單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)方法的幾點(diǎn)思考

【摘要】基樁能夠承載巨大的負(fù)荷，有效避免建筑物沉降。對(duì)此，本文結(jié)合工程實(shí)例，重點(diǎn)對(duì)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。研究過(guò)程中，結(jié)合設(shè)計(jì)工程樁基設(shè)計(jì)要求，采用慢速維持荷載法進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)分析，然后結(jié)合具體試驗(yàn)結(jié)果，分別繪制單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁沉降與時(shí)間、沉降量與荷載對(duì)應(yīng)關(guān)系及對(duì)數(shù)關(guān)系Q-S曲線和S-Lgt曲線。在此基礎(chǔ)上，給出各樁的樁頂沉降量max、回彈量max和回彈率max，以期通過(guò)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)方法分析，據(jù)此科學(xué)確定單樁豎向抗壓極限負(fù)荷承載力，為本建筑工程設(shè)計(jì)提供相關(guān)參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】鉆孔灌注樁；單樁；豎向抗壓靜載試驗(yàn)；數(shù)據(jù)分析

橋梁工程多采用樁基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常衡量建筑結(jié)構(gòu)基樁工程質(zhì)量高、低的主要因素，就是樁本身的質(zhì)量和其結(jié)構(gòu)負(fù)荷承載能力。因在建筑結(jié)構(gòu)樁基施工時(shí)，單樁結(jié)構(gòu)負(fù)荷承載力會(huì)受樁材、樁結(jié)構(gòu)型式和土層特性、成樁技術(shù)工藝等因素影響。鑒于巖土工程分析理論在單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析計(jì)算中存在誤差。因此，本研究重點(diǎn)結(jié)合廣東省四會(huì)市某建設(shè)工程施工情況，嚴(yán)格按照單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而為工程單樁結(jié)構(gòu)布設(shè)提供參考依據(jù)。

1、工程案例概述

本工程為我國(guó)廣東省四會(huì)市某公路新建工程項(xiàng)目。該工程項(xiàng)目起點(diǎn)與$263相交，位于四會(huì)市城中區(qū)，工程終點(diǎn)位于四會(huì)市貞山區(qū)。本工程全長(zhǎng)為1.75公里，按照總體建設(shè)方案，在公路建設(shè)時(shí)需設(shè)計(jì)一座長(zhǎng)為800m的大橋，橋兩側(cè)引道共長(zhǎng)600m，與起、終點(diǎn)相交道路設(shè)平交兩處。公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為雙向六車(chē)道一級(jí)公路，該線路設(shè)計(jì)時(shí)速為75km/h，路基寬為30.00m，瀝青混凝土路面，該公路工程主橋結(jié)構(gòu)采用（45+80+45）m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，橋涵荷載等級(jí)為1級(jí)，本工程總投資規(guī)模預(yù)算為30000元。

在施工設(shè)計(jì)前，通過(guò)工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘察，發(fā)現(xiàn)該施工場(chǎng)地地下各土層分別為膨脹土、人工雜填土、層強(qiáng)風(fēng)化礫巖和層全風(fēng)化粉砂巖。橋梁樁基類(lèi)型是直徑為1000～1200mm的機(jī)械鉆孔混凝土灌注樁。該樁樁端持力層阻力極限值和地層類(lèi)型分別為1600kP和強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖；一類(lèi)樁基的豎向抗壓承載力（直徑=1000mm）設(shè)計(jì)為5600kN，二類(lèi)樁基的豎向抗壓承載力（直徑=1200mm）設(shè)計(jì)為7000kN。在施工中主要采用機(jī)械旋挖方式進(jìn)行作業(yè)，為了進(jìn)一步提升該橋梁工程樁基的抗壓承載力，工程施工設(shè)計(jì)期間，對(duì)橋梁的10根試驗(yàn)樁進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)分析。

2、單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)分析

2.1單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)設(shè)備

本次單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，所采用的相關(guān)測(cè)試技術(shù)設(shè)備為：

（1）RS-JYC型全自動(dòng)基樁靜載測(cè)試儀；

（2）采用1只CYB-10S型壓力傳感器進(jìn)行測(cè)力；

（3）3臺(tái)800t雙油路千斤頂；

（4）采用4只量程和精度分別為500mm和0.01 mm的MS-50型容柵式數(shù)顯百分表測(cè)量樁頂沉降量；

（5）采用兩根長(zhǎng)1200mm、直徑為60mm的圓鋼管作為基準(zhǔn)梁對(duì)單樁的實(shí)際位移進(jìn)行測(cè)量：

（6）工作壓力為73MPa的DBS-0.8-73型電動(dòng)超高壓油泵站。

2.2單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及方法

試驗(yàn)過(guò)程主要按照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2014中的相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行實(shí)施。在具體試驗(yàn)過(guò)程中，主要通過(guò)堆黃砂提供試驗(yàn)反力，基于慢速維持荷載法逐級(jí)增加荷載，直至達(dá)到預(yù)警最大加載荷載量。

根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2014相關(guān)設(shè)計(jì)要求，本建設(shè)工程1#-10#10根試驗(yàn)樁的單樁豎向抗壓極限負(fù)荷承載值分別設(shè)定11200kN、12320kN、4000kN、4000kN、4000kN、4000kN、4000kN、11200kN、11200kN、14000kN。在單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)，同樣結(jié)合《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2014技術(shù)規(guī)定，通過(guò)逐級(jí)等量加載方式，進(jìn)行單樁負(fù)荷承載力試驗(yàn)分析。通過(guò)對(duì)不同荷載進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)荷載=最大加載量的1/10，第一級(jí)取分級(jí)荷載的2倍荷載進(jìn)行加載試驗(yàn)，依次分為10個(gè)等級(jí)分別進(jìn)行加載試驗(yàn)。其中，1號(hào)樁首次加載2240kN、2號(hào)樁首次加載2240kN、3號(hào)樁首次加載2800kN、4號(hào)樁首次加載2800kN、5號(hào)樁首次加載2800kN、6號(hào)樁首次加載2800kN、7號(hào)樁首次加載2800kN、8號(hào)樁首次加載2240kN、9號(hào)樁首次加載2240kN、10號(hào)樁首次加載2800kN。

2.3單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)過(guò)程

在負(fù)荷逐級(jí)加載過(guò)程中，首先按照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2014中的相關(guān)技術(shù)要求，每級(jí)加載之后在第1h內(nèi)應(yīng)分別在5min、15min、30min、45min和60min時(shí)，對(duì)單樁的位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄，1h以后，要每間隔30min，對(duì)單樁進(jìn)行豎向抗壓靜載試驗(yàn)沉降觀測(cè)。

其次，按照上述技術(shù)實(shí)施規(guī)程，在單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)沉降觀測(cè)過(guò)程中，樁頂?shù)淖畲蟪两盗繎?yīng)保持在0.1mm以下。當(dāng)本次樁頂沉降速率維持在標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)范圍內(nèi)時(shí)，再施加下一級(jí)荷載，直至1#10#10根試驗(yàn)樁均達(dá)到設(shè)計(jì)的最大加載量1 1200kN、12320kN、4000kN、4000kN、4000kN、4000kN、4000kN、11200kN、11200kN、14000kN時(shí)，終止對(duì)其進(jìn)行負(fù)荷加載。

最后，需對(duì)10根試驗(yàn)樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載卸載與回彈觀測(cè)。按照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2014技術(shù)實(shí)施規(guī)程，每級(jí)卸載量為其加載量的2倍，在卸載過(guò)程中，每級(jí)荷載保持1h，分別在第15min、30min和60min時(shí)，對(duì)單樁進(jìn)行一次沉降觀測(cè)記錄，然后即可對(duì)下一級(jí)荷載進(jìn)行卸載。當(dāng)全部荷載卸載結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)對(duì)樁頂?shù)膶?shí)際最大沉降量進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，保持時(shí)間為3小時(shí)，分別在15min和30min時(shí)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)測(cè)讀，往后每間隔30min進(jìn)行一次數(shù)據(jù)測(cè)讀。

3、單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

按照上述方法，通過(guò)對(duì)本建設(shè)工程的10根單樁進(jìn)行豎向抗壓靜載試驗(yàn)，最終得到如下試驗(yàn)參數(shù)：

通過(guò)上述數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以看出，本次試驗(yàn)過(guò)程中，1#-10#10根樁單樁豎向抗壓靜載最大沉降量為20.05mm，最大回彈率為1.6570。根據(jù)單樁豎向抗壓靜載最大沉降量、沉降速率、回彈率、試驗(yàn)荷載及觀測(cè)記錄時(shí)間等參數(shù)，從而可以得到如下圖所示的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁沉降與時(shí)間、沉降量與荷載對(duì)應(yīng)關(guān)系及對(duì)數(shù)關(guān)系Q-S曲線和S-Lgt曲線：

以樁長(zhǎng)為1000mm、樁徑為50m的1號(hào)樁為例，通過(guò)上圖0 S曲線可以看出，當(dāng)該樁的樁荷載加載至11200kN時(shí)，樁頂總沉降量和樁末級(jí)荷載作用下的樁頂沉降量分別為4.44mm和20.05mm，樁頂?shù)某两邓俾蕿?.0037mm/kN，通過(guò)上圖Q-S曲線可以看出，10根樁所對(duì)應(yīng)的不同荷載時(shí)程曲線較為平坦。在荷載逐級(jí)加載過(guò)程中，曲線并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的彎曲現(xiàn)象，通過(guò)卸載回彈情況可以看出，10根單樁完全卸載后，樁頂最大回彈量和回彈率及最大殘余沉降量分別為3.89mm、19.44%和6.12mm。上述試驗(yàn)結(jié)果表明，該建設(shè)工程10根基樁在試驗(yàn)受檢過(guò)程中，均末超出其設(shè)計(jì)極限荷載承受能力。最終通過(guò)試驗(yàn)，所應(yīng)選取的最大試驗(yàn)荷載為11200kN，其可作為該建設(shè)工程單樁豎向抗壓設(shè)計(jì)的重要參考依據(jù)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，基樁能夠防止建筑物沉降。本工程通過(guò)對(duì)10根單樁采用懂速維持荷載法進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)分析，單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)Q-S曲線和S-Lgt曲線變化趨勢(shì)表明，1#-10#10根樁單樁豎向抗壓靜載最大沉降量為20.05mm，最大回彈率為1.6570。在負(fù)荷逐級(jí)加載過(guò)程中，曲線無(wú)明顯彎曲，而且卸載回彈試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明，10根單樁卸載后樁頂最大回彈量、回彈率及最大殘余沉降量分別為3.89mm、19.44%和6.12mm。綜上試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，該建設(shè)工程施工過(guò)程中所應(yīng)選取的最大試驗(yàn)荷載為11200kN，據(jù)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工，可確保工程樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全。