淺析靜載試驗(yàn)測(cè)定樁身內(nèi)力及側(cè)摩阻力

吳盛楊

福建省永正工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，福建 福州 350012

0 引言

在現(xiàn)代化社會(huì)中，建設(shè)工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，樁基礎(chǔ)的應(yīng)用也越加頻繁，但因?yàn)槎喾N因素的影響，導(dǎo)致在施工中不可避免出現(xiàn)各種問(wèn)題，而結(jié)合靜載試驗(yàn)方法能夠?qū)蹲陨韮?nèi)力、缺陷樁以及側(cè)摩阻力進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，同時(shí)也是一種較為可靠、直觀的地基承載力方法，能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)提供可靠的技術(shù)參考，指導(dǎo)合理施工，保障施工質(zhì)量和工程安全性。

1 工程概況

莆田市木蘭大道支線工程中，針對(duì)其中的試樁1#，實(shí)施單樁樁身內(nèi)力測(cè)試和豎向抗壓靜載試驗(yàn)，從而充分了解單樁豎向抗壓的承受極限能力以及不同土層的樁周摩擦阻力以及樁阻力。此次擬建場(chǎng)地中的土層按照從上到下的地質(zhì)狀況如下：①粉質(zhì)黏土，厚度為3.4m，干強(qiáng)度、韌性中等，無(wú)搖振反應(yīng)，光澤反應(yīng)為稍有光澤;②細(xì)砂，厚度是6.4m，底層含有少量礫石，其中混入部分玉米，整體較為松散，顏色是灰白色和灰色；③中砂，厚度是3.4m，淺灰色，濕～飽和，呈松散～稍密狀態(tài)，層底局部呈中密狀態(tài)。主要由石英砂粒組成，呈棱角狀，其中粗砂含量2.7%～17.4%; ④卵石,側(cè)摩阻力為98kPa；⑤全風(fēng)化花崗巖，黃、灰白色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，散體狀構(gòu)造，標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)30 ≤N ＜50 擊，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石等，原巖結(jié)構(gòu)已基本破壞，長(zhǎng)石已完全風(fēng)化成高嶺土，巖芯呈土狀；⑥砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，側(cè)摩阻力為92kPa;⑦碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，褐黃色，灰白色，中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，碎塊狀構(gòu)造，原巖結(jié)構(gòu)基本可見，成份主要為石英、長(zhǎng)石，巖芯多呈碎塊狀，表層局部為碎屑狀，風(fēng)化裂隙發(fā)育，沿裂隙面多為鐵錳質(zhì)所充填，錘擊易碎。巖層中未發(fā)現(xiàn)孤石、洞穴、臨空面或軟弱夾層，巖石堅(jiān)硬程度為軟巖，巖體完整程度為極破碎。

2 樁身應(yīng)力實(shí)測(cè)整理和分析

2.1 試驗(yàn)依據(jù)

表1 1#樁身軸力計(jì)算值 kN

依據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)》(JGJ106-2014)進(jìn)行。試驗(yàn)主要依據(jù)是委托方所提出的技術(shù)要求和地質(zhì)勘查資料等文件，按照混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范和基樁檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開展相關(guān)操作［1］。試驗(yàn)方法如下：選擇靜載試驗(yàn)樁，于樁基施工前，針對(duì)鋼筋籠制定七種截面，總計(jì)二十一個(gè)振弦鋼筋計(jì)對(duì)鋼筋應(yīng)力進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，假定鋼筋混凝土變形和內(nèi)部鋼筋相同條件下，通過(guò)換算方法，得到混凝土截面樁身軸力，通過(guò)極限荷載總和將樁身軸力減去，最終的結(jié)果便是截面樁側(cè)摩阻力見表1 所示。針對(duì)單樁豎向抗壓能力實(shí)施靜載試驗(yàn)中，需要嚴(yán)格參考國(guó)家相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及建筑樁技術(shù)規(guī)范要求規(guī)定開展相關(guān)工作，反力加載裝置可以選擇壓重平臺(tái)作為相關(guān)裝置，而試驗(yàn)荷載可以通過(guò)樁頂油壓千斤頂實(shí)施逐一增加荷載，預(yù)制混凝土塊能夠?yàn)榍Ы镯斕峁┓戳?，樁頂沉降則是通過(guò)直徑方向的位移傳感裝置進(jìn)行測(cè)量，試驗(yàn)加荷主要是慢速荷載維持方法。

2.2 試驗(yàn)方法

選定靜載試驗(yàn)樁，在樁基施工前，根據(jù)樁位土層鉆孔柱狀如圖1 所示：，在鋼筋籠8 個(gè)截面（除標(biāo)定斷面埋設(shè)4 個(gè)振弦式鋼筋計(jì)外，其余每個(gè)截面設(shè)置2 個(gè)振弦式鋼筋計(jì)（基本呈180°布置），鋼筋計(jì)截面設(shè)置在土層分界處）共計(jì)18 個(gè)埋設(shè)振弦式鋼筋計(jì)，采用焊接法固定在鋼筋籠主筋上，并與樁身縱軸線平行。測(cè)出鋼筋的應(yīng)變，在假定在鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋與混凝土變形一致情況下，進(jìn)一步換算得出混凝土截面的樁身軸力，總極限荷載減去樁身軸力即為此截面以上樁側(cè)摩阻力。

圖1 土層示意圖

2.3 樁側(cè)平均摩阻力：

樁土之間所形成的相對(duì)位移方向能夠決定樁側(cè)模阻力方向，在樁周土層和樁側(cè)相對(duì)位移向下的條件下，樁側(cè)摩阻力方向也是朝下的，可以將其稱為負(fù)摩阻力。樁側(cè)摩阻力對(duì)于樁基來(lái)說(shuō)屬于一種主動(dòng)作用，大部分學(xué)者提出樁側(cè)摩阻力和樁周圍土有效應(yīng)力存在一定關(guān)系，不同側(cè)摩阻力計(jì)算公式內(nèi)也能夠反映出有效應(yīng)力這一因素［2］。以往工程實(shí)測(cè)案例證明，通過(guò)側(cè)摩阻力有效應(yīng)力方法進(jìn)行計(jì)算，則最終計(jì)算結(jié)果和實(shí)際數(shù)值較為接近［3］。樁側(cè)摩阻力屬于樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的核心內(nèi)容，主要涵蓋承載力和沉降兩種內(nèi)容，在以往設(shè)計(jì)工作中，樁側(cè)模阻力似乎只是一種不變的固定值，同時(shí)具有明顯的深度效應(yīng)。摩擦型的單樁，相關(guān)承載力主要是樁側(cè)摩阻力承擔(dān)。針對(duì)樁側(cè)的平均摩擦阻力進(jìn)行計(jì)算，試驗(yàn)操作中，鋼筋計(jì)主要是按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃在不同土層界面中進(jìn)行合理按照。

在試驗(yàn)中，鋼筋計(jì)都是有意識(shí)地安裝在各土層的分界面上，因此根據(jù)上述的軸力計(jì)算值，各土層的平均摩阻力可按下式計(jì)算：

式中：Fi-第i 樁節(jié)的側(cè)表面積。

按照委托方具體要求，針對(duì)試樁1#最高加載值提高到12000kN，相關(guān)試驗(yàn)工作較為順利，沒有出現(xiàn)任何異常問(wèn)題，在最高荷載條件下，試樁樁頂?shù)某两捣鹊陀?0mm，同時(shí)還沒有突出的沉降值擴(kuò)大現(xiàn)象，試樁尚未達(dá)到承載極限，提取其中的最高加載值，當(dāng)做單樁豎向的抗壓承載極限數(shù)值。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)靜載試驗(yàn)的樁身內(nèi)力測(cè)試結(jié)果可知，在最大設(shè)計(jì)試驗(yàn)荷載情況下，樁周土層側(cè)摩阻力與本工程地質(zhì)勘探報(bào)告結(jié)果偏?。ㄓ捎陟o載試驗(yàn)未做到破壞，所測(cè)樁側(cè)側(cè)摩阻力偏?。?，試驗(yàn)較好反應(yīng)土層及成樁工藝特性。

（2）樁身內(nèi)力測(cè)試試驗(yàn)中，鋼筋計(jì)存活率對(duì)試驗(yàn)至關(guān)重要，試驗(yàn)過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)鋼筋計(jì)的保護(hù)。