摘 要：樁基承載力直接影響建筑的施工質(zhì)量，因此進(jìn)行鋼筋混凝土建筑樁基截面承載力測(cè)試研究。以寧波某商業(yè)用地工程項(xiàng)目作為研究對(duì)象，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)方案制作多個(gè)樁基試件，在試件周圍布設(shè)承載力測(cè)試儀器。在鋼筋混凝土建筑樁土體系荷載傳遞理論的支持下，制定樁基截面加載方案，通過荷載施加、數(shù)據(jù)記錄等環(huán)節(jié)，完成樁基截面承載力測(cè)試操作，并得出截面的抗壓、抗彎、極限承載力指標(biāo)測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果顯示，試件截面抗壓承載力、抗彎承載力和極限承載力測(cè)試結(jié)果的平均值分別為438.4、518.6和552.8 kN。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土建筑；建筑樁基；截面承載力；承載力測(cè)試

中圖分類號(hào)：TU473；TQ178 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2024）10-0061-04

Field test and study on the bearing capacity of pile foundation of reinforced concrete building

ZHOU Yifeng1，LIN Peizhong2

（1. Ningbo Construction Engineering Group Co.，Ltd.，Ningbo 315000，Zhejiang China；2. Henan Natural Resources Monitoring and Land Consolidation Institute，Zhengzhou 450016，China）

Abstract：The bearing capacity of pile foundation directly affects the construction quality of buildings，so the bear?ing capacity test of reinforced concrete building pile section was studied. Taking a commercial land project in Ning?bo as the research object，several pile foundation test pieces were made according to the architectural designscheme，and bearing capacity test instruments were arranged around the test pieces. Under the support of the loadtransfer theory of the reinforced concrete building pile soil system，the loading scheme of the pile foundation sectionwas formulated. Through the load application，data recording and other links，the test operation of the bearing ca?pacity of the pile foundation section was completed，and the test results of the compression resistance，bending re?sistance and ultimate bearing capacity indexes of the section were obtained. The test results showed that the averagevalues of the compressive bearing capacity，flexural bearing capacity and ultimate bearing capacity of the preparedspecimen sections were 438.4，518.6 and 552.8 kN respectively.

Key word：reinforced concrete buildings；building pile foundation；section bearing capacity；bearing capacity test

鋼筋混凝土是一種常見的施工材料，其能夠按照工程的力學(xué)需求和施工條件，構(gòu)造出多種不同的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)[1]。在樁基設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)根據(jù)樁基位置、施工環(huán)境等因素，將樁基按不同的形狀進(jìn)行布置，從而使樁基的承載力最大化，節(jié)省投資并提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為了保證鋼筋混凝土建筑的施工質(zhì)量，需要在樁基安裝前對(duì)其進(jìn)行承載力測(cè)量，根據(jù)承載力的測(cè)量結(jié)果對(duì)樁基進(jìn)行加固，從而提高樁基的載重能力，同時(shí)提高鋼筋混凝土建筑樁基的使用壽命。

1樁基截面承載力測(cè)試

1. 1鋼筋混凝土建筑工程概況

此次建筑樁基截面承載力測(cè)試實(shí)驗(yàn)選擇寧波某商業(yè)用地工程項(xiàng)目作為研究背景，該工程項(xiàng)目包括A、B、C 3個(gè)建筑區(qū)，其中A區(qū)和C區(qū)為居民建筑區(qū)，B區(qū)為公共建筑區(qū)，B區(qū)內(nèi)的建筑包括辦公樓、酒店、商場(chǎng)等。鋼筋混凝土建筑工程施工區(qū)域四級(jí)鋪蓋厚度為16 m左右，建筑工地總體較為平整，目前場(chǎng)地的地表標(biāo)高為2.5～4.0 m。經(jīng)鉆孔勘探，該工程區(qū)域存在地下水，主要以孔隙型潛水為主，以淤泥質(zhì)粘土和雜填土為主。在場(chǎng)地表面處有雜填土，其埋深在基坑開挖深度之內(nèi)，可在施工中直接將其挖出，對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定無明顯影響[2]。在高層建筑物中，樁基工程是以樁基為基礎(chǔ)，在鉆孔時(shí)，不會(huì)影響到場(chǎng)地的穩(wěn)定。

1. 2預(yù)制鋼筋混凝土建筑樁基試件

鋼筋混凝土建筑樁基設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁，其樁體直徑為800 mm，樁端為中風(fēng)化的輝綠巖層、中風(fēng)化板巖層，樁體混凝土強(qiáng)度為C40。鋼筋砼結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)由面板、橫梁、基樁等構(gòu)件構(gòu)成，面板為中空面板，樁基面板尺寸為6 200 mm×4 500 mm×500 mm，圓形開口直徑300 mm，共8個(gè)孔洞，橫梁上的擱板寬度為180 mm，橫梁上的擱板寬度為30 mm。面板的水泥比例為0.45，主筋防護(hù)層為60 mm，上、下

層鋼筋型號(hào)分別為26Φ22和10Φ14，箍筋為300 mm。該結(jié)構(gòu)的橫梁是由混凝土疊合而成，而在面板下面則是預(yù)制T形梁，其上部和面板的連接處是鋼筋的現(xiàn)澆重疊段[3]。水泥比例為0.45，鋼筋防護(hù)層厚64 mm；下部為10Φ22的二級(jí)縱拉筋，上部為2Φ14的水平分布筋。基樁為600 mm×600 mm的中空方樁，水泥比為0.40。

在鋼筋混凝土建筑樁基試件預(yù)制過程中，需要計(jì)算混凝土用量，計(jì)算公式如下：

Q=V（1+κloss）（1）

式中：κloss為損失系數(shù)；V表示鋼筋混凝土建筑樁基的目標(biāo)體積。利用鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)和提升產(chǎn)生的間隙，在噴出壓力作用下，將土顆粒沿與噴嘴運(yùn)動(dòng)方向相反的方向運(yùn)動(dòng)，并與泥漿攪拌混合，從而形成新的結(jié)構(gòu)。高壓水泥漿能快速地填充被沖開的溝道和土壤顆粒的孔洞，同時(shí)，在注入的過程中和結(jié)束后，由于靜壓注入的壓力會(huì)對(duì)周圍的土壤造成持續(xù)的壓力，使得凝結(jié)體與兩側(cè)的土壤之間的粘合變得更緊密[4]。為避免偶然事件對(duì)樁基截面承載力測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生的影響，實(shí)驗(yàn)共準(zhǔn)備8個(gè)不同尺寸和配置比的建筑樁基作為試件樣本。

1. 3布設(shè)樁基截面承載力測(cè)試儀器

分別從荷載施加和受力測(cè)試兩個(gè)方面準(zhǔn)備測(cè)試儀器，并將其布設(shè)到預(yù)制的建筑樁基截面。選擇QF630T型號(hào)的千斤頂作為荷載的施加儀器，該儀器的起重量為630 T，起升高度為200 mm。樁基截面受力測(cè)試儀器選用JCQ-503D型號(hào)的靜力荷載測(cè)試儀，該儀器的荷載通道量程為1～50 000 kN，測(cè)量誤差能夠控制在0.5 kN以下[5]。綜合考慮鋼筋混凝土建筑樁基試件的截面結(jié)構(gòu)、荷載施加方式以及荷載傳遞規(guī)律等因素，確定測(cè)量儀器的具體布設(shè)位置，承載力測(cè)試儀器的具體布設(shè)情況如圖1所示。

除此之外在鋼筋混凝土建筑樁基截面上安裝MS-50型號(hào)的位移傳感器，該儀器具有較大量程，能夠直接輸出位移測(cè)試結(jié)果[6]。所有的測(cè)試儀器均采用多通道共用補(bǔ)償接線法進(jìn)行連接，為保證測(cè)量儀器能夠在加載測(cè)試過程中的正常使用，需要對(duì)布設(shè)的所有測(cè)試儀器進(jìn)行外殼保護(hù)，并使用環(huán)氧樹脂進(jìn)行防水處理。對(duì)安裝的所有儀器設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，并設(shè)置儀器的自動(dòng)采集參數(shù)。

1. 4確定荷載傳遞機(jī)理

鋼筋混凝土建筑樁基與土體直接接觸，施加在建筑樁基截面上的應(yīng)力通過樁體逐漸作用在土體中，樁、土體系荷載的傳遞過程就是樁側(cè)阻力與樁端阻力的發(fā)揮過程[7]。

在垂直載荷作用下，樁基截面發(fā)生壓縮變形，樁身荷載由樁身產(chǎn)生的側(cè)向阻力傳導(dǎo)至樁周，使樁身及周圍土體產(chǎn)生壓縮現(xiàn)象。在荷載作用下，樁端產(chǎn)生垂直位移，并產(chǎn)生樁端的反作用力。樁基截面位移增加了樁體各部分的變形，并進(jìn)一步促進(jìn)了樁側(cè)阻力的發(fā)揮[8]。通常情況下，在樁頂附近的側(cè)向阻力比下層更早地發(fā)揮作用，而側(cè)向阻力則在前向后釋放。建筑樁基截面上任意位置上的應(yīng)力情況可以表示為：

式中：變量F為無荷載狀態(tài)下樁基截面的軸力值0 ；F （x）為截面上x位置上的側(cè)阻力。施加應(yīng)力荷載f 在樁土體系中的傳遞滿足如下方程：

式中：F表示樁基與土體接觸面的軸力；D為d 樁基截面周長；DF為樁基荷載能量的傳遞量[9]。由此完成對(duì)鋼筋混凝土建筑樁土體系中荷載傳遞過程的模擬。

1. 5制定樁基截面載荷方案

利用準(zhǔn)備的加載設(shè)備，將不同荷載作用在鋼筋混凝土建筑樁基截面。樁基截面的加載分為預(yù)加載和荷載加載2個(gè)步驟，在預(yù)加載時(shí)，先進(jìn)行機(jī)械對(duì)中間的鋼筋混凝土樁基進(jìn)行應(yīng)變測(cè)試，同時(shí)對(duì)應(yīng)力軸進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證各個(gè)部位的應(yīng)變均勻。在預(yù)加載后，按5 kN/s的加載速度，按10%計(jì)算承載力，按2 min的時(shí)間讀出試樣的軸向變形和混凝土的應(yīng)變值，并觀測(cè)其表面裂紋的寬度和長度；當(dāng)載荷達(dá)到80%時(shí)，按照位移控制的方式，加載速率為0.5 mm/min[10]。在載荷達(dá)到峰值后，載荷開始逐步減小，直至達(dá)到峰值負(fù)荷70%以上時(shí)停止加載，截面加載結(jié)束。

1. 6樁基截面承載力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過程

采用靜載荷試樁方式，以預(yù)制的鋼筋混凝土建筑樁基為研究對(duì)象，利用布設(shè)的測(cè)試儀器，結(jié)合上述制定的加載方案，按照?qǐng)D2流程，執(zhí)行建筑樁基截面的承載力測(cè)試任務(wù)。

靜載荷測(cè)試是最基礎(chǔ)、最可靠的方法，可以得到樁身的垂直抗壓、抗彎以及橫向承載力。靜力測(cè)試的主要內(nèi)容有豎向抗壓、抗彎、水平加載和垂直加載等。如果在樁身上事先埋置一根試件，就能測(cè)量出對(duì)應(yīng)的受力點(diǎn)和受力情況。因此，在樁身軸力、樁側(cè)摩阻力、樁端阻力、樁身水平力作用下樁身的彎矩分布等方面，對(duì)樁身的影響進(jìn)行了分析[11]。

1. 7設(shè)置樁基截面承載力量化測(cè)試指標(biāo)

為實(shí)現(xiàn)鋼筋混凝土建筑樁基截面承載力的量化測(cè)試，設(shè)置抗壓承載力、抗彎承載力和極限承載力三個(gè)測(cè)試指標(biāo)，其中抗壓承載力指標(biāo)的數(shù)值結(jié)果如下：

式中：S為樁基截面面積；δ為樁土摩擦系數(shù)； re F為樁基截面接觸土面容許承載力。在實(shí)際測(cè)試過程中，抗壓承載力的測(cè)試結(jié)果為：

式中：F和F分別為樁基截面上下部的實(shí)測(cè)應(yīng)u l 力值，上述指標(biāo)可通過測(cè)試儀器直接輸出；G為樁基自重；γ表示樁基荷載阻力修正系數(shù)[12]。另外樁基截面抗彎承載力指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果為：

式中：N為施加的壓力荷載；λ為抗彎系數(shù)；該參s 數(shù)的具體取值與鋼筋混凝土建筑樁基材料有關(guān)。另外極限承載力測(cè)試指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

式中：ymax（.）為最大值求解函數(shù)。在實(shí)際的測(cè)試過程中，當(dāng)樁基截面出現(xiàn)明顯形變時(shí)，明顯形變閾值設(shè)置為1 mm，則對(duì)應(yīng)的負(fù)載值即為極限承載力。按照上述方式得出鋼筋混凝土建筑樁基截面承載力指標(biāo)的量化測(cè)試結(jié)果。

2測(cè)試結(jié)果分析

2. 1樁基截面抗壓承載力

通過建筑樁基截面負(fù)載以及截面形變量的記錄，得出樁基截面抗壓承載力的測(cè)試結(jié)果，如表1所示。

將表1中的數(shù)據(jù)代入到式（5）中，計(jì)算得出建筑樁基樣本1～8號(hào)截面的抗壓承載力測(cè)試結(jié)果分別為：453.3、537.5、563.3、422.5、317.8、510.0、277.1 kN和

425.7 kN，通過平均值計(jì)算得出實(shí)驗(yàn)樁基樣本截面抗壓承載力的平均值為438.4 kN。

2. 2樁基截面抗彎承載力

統(tǒng)計(jì)建筑樁基試件截面抗彎承載力的測(cè)試數(shù)據(jù)，通過公式（6）的計(jì)算得出抗彎承載力的測(cè)試結(jié)果，如圖3所示。

從圖3中可以直觀得出各個(gè)鋼筋混凝土建筑樁基試件截面的抗彎承載力測(cè)試結(jié)果，通過平均值計(jì)算得出鋼筋混凝土建筑樁基試件截面的平均抗彎承

載力值為518.6 kN。

2. 3樁基截面極限承載力

根據(jù)鋼筋混凝土建筑樁基截面應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，得出截面極限承載力的測(cè)試結(jié)果，圖4表示為1號(hào)試件的應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試曲線。

從圖4中可以看出，當(dāng)施加的荷載為600 kN時(shí)，樁基截面產(chǎn)生1 mm形變，由此說明1號(hào)樁基試件截面的極限承載力為600 kN。按照上述方式可以得出測(cè)試實(shí)驗(yàn)中所有試件樣本的極限承載力測(cè)試結(jié)果，經(jīng)過平均值計(jì)算得出樁基試件截面極限承載

力的平均值為552.8 kN。

3結(jié)語

為了節(jié)約土地、提高土地利用效率，高層建筑不斷增多，但由于層高的增加，總的自重也隨之增大，因此給建筑施工帶來較大難度和挑戰(zhàn)。鋼筋混凝土建筑樁基截面作為高層建筑的主要受力面，其承載性能直接決定了鋼筋混凝土建筑的使用安全程度，通過對(duì)樁基截面承載力的測(cè)試，及時(shí)調(diào)整樁基幾何參數(shù)以及施工材料，有效提高鋼筋混凝土建筑的施工質(zhì)量，對(duì)于房屋建筑工程具有較高的實(shí)用意義。

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