淺談樁基豎向抗壓靜載試驗(yàn)的樁身內(nèi)力測試

蘇爾想

溫州信達(dá)交通工程試驗(yàn)檢測有限公司，浙江 溫州 325100

1 前言

樁基礎(chǔ)作為一種重要的基礎(chǔ)形式，在工程中得到廣泛的應(yīng)用。通過樁身埋設(shè)傳感器進(jìn)行樁基內(nèi)力試驗(yàn)來研究分析其荷載傳遞規(guī)律及單樁的承載力性狀，對(duì)樁基樁長、樁徑、施工工藝等參數(shù)的選擇具有重要意義。

2 樁身內(nèi)力測試原理及方法

在樁基豎向抗壓荷載試驗(yàn)中，在樁身不同深度位置埋設(shè)混凝土應(yīng)變計(jì)，采用頻率讀數(shù)儀測量樁身混凝土軸向應(yīng)變。根據(jù)測量結(jié)果、混凝土彈性模量及樁身截面面積，計(jì)算出樁身軸力。通過樁身軸力分布情況，分別計(jì)算得出樁身側(cè)摩阻力及樁端摩阻力。

（1）通過測定混凝土應(yīng)變計(jì)頻率，將混凝土應(yīng)變計(jì)讀數(shù)換算成相應(yīng)的應(yīng)變值。

式中：ε—為應(yīng)變；

K—為應(yīng)變傳感器標(biāo)定系數(shù)（μεHz2）

fi—為測試頻率（Hz）；f0—為初始頻率（Hz）；

（2）數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)剔除異常測點(diǎn)數(shù)據(jù)，求出同一斷面有效測點(diǎn)的應(yīng)變平均值，并應(yīng)按下式計(jì)算該斷面處的樁身內(nèi)力：

式中：Qi-樁身第i 斷面處軸力（kN）；

Ei-第i 斷面處樁身材料彈性模量（kPa）；當(dāng)混凝土樁樁身測量斷面與標(biāo)定斷面兩者的材質(zhì)、配筋一致時(shí)，應(yīng)按標(biāo)定斷面處的應(yīng)力與應(yīng)變的比值確定；

Ai-第i斷面處樁身截面面積（m2）。

（3）將每級(jí)荷載作用下計(jì)算得到的樁身軸力制成表格，并繪制軸力分布圖。樁側(cè)土的分層側(cè)摩阻力和樁端阻力應(yīng)分別按下列公式計(jì)算：

式中：qsi—樁第i 斷面與i+1 斷面間側(cè)阻力（kPa）；

qp—樁端阻力（kPa）；

i—樁監(jiān)測斷面順序號(hào)，i=1，2，3，.......，n，并自樁頂以下從小到大排列；

u—樁身周長（m）；

li—第i 斷面與第i+1 斷面之間的樁長（m）；

Qn—樁端的軸力（kN）；

A0—樁端面積（m2）。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

溫州某重點(diǎn)工程樁基礎(chǔ)采用混凝土鉆孔灌注樁，樁徑為1000mm，樁長為78.5m，樁端進(jìn)入卵石層15.8m。該工程擬建場地大范圍分布軟土層，主要為第四系全新統(tǒng)海積及沖海積形成的淤泥，其具有易觸變性，高壓縮性、強(qiáng)度低等特性。地基土劃分為4 個(gè)工程地質(zhì)層（其中②層細(xì)分為3 個(gè)亞層，④層細(xì)分為4個(gè)亞層），地基土自上而下依次為：①1 沖填土、②1 含砂淤泥、②2 淤泥、②3 淤泥、③1 淤泥質(zhì)粘土、④2 粘土、④31 粉質(zhì)粘土、④32 粉砂、④4 卵石。

圖1 地質(zhì)剖面圖

3.2 檢測方法

本次靜載試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，采用壓重平臺(tái)反力裝置。為保證試樁場地穩(wěn)定性滿足試驗(yàn)要求，于試樁場地增加堆載支墩輔助樁及承臺(tái)。根據(jù)地質(zhì)情況，于樁頂下1m、各土層分界位置、樁底上1m 處分別設(shè)置混凝土應(yīng)變計(jì)，以監(jiān)測不同深度位置樁身混凝土應(yīng)變。

3.3 檢測結(jié)果分析

豎向抗壓靜載成果見表1。

表1 各荷載等級(jí)下不同深度樁身截面內(nèi)力

根據(jù)不同荷載等級(jí)下不同深度樁身截面內(nèi)力，繪制樁身內(nèi)力分布曲線見圖2。

圖2 樁身內(nèi)力分布圖

經(jīng)計(jì)算，各土層樁側(cè)摩阻力及樁端阻力見表2。

表2 各土層摩阻力計(jì)算表

從檢測結(jié)果中可以看出，在樁頂荷載作用下，樁身軸力均隨深度的增加而遞減，到樁端時(shí)仍有一定的端阻力；樁的側(cè)摩阻力和端阻力分別為8371kN 和3629kN，尚可提供端阻力，但側(cè)摩阻力已經(jīng)接近極限，為端承摩擦樁；

4 結(jié)論

靜載試驗(yàn)時(shí)的樁身內(nèi)力測試，可比較準(zhǔn)確的了解灌注樁各土層側(cè)摩阻力及樁端摩阻力的實(shí)際情況，并對(duì)地質(zhì)勘探結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，為樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)樁長及樁徑等方面的優(yōu)化提供有力依據(jù)。