樁基受壓承載力估算與靜載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

王 昕 明

(揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

樁基受壓承載力估算與靜載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

王 昕 明

(揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

通過對(duì)某橋梁工程單樁受壓承載力的估算值與靜載試驗(yàn)成果對(duì)比，分析了二者結(jié)果差異的原因，并且提出了一些樁基工程設(shè)計(jì)施工的建議，保證了樁基承載力設(shè)計(jì)值的準(zhǔn)確性。

樁基軸向受壓承載力容許值，靜載試驗(yàn)，對(duì)比分析

目前我國(guó)大多數(shù)樁基工程都是先設(shè)計(jì)、再施工。樁基工程的設(shè)計(jì)是根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告中所提供的樁基設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)和樁基設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行樁基承載力的估算。而在實(shí)際工程建設(shè)過程中，由于多種客觀因素的干擾，勘察工程師很難準(zhǔn)確把握樁基設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)，導(dǎo)致估算樁基軸向受壓承載力容許值不是偏大就是偏小，給工程安全、工程經(jīng)濟(jì)等方面帶來?yè)p失?，F(xiàn)從工程實(shí)例入手，對(duì)樁基軸向受壓承載力容許值的估算和確定進(jìn)行分析及探討，提出樁基設(shè)計(jì)應(yīng)重視采取多種手段，如對(duì)樁基軸向受壓承載力容許值的估算、對(duì)樁基進(jìn)行靜載試驗(yàn)、采取多種勘察方法等，這樣既能滿足安全的要求又有較好的經(jīng)濟(jì)性。

1 工程概況

該橋梁工程位于天津市團(tuán)泊新城西區(qū)西主干道上，橋梁跨越規(guī)劃四緯溪，橋梁總長(zhǎng)66.62 m。共三跨，跨徑布置為：18+24+18=60 m。全橋?qū)挾葹?0 m，分為上下行兩幅橋，橋梁與規(guī)劃四緯溪正交。邊墩處采用四排直徑為1.2 m的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)28 m，全橋共112根，中墩采用四排直徑為1.2 m鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)28 m，全橋共112根。

2 單樁承載力估算

首先根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告提供的樁側(cè)摩阻力為30 kPa和樁端土的承載力估算樁基承載力為90 kPa。并結(jié)合JTG D63—2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范第5.3.3條，對(duì)該工程的鉆孔灌注樁單樁軸向受壓承載力容許值進(jìn)行了估算[1]：

(1)

qr=m0λ[[fa0]+k2γ2(h-3)]

(2)

其中，[Ra]為單樁豎向受壓承載力容許值，kN；u為樁身周長(zhǎng)，m；Ap為樁端截面面積，m2；n為土的層數(shù)；li為土層厚度，m；qik為土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa;qr為樁端處土的承載力容許值，kPa;

[fa0]為樁端處土的承載力基本容許值，kPa;h為樁端的埋置深度；k2為容許承載力隨深度的修正系數(shù)；γ2為樁端以上各土層的加權(quán)平均重度，kN/m3；λ為修正系數(shù)；m0為清底系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，單樁豎向受壓承載力容許值：1 825 kN。

3 靜載試驗(yàn)方法與結(jié)果

根據(jù)JTG/T F50—2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，分別對(duì)該工程3根鉆孔灌注樁進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)要求單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)最大加載量大于2倍承載力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值，不小于3 650 kN[2]。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用慢速維持荷載法采用手動(dòng)加壓千斤頂逐級(jí)加載，根據(jù)預(yù)估單樁承載力特征值的2倍荷載進(jìn)行試樁檢測(cè)，共分9級(jí)加載和5級(jí)卸載，第一級(jí)按兩倍分級(jí)荷載加載。采用混凝土預(yù)制塊作為反力裝置。卸載時(shí)每級(jí)卸載荷載取加載荷載的2倍。

當(dāng)出現(xiàn)如下任意一種情況時(shí)，認(rèn)為試樁承載力達(dá)到極限狀態(tài)，即終止加載：1)本級(jí)荷載下的樁頂沉降量達(dá)到前一級(jí)的5倍；2)本級(jí)荷載下的樁頂沉降量達(dá)到前一級(jí)的2倍且24 h內(nèi)未達(dá)到穩(wěn)定；3)加載產(chǎn)生的反力已達(dá)承載力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的2倍。試樁成果見表1。

表1 試樁成果匯總表

根據(jù)試樁成果匯總，繪制Q—s曲線，如圖1～圖3所示。

靜載試驗(yàn)結(jié)果分析：1號(hào)～3號(hào)試樁試驗(yàn)加載到3 650 kN時(shí)，本級(jí)沉降均未超過上級(jí)沉降的5倍，Q—s曲線均未出現(xiàn)陡降段，由于加載值已達(dá)到預(yù)估單樁承載力特征值的2倍荷載，試樁檢測(cè)終止加載。由于Q—s曲線均未出現(xiàn)陡降段，說明該三組試樁均可以繼續(xù)加載，即樁基軸向受壓承載力均比估算值大。該工程對(duì)該三組樁基進(jìn)行了樁基完整性檢測(cè)，樁基不存在缺陷，樁身完整，均為Ⅰ類樁。

4 對(duì)比分析原因

通過對(duì)樁基軸向受壓承載力的估算和進(jìn)行樁基受壓承載力試驗(yàn)可以看出，估算值偏于保守，實(shí)際樁基承載力要比估算值大。造成該差異的原因主要有以下幾方面：1)地基土組成復(fù)雜，場(chǎng)地土性指標(biāo)具有較大的隨機(jī)性、離散性和變異性，根據(jù)勘察報(bào)告所提供的樁基承載力計(jì)算參數(shù)較難準(zhǔn)確估算單樁極限承載力。2)勘察工程師在樁基設(shè)計(jì)參數(shù)取值上都偏于保守，一般都會(huì)取實(shí)驗(yàn)低值甚至最小值，而沒有結(jié)合樁基承載力試驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。3)樁基試驗(yàn)本身存在誤差，會(huì)造成試驗(yàn)值和估算值有差異。

針對(duì)以上幾方面原因，在今后的樁基工程設(shè)計(jì)施工過程中本文提出以下幾方面建議：1)可采用多種勘察手段進(jìn)行試驗(yàn)，要側(cè)重原位測(cè)試，并且結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)的校正。2)在提供樁基設(shè)計(jì)參數(shù)前，盡量做樁基承載力試驗(yàn)，結(jié)合樁基承載力試驗(yàn)值，對(duì)樁基設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修正。3)細(xì)化樁基靜載試驗(yàn)或者增加試樁根數(shù)，使試驗(yàn)數(shù)據(jù)更接近事實(shí)。

在實(shí)際工程中，樁基承載力試驗(yàn)只要滿足設(shè)計(jì)值要求就停止加載，所以樁基的極限承載力的確切數(shù)值并沒有通過試驗(yàn)證實(shí)，加之樁基設(shè)計(jì)參數(shù)的保守取值，往往造成很多樁基工程設(shè)計(jì)過于浪費(fèi)。對(duì)于較大規(guī)模的工程，如果在工程勘察階段就進(jìn)行試樁試驗(yàn)，看似這個(gè)階段工程造價(jià)量增加，其實(shí)樁基設(shè)計(jì)會(huì)縮減很多工程量，對(duì)于整個(gè)工程來講還是節(jié)約了很多資金，獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益。

5 結(jié)語(yǔ)

單樁豎向極限承載力是工程設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，它直接影響著工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于重大工程，僅以土工試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)公式估算此值，是無法對(duì)工程安全性和經(jīng)濟(jì)性負(fù)責(zé)的。應(yīng)綜合分析各種方法以確定其最接近值，為此類型的樁基工程的設(shè)計(jì)提供參考，保證工程安全可靠，并且節(jié)約工程造價(jià)，更好地服務(wù)于工程建設(shè)。

[1] JTG D63—2007，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

Comparative analysis of compressive bearing capacity estimated-value of the pile foundation and static load testing results

Wang Xinming

(CollegeofBuildingEngineering,YangzhouVocationalCollege,Yangzhou225127,China)

Through comparing the single-pile compressive bearing capacity estimated-value of the bridge engineering with static load testing results, the paper analyzes causes leading to their similarities and differences, and puts forward some pile foundation engineering design suggestions, with a view to guarantee the designed value accuracy of the pile foundation bearing capacity.

pile foundation axial compressive bearing capacity permitted-value, static load test, comparative analysis

2015-08-20

王昕明(1984- )，男，講師

1009-6825(2015)31-0044-02

TU473.1

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