下箭頭為卸載。

表1 荷載和關(guān)鍵控制性位移的關(guān)系表

由表1和圖1～圖3得到：對(duì)于28#、15#和14#樁，荷載值在水平位移達(dá)到6 mm時(shí)分別是615 kN、大于846 kN和831 kN。由此得出各個(gè)樁的平均水平承載力比764 kN 大，水平承載力允許值都要比615 kN 大。28#、15#和14#樁的水平位移分別達(dá)到2.60 mm（荷載對(duì)應(yīng)為46.10 kN）、2.60 mm（荷載對(duì)應(yīng)為70.70 kN）、4.40 mm（荷載對(duì)應(yīng)為76.90 kN）時(shí)，各自樁的水平位移都突然增大，增加量達(dá)到約1.30 mm，不過在這次突增之后水平位移的變化趨勢(shì)又趨于變化前的平穩(wěn)狀態(tài)。28#、15#和14#樁的力學(xué)響應(yīng)因?yàn)楦髯晕恢煤推履_遠(yuǎn)近的不同而表現(xiàn)出較大的差異，具體表現(xiàn)為水平承載力隨坡腳距離的減小而增大。這也將不利條件下有益的方面表現(xiàn)了出來，具體為垂直分力作用于邊坡土體上，會(huì)使樁身受到比較高的球應(yīng)力，會(huì)在一定程度上提高整體的抵抗能力，不過無法看出不同坡向和施力方向造成的影響，體現(xiàn)了土質(zhì)邊坡有著均勻性的特征，此現(xiàn)象和巖質(zhì)邊坡坡體結(jié)構(gòu)鮮明的方向性特征相比有很大差異。

圖1 14#樁H0-t-X0關(guān)系曲線圖

圖2 15#樁H0-t-X0關(guān)系曲線圖

圖3 28#樁H0-t-X0關(guān)系曲線圖

3.2 位移梯度和水平力的分析

對(duì)測(cè)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，繪制出位移梯度和水平力關(guān)系曲線，即H0-（DX0/DH0）關(guān)系曲線，對(duì)于28#、15#和14#樁，位移梯度分別約在46 kN、71 kN、72 kN荷載時(shí)會(huì)出現(xiàn)突然增加的現(xiàn)象，此段直線斜率相同，表明增加的速度不變。在施加荷載的范圍里，并沒有再次產(chǎn)生斜率更大的特征點(diǎn)，這也表明在此荷載下，所用樁的工作情況都比較令人滿意。參考國(guó)家相關(guān)規(guī)定和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)下面情況的一種即可終止水平荷載試驗(yàn)的加載：第一個(gè)為樁身出現(xiàn)破壞斷裂；第二個(gè)是樁頂位置的水平位移大于20 mm；第三個(gè)是樁體地表位置有較大隆起和顯著裂縫的出現(xiàn)。在此次試驗(yàn)中，以上三種情況都沒有出現(xiàn)。根據(jù)工程經(jīng)常使用的方式，水平承載力允許值取水平極限荷載力的50%，所以綜合考慮，在此建筑場(chǎng)地將水平位移最大值定為6 mm是十分合理和安全的。除此之外，將上部結(jié)構(gòu)會(huì)受到樁基力學(xué)響應(yīng)的影響考慮在內(nèi)，設(shè)計(jì)時(shí)選取位移控制和選取水平承載力控制，前者更加科學(xué)合理，掌握起來也比較簡(jiǎn)單。

4 結(jié)論

①此建筑場(chǎng)地將水平位移最大值定為6 mm是十分合理和安全的。之外，設(shè)計(jì)時(shí)選取位移控制更加科學(xué)合理。②樁的力學(xué)響應(yīng)具體表現(xiàn)為水平承載力隨坡腳距離的減小而增大。垂直分力作用于邊坡土體上，會(huì)使樁身受到比較高的球應(yīng)力，在一定程度上提高了整體的抵抗能力，體現(xiàn)了土質(zhì)邊坡有著均勻性的特征。