PHC管樁單樁靜載現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析與研究

李 斌 （江西建工第三建筑有限責(zé)任公司，江西 南昌 330096）

1 引言

隨著現(xiàn)代高層、超高層建筑物和重型構(gòu)筑物的大量興建，樁基工程得到了快速大規(guī)模的發(fā)展。尤其是PHC管樁（即Prestress High Concrete批了，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁）憑借著單樁承載力高、工程造價(jià)低的顯著特點(diǎn)在我國得到了廣泛的推廣和應(yīng)用[13]。

李錫昌[4]結(jié)合實(shí)例分析了高應(yīng)變法在PHC管樁樁身質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，楊春柳[5]、戴雪松[6]等系統(tǒng)的介紹了孔內(nèi)攝像法在PHC管樁檢測(cè)中的應(yīng)用，研究發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)攝像法能夠更直觀地獲得樁身質(zhì)量缺陷情況。陳云鋼[7]、李正印[8]等研究了低應(yīng)變反射波法檢測(cè)判斷PHC管樁質(zhì)量缺陷的可行性。

本文基于長(zhǎng)江漫灘地貌單元的地質(zhì)背景，通過采用快速維持荷載法的靜載試驗(yàn)方法對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的三根PHC 400 B 95管樁開展了靜荷載試驗(yàn)，分析研究了管樁的承載性狀，為PHC管樁技術(shù)的發(fā)展提供了參考價(jià)值。

2 工程概況

江西省九江市某中學(xué)的綜合實(shí)驗(yàn)樓，所在場(chǎng)地屬于長(zhǎng)江漫灘地貌單元，現(xiàn)場(chǎng)地形經(jīng)挖除、整平大部分較為平坦。根據(jù)鉆探和測(cè)試資料，場(chǎng)地地基土構(gòu)成層序自上而下為：人工填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、礫石、強(qiáng)風(fēng)化砂巖。本工程設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁型為PHC 400 B 95，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值為900kN，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)約28m，設(shè)計(jì)總樁數(shù)126根。

3 靜載試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)方法

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007）規(guī)定，要求試樁數(shù)量不宜少于總數(shù)量的1%，且不少于3根，即本項(xiàng)目隨機(jī)抽取了3根PHC管樁（編號(hào)為8#、38#、75#）進(jìn)行了靜荷載試驗(yàn)。因考慮到本次試驗(yàn)為工程現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)，故試驗(yàn)采用快速維持荷載法進(jìn)行壓樁，現(xiàn)場(chǎng)堆載示意圖如圖1所示。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，采用壓重平臺(tái)反力法。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)堆載示意圖

3.2 分級(jí)加載

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，最大試驗(yàn)荷載取設(shè)計(jì)單樁承載力特征值的2.1倍，為1890kN。根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）第4.3.3條，加載應(yīng)分級(jí)進(jìn)行，且采用逐級(jí)等量加載；分級(jí)荷載宜為最大加載值或預(yù)估極限承載力的1/10，其中，第一級(jí)加載量取分級(jí)荷載的2倍。各樁的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)荷載分級(jí)見表1。

單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)荷載分級(jí)

本次試驗(yàn)時(shí)使用JCQ-503B靜載儀，儀器參數(shù)按照要求設(shè)置為快速維持荷載法。每級(jí)荷載施加后維持1h，按第5、15、30min測(cè)讀樁頂沉降量，以后每隔15min測(cè)讀一次。累積1h后，若最后15min時(shí)間間隔的樁頂沉降增量與相鄰15min時(shí)間間隔的樁頂沉降量相比未明顯收斂時(shí)，應(yīng)延長(zhǎng)維持荷載時(shí)間，直至最后15min沉降量小于相鄰15min沉降增量為止。具體操作參照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）第4.3.7條。

試驗(yàn)過程，當(dāng)3根樁的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)最大加載壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)特征值的2倍后，試驗(yàn)終止加載。卸載時(shí)，每級(jí)荷載維持15min，按第5min、15min測(cè)讀樁頂沉降量后，即可卸下一級(jí)荷載。卸載至零后，應(yīng)測(cè)讀樁頂殘余沉降量，維持時(shí)間為1h，測(cè)讀時(shí)間為第5min、15min、30min。

圖2 8#PHC管樁

圖3 38#PHC管樁

圖4 75#PHC管樁

圖5 8#PHC管樁

圖6 38#PHC管樁

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及成果分析

4.1 單樁Q-s曲線

經(jīng)整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出3根PHC管樁的靜荷載試驗(yàn)單樁Q-s曲線如圖2～圖4所示。

由圖2～圖4可以看出，當(dāng)荷載最大加至1890kN時(shí)，8#、38#、75#樁的樁頂最大沉降量分別為 7.26 mm、8.88mm、7.49mm，且曲線均未出現(xiàn)陡降，末級(jí)荷載作用下的樁頂沉降量分別為0.96mm、0.80mm、0.90mm；從卸載回彈情況看，完全卸載后樁頂殘余沉降分別為0.58mm、3.42mm、0.14mm，最大回彈量分別為6.68mm、5.46mm、7.35mm，回彈率分別為92.01%、61.49%、98.13%。其中38#樁的回彈量和回彈率最大，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)該樁試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件變化較大，特別是試驗(yàn)前后土體中的含水量明顯減少。

4.2 單樁s-lgt曲線

經(jīng)整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出3根PHC管樁的靜荷載試驗(yàn)單樁s-lgt曲線如圖5～圖7所示。

圖7 75#PHC管樁

由圖5～圖7的s-lgt曲線可以得出，8#、38#、75#樁各級(jí)荷載作用下對(duì)應(yīng)的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎，表明該樁受壓尚未進(jìn)入極限狀態(tài)，承載能力還有一定的余量。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，并依據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）規(guī)范第 4.4.2條，8#、38#、75#樁的豎向抗壓極限承載力為1890kN，其對(duì)應(yīng)的單樁豎向抗壓承載力特征值為945kN。

5 結(jié)論

綜上可得出：

①8#、38#和75#樁的單樁豎向抗壓極限承載力檢測(cè)值均可取1890kN，其對(duì)應(yīng)的單樁豎向抗壓承載力特征值可取945kN，滿足設(shè)計(jì)要求；

②工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)前后土體中的含水量變化對(duì)PHC管樁的靜載試驗(yàn)結(jié)果會(huì)有一定影響。