虹口區(qū)抗拔樁豎向抗拔承載力試驗(yàn)案例分析

曹佳寅

【摘 要】縱觀目前對(duì)于抗拔樁的理論研究，僅僅局限與承載力層次的研究，對(duì)于抗拔樁的變形問題研究較少。同時(shí)在研究抗拔樁的過(guò)程中僅僅關(guān)注側(cè)阻的“量”，忽視了對(duì)側(cè)摩擦力和摩擦阻力之間的特點(diǎn)和差異。因此設(shè)計(jì)過(guò)程中期望通過(guò)提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、增大樁長(zhǎng)和樁徑來(lái)提高抗拔承載力的現(xiàn)行比比皆是，造成設(shè)計(jì)浪費(fèi)?；诖?，本文作者結(jié)合自身實(shí)踐就抗拔樁豎向抗拔承載力的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行論述，以供參考。

【關(guān)鍵詞】抗拔樁;豎向抗拔;承載力;實(shí)驗(yàn)案例

中圖分類號(hào)： TU473.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）18-0080-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.039

1 工程概況

項(xiàng)目名稱：彩虹灣（暫名）保障性住房基地三期動(dòng)遷安置房項(xiàng)目。

項(xiàng)目地點(diǎn)：該項(xiàng)目位于虹口區(qū)東至涼城路（規(guī)劃）、西至江楊南路、南至三門路（規(guī)劃）、北至虹灣路。

該項(xiàng)目占地面積72660.5平米，擬建建筑物主要由11 幢30～35層兩層住宅，1幢1～2層社區(qū)配套、2幢已配套商業(yè)、1幢1層菜場(chǎng)，地下2層車庫(kù)以及門衛(wèi)、垃圾房、變電所組成，總建筑面積約287593.03平米，其中地上建筑面積205629平米，地下建筑面積約81964.03平米，場(chǎng)地地基屬中等復(fù)雜場(chǎng)地，綜合確定該工程項(xiàng)目地基基礎(chǔ)等級(jí)為甲級(jí)。該項(xiàng)目由中國(guó)建筑西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)。

1.1 工程目的

（1）調(diào)查場(chǎng)地建筑物范圍內(nèi)地基土的構(gòu)成、分布規(guī)律，提供各層地基土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，確定地基承載力設(shè)計(jì)值及特征值。

（2）對(duì)于天然地基，選擇合適的淺基礎(chǔ)持力層，提供地基承載力設(shè)計(jì)值及特征值;對(duì)于樁基工程選擇適宜的樁基持力層，提供樁基設(shè)計(jì)參數(shù)，估算單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值及特征值，估算抗拔樁的單樁豎向抗拔承載力設(shè)計(jì)值。

1.2 驗(yàn)證措施

（1）采用了鉆探取土、靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入等手段，再通過(guò)內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)分析后，得到了相應(yīng)的參數(shù)信息。

（2）通過(guò)每一層的土層驗(yàn)算，最終得出結(jié)論，擬建的門衛(wèi)、垃圾房等輕型建筑，由于荷重不大，且對(duì)變形要求較低，采用②層及其以下作為天然地基持力層，再結(jié)合各土層的極限側(cè)摩阻力及端阻力估算出單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值，在施工前，在擬建場(chǎng)地中打入試樁，對(duì)于估算的單樁承載力進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)上述驗(yàn)證，在該項(xiàng)目的地下車的工程樁中，有小部分的單節(jié)預(yù)制方樁樁身有異常的動(dòng)測(cè)曲線反應(yīng)，由靜載荷試驗(yàn)方法進(jìn)行再度驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，該類樁型符合設(shè)計(jì)的要求。

2 基礎(chǔ)承受上拔力的建筑物主要有以下幾種類型

（1）高壓送電線路塔。

（2）電視塔等高聳構(gòu)筑物。

（3）深水泵房、地下室等需要承受浮托力的地下工程。

（4）在水平力的作用下建造的建筑物。

（5）膨脹土地基上的建筑物。

（6）海上石油鉆井平臺(tái)。

（7）在斜拉橋或者索拉橋中常使用的錨樁基礎(chǔ)。

（8）修建船舶的船塢底板。

作者結(jié)合自身工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)影響抗拔承載力的因素做出如下分析。

2.1 樁周土體的影響

樁體本身的性質(zhì)以及抗剪強(qiáng)度、側(cè)向壓力系數(shù)等都是影響豎向抗拔承載力的重要因素之一。在一般情況下，樁身的抗拔極限阻力和土的不排水抗剪強(qiáng)度類似。在砂土中可以采取有效應(yīng)力法來(lái)測(cè)算樁身的抗拔極限阻力，不難看出，砂土的抗剪強(qiáng)度和側(cè)面的抗拔阻力大小呈正相關(guān)。

2.2 樁自身因素的影響

如果樁側(cè)的摩擦系數(shù)越大，那么樁身的承載力也相應(yīng)增加，且這種影響在砂土中表現(xiàn)更為明顯。除上述因素外，樁身的樁長(zhǎng)、樁身的剛度以及樁身的剛度等都會(huì)抗拔承載力產(chǎn)生較大的影響。

2.3 施工因素的影響

在樁身施工的過(guò)程中由于振動(dòng)產(chǎn)生土體的擾動(dòng)、以及樁身的殘余應(yīng)力以及樁身的完整性都可能對(duì)樁的承載力產(chǎn)生影響。

2.4 休止時(shí)間的影響

從成樁到樁身實(shí)驗(yàn)之間的時(shí)間是對(duì)抗拔承載力產(chǎn)生重要影響的主要因素;同時(shí)樁頂?shù)募虞d方式以及樁頂荷載的維持時(shí)間以及加載和卸載的過(guò)程都會(huì)對(duì)抗拔樁的承載力產(chǎn)生較大的影響。

3 抗拔樁抗裂計(jì)算

要考慮到大氣降水的影響，因此為了防止地下車庫(kù)上浮，避免結(jié)構(gòu)變形損壞，根據(jù)建筑物設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)可能產(chǎn)生的最高水位，設(shè)置了抗拔樁。由于抗拔柱要做抗拔試驗(yàn)，特地在非柱子部位打了兩根抗拔樁，用它們來(lái)做抗拔試驗(yàn)。由于本工程工期較緊，工程樁和試驗(yàn)樁是同時(shí)施工。本工程抗拔樁采用Φ600泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁，混凝土等級(jí)為C30，樁長(zhǎng)27.55m，鋼筋籠主筋8Φ16，且通長(zhǎng)配置。按工程勘察報(bào)告提供單樁抗拔承載力可按抗壓承載力中樁側(cè)摩阻力的80%計(jì)算，不考慮樁端阻力，按此估算單樁抗拔承載力特征值為450KN。

抗拔樁的承載力由三部分組成：側(cè)阻力、樁自重、樁端真空吸力。由于抗拔樁埋在地下，因此為了避免其出現(xiàn)銹蝕，需要對(duì)其進(jìn)行防銹處理。同時(shí)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，抗拔樁樁身裂縫的寬度不超過(guò)0.2mm，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求以及參照混凝土裂縫控制的演算公式，將相關(guān)數(shù)據(jù)代入算式進(jìn)行計(jì)算。

通過(guò)在3根不同的樁身中安裝鋼筋計(jì)，通過(guò)鋼筋計(jì)數(shù)據(jù)的大小來(lái)判斷各個(gè)方向的軸向力。將鋼筋計(jì)布置在土層的交界面，同時(shí)在每根樁身上布置幾個(gè)斷面，獲取斷面上鋼筋計(jì)的度數(shù)，利用求和平均法獲取平均值作為樁身極限側(cè)阻力值?？拱螛逗涂箟簶侗旧碛幸欢ǖ南嗨浦?，其表現(xiàn)在隨著上拔量的不斷增加以及土壤等外界因素的營(yíng)銷，側(cè)阻力會(huì)逐漸降低，逐漸低于抗壓阻力。

4 靜載試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)概況

通過(guò)采用千斤頂施加到樁身頂部，借助荷重傳感器來(lái)獲取荷載。采用記電位位移測(cè)讀位移大小，且保證所有的測(cè)試設(shè)備的精度都滿足相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

試驗(yàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）。

加載方式：快速維持荷載法。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

為了有效保證抗拔承載力符合要求，建立將樁長(zhǎng)取為27.5米，并按照相應(yīng)計(jì)算公式進(jìn)計(jì)算。布置3根灌注樁基本上能夠滿足抗浮穩(wěn)定要求。

5 地質(zhì)條件

對(duì)工程地質(zhì)進(jìn)行分析，該地為殘積臺(tái)地，各土層以及相對(duì)的物理學(xué)指標(biāo)如下表所示。

6 結(jié)論

（1）就目前來(lái)看，豎向抗拔荷載的傳遞機(jī)理還不夠明確，尤其是抗拔整本書的施工形態(tài)較為復(fù)雜，施工影響因素較多，樁身長(zhǎng)度、施工工藝、土層的性質(zhì)等都可能對(duì)抗拔樁的承載力產(chǎn)生較大的影響。因此將抗拔樁的承載力計(jì)算值作為參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，來(lái)確定承載力的大小。

（2）根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，砂土中：r=0.5～0.7;粘性土：r=0.7～0.8，且此次施工的地質(zhì)層良好，因此難以通過(guò)判斷確定抗拔折減系數(shù)。針對(duì)難以確定抗拔折減系數(shù)可以采用在同一場(chǎng)景中設(shè)置兩根相同的樁，且保證兩根樁身的構(gòu)成、樁長(zhǎng)、以及施工工藝完全相同，在一根樁身上埋設(shè)測(cè)力原件，另一根進(jìn)行抗拔極限承載力實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比二者的抗壓極限算確定抗拔折減系數(shù)。

（3）在施工過(guò)程中使用灌注樁作為抗拔樁時(shí)，由于灌注樁樁徑較大，會(huì)產(chǎn)生較大的反省抗拔阻力，同時(shí)樁身的自重也是反向抗拔阻力的構(gòu)成要素之一。由于灌注樁本身的純摩擦樁，因此自重占據(jù)了較大的比例。

（4）如果工程要求較為嚴(yán)格，不允許樁身帶裂縫工作，需要嚴(yán)格按照我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)范，對(duì)樁身進(jìn)行抗裂計(jì)算。

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