樁基工程中靜載荷試驗的重要性分析

孫曉鳴

摘 要：文章提出了在樁基工程中，單樁豎向承載力特征值必須通過單樁豎向靜載荷試驗確定。并結(jié)合工程實際情況，論述了按照估算公式進行設(shè)計時可能產(chǎn)生較大誤差，存在不安全的隱患。

關(guān)鍵詞：樁基工程;單樁豎向承載力特征值;靜載荷試驗

1、引言

在樁基工程中，如何正確確定單樁豎向承載力特征值是保證樁基安全可靠、經(jīng)濟合理的關(guān)鍵問題。由于影響樁的承載力的因素多而復雜，各地區(qū)土質(zhì)情況差異較大，故現(xiàn)行的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007—2011規(guī)定：為保證樁基設(shè)計的可靠性，除設(shè)計等級為丙級的建筑外，單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過單樁豎向靜載荷試驗確定。

但在實際工程中，往往由于工程的施工工期緊迫，設(shè)計人員在確定單樁豎向承載力特征值時只能根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告提供的樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值，該公式中特別注明樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值由當?shù)仂o載荷試驗結(jié)果統(tǒng)計分析算得，以減少全國采用同一表格可能帶來的誤差。然而，由于各地區(qū)對當?shù)夭煌临|(zhì)、不同樁型的樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值的統(tǒng)計分析結(jié)果不盡完善，有些工程地質(zhì)勘察報告中給出的樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值，仍按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94—2008中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表給出，致使一些誤差難以避免。

一般情況下按估算公式確定的單樁豎向承載力特征值，大多小于由單樁靜載荷試驗值得出的單樁豎向承載力特征值，滿足樁基的安全要求，只是不夠經(jīng)濟。但是特殊情況下，按估算公式計算的單樁豎向承載力特征值，卻大于單樁豎向靜載荷試驗得出的單樁豎向承載力特征值，此時，如果按計算得出的單樁豎向承載力特征值進行樁基設(shè)計，對樁基工程將會產(chǎn)生不安全的隱患。因此，為保證樁基設(shè)計的安全、經(jīng)濟，必須進行單樁豎向靜載荷試驗，并以試驗結(jié)果作為施工圖階段樁基設(shè)計的主要依據(jù)。

2、超流態(tài)混凝土灌注樁的特點及成樁

超流態(tài)混凝土灌注樁雖也屬鉆孔灌注樁系列，但由于其成樁工藝特點，克服了普通灌注樁質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生斷樁、縮徑、樁底沉渣過厚等缺點。而且，它還具有操作簡單、施工速度快;無振動、低噪音;無污染，符合環(huán)保要求;應(yīng)用范圍廣，適用于各種復雜的地質(zhì)條件，有無地下水均可成樁等優(yōu)點。因成樁時采用泵送混凝土，對土層有擠滲作用，可充分發(fā)揮樁的端承力和樁周的側(cè)阻力，從而單樁承載力較普通鉆孔灌注樁單樁承載力高，所以綜合經(jīng)濟指標低，是一種有很大發(fā)展?jié)摿Φ臉缎汀?/p>

超流態(tài)混凝土灌注樁成樁：

1.用長螺旋鉆機鉆至設(shè)計深度，上部應(yīng)較設(shè)計樁長高出500mm，以確保樁頭質(zhì)量。

2.提出鉆桿同時，由混凝土泵將混凝土送至螺旋鉆桿的內(nèi)管，最后送到鉆頭端處樁孔中。

3.壓入的混凝土應(yīng)將樁孔中的泥漿擠至樁孔外，以確?；炷临|(zhì)量。

4.安裝鋼筋籠，鋼筋籠應(yīng)具有一定的剛度，鋼筋籠的樁端500mm向內(nèi)彎30°，嚴防碰撞樁孔側(cè)壁。

5.超流態(tài)混凝土的配制與施工均應(yīng)按混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程的規(guī)定實施。

3、超流態(tài)混凝土灌注樁單樁豎向承載力的計算

設(shè)計時參照《超流態(tài)灌注樁技術(shù)規(guī)定》中推薦的經(jīng)驗參數(shù)值，按下式估算單樁豎向極限承載力：

Quk=Qsk+Qpk=uΣTsiqsikLi+TpqpkAp（1）

Quk—單樁豎向極限承載力（kN）;

u—樁身周長（m）;

Li—樁穿越第i層土的厚度（m）;

Ap—樁端面積（m2）;

qsik—樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力（kPa）;

qpk—樁的極限端阻力（kPa）;

Tsi、Tp—樁的側(cè)阻力、端阻力提高系數(shù)。

由于泵送混凝土在壓力作用下，對樁周土壤有一定的滲透作用，增大了樁的側(cè)阻力和端阻力?！冻鲬B(tài)灌注樁技術(shù)規(guī)定》建議Tsi、Tp的取值為：

粘性土：1.05～1.10（IL≥0.75時取高值，IL<0.5時取低值）;

砂類土：1.10～1.25（中密、稍密狀態(tài)取高值）。

由公式（1）可以給出與《基礎(chǔ)規(guī)范》相對應(yīng)的單樁豎向承載力特征值估算公式：

Ra=uΣTsiqsiaLi+TpqpaAp（2）

Ra—單樁豎向承載力特征值（kN）;

qsia—樁側(cè)第i層土的側(cè)阻力特征值（kPa）;

qpa—樁的端阻力特征值（kPa）。

4、工程實例

根據(jù)某發(fā)電廠輸煤建構(gòu)筑物部分的巖土工程勘察報告，場地的土層分布情況及承載力特征值見表1。輸煤建構(gòu)筑物基礎(chǔ)采用超流態(tài)混凝土灌注樁，直徑D=600mm，穿透黃土狀粉質(zhì)粘土層、第一層礫砂層和粉質(zhì)粘土層，樁端持力層為第二層礫砂層，且樁端進入持力層的深度按2.0m計算。

按公式（2）估算單樁豎向承載力特征值：Ra=1475kN。

然后，將上述計算結(jié)果與單樁豎向靜載荷試驗得出的單樁豎向承載力特征值進行比較。在實際工程中，現(xiàn)場于樁基設(shè)計前進行了單樁豎向靜載荷試驗，試驗樁為三根，直徑D=600mm，樁長L=12.5m，樁的混凝土強度等級為C20，縱向受力鋼筋為8Ф12。試驗采用橫梁錨樁反力結(jié)構(gòu)，試驗加載采用慢速維持荷載法，垂直荷載用油壓千斤頂施加。樁的沉降采用容柵式位移傳感器，沉降量自動采集測定。

根據(jù)樁基試驗報告的結(jié)果，三根試驗樁的單樁豎向極限承載力分別為1800kN、1800kN、2200kN，并以此確定單樁豎向承載力特征值：Ra=967kN。

由此可見在本工程中單樁豎向靜載荷試驗得出的單樁豎向承載力特征值，遠遠小于按估算公式計算的單樁豎向承載力特征值。

5、結(jié)束語

綜上所述，在樁基工程中單樁豎向承載力特征值必須通過單樁豎向靜載荷試驗確定。按巖土工程勘察報告中給出的樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值，用規(guī)程中推薦的估算公式算出的單樁豎向承載力特征值仍屬經(jīng)驗數(shù)值，尤其在樁端阻力特征值及樁側(cè)阻力特征值缺少當?shù)仂o載荷試驗的統(tǒng)計分析結(jié)果，尚采用全國統(tǒng)一的經(jīng)驗表格數(shù)據(jù)時誤差較大，不能作為最終的設(shè)計依據(jù)，否則將會存在不安全隱患。

參考文獻

[1] 馮江， 王源， 段建立， et al. BOTDR在鉆孔灌注樁靜荷載試驗中的應(yīng)用研究[J]. 地下空間與工程學報， 2014， 10（s2）：1806-1810.