建筑超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)的重點(diǎn)難點(diǎn)及試驗(yàn)結(jié)果分析

摘 要：抗壓靜載試驗(yàn)是檢測(cè)樁基承載力最為直觀、真實(shí)、有效的方法。基于此，以深圳地區(qū)首例5 000 t抗壓靜載成功試驗(yàn)為例，分析基樁超大噸位抗壓靜載試驗(yàn)的重點(diǎn)難點(diǎn)，以提高基樁超大噸位抗壓靜載試驗(yàn)的可行性和準(zhǔn)確性，為工程實(shí)踐提供指導(dǎo)和建議。

關(guān)鍵詞：超高層超大型建筑；超大噸位單樁；豎向抗壓靜載試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TU473" " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)：2096-6903（2024）10-0007-03

0 引言

隨著基礎(chǔ)建設(shè)及項(xiàng)目規(guī)模的不斷擴(kuò)大，超高層、超大型建筑成為現(xiàn)代城市發(fā)展的重要標(biāo)志和亮點(diǎn)。由于其巨大的高度和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，超高層、超大型建筑對(duì)于樁基的承受荷載能力也越來(lái)越高。為確保超高層、超大型建筑的安全性和可靠性，對(duì)其基樁進(jìn)行抗壓承載力檢測(cè)顯得尤其重要。

1 工程概況

某項(xiàng)目位于深圳市南山區(qū)深圳灣超級(jí)總部基地深灣四路與白石四道交匯處東南側(cè)。項(xiàng)目擬建主要建筑為1棟200 m塔樓（T1）、1棟100 m塔樓（T2）、1棟60 m公司總部及裙樓。超高層采用筒體結(jié)構(gòu)，裙樓為框架結(jié)構(gòu)，地下室負(fù)二層，局部地下通道商業(yè)負(fù)三層。

根據(jù)建勘察單位提供的工程勘察報(bào)告，分析該場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，整理出該場(chǎng)地工程地質(zhì)概況如下（以下均為揭露層厚）：①雜填土，松散，厚1.20～3.10 m。 ②填石，稍密～中密，厚5.00～12.40 m。③淤泥質(zhì)黏土，流塑，厚0.50～4.90 m。④粉質(zhì)黏土，可塑～硬塑，厚0.60～4.80 m。⑤礫砂，稍密～中密，0.50～3.40 m；⑥礫質(zhì)黏性土，硬塑，厚1.30～24.10 m。⑦全風(fēng)化花崗巖，厚2.0～16.9 m。⑧強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，厚1.4～61.2 m。⑨中風(fēng)化花崗巖，厚0.7～13.8 m。⑩微風(fēng)化花崗巖，厚1.2～9.4 m。

該項(xiàng)目場(chǎng)地工程地質(zhì)條件復(fù)雜多變，其中一個(gè)突出的特點(diǎn)是局部中風(fēng)化埋深較大，設(shè)計(jì)人員提出部分樁基采用端承摩擦樁并采用后注漿的工藝。為保證工程質(zhì)量及驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案，項(xiàng)目方選取了3根旋挖灌注樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)?；炷恋燃?jí)C45，樁徑1 600 mm，樁長(zhǎng)分別為60.35 m、52.00 m、67.06 m，樁端持力層為塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，入巖深度分別為3.71 m、24.00 m、9.58 m，設(shè)計(jì)單樁抗壓承載力特征值分別為21 000 kN、25 000 kN、25 000 kN。規(guī)范規(guī)定抗壓靜載最大試驗(yàn)荷載為設(shè)計(jì)特征值的2.0倍，即分別為42 000 kN、50 000 kN、50 000 kN[1]。

2 建筑超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)重點(diǎn)難點(diǎn)分析

2.1 反力裝置、檢測(cè)設(shè)備配置及布置

合理配置、布置檢測(cè)設(shè)備是超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)的前提。結(jié)合上述50 000 kN抗壓靜載試驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件最終選擇了壓重平臺(tái)反力裝置，檢測(cè)設(shè)備配置：全自動(dòng)基樁JYF靜載試驗(yàn)儀1臺(tái)、8 000 kN千斤頂10臺(tái)、超高壓油泵1個(gè)、壓力傳感器1只、位移表6個(gè)、12.0 m主梁（500 mm×1 700 mm鋼梁）5根、14.4 m次梁（550 mm×1 000 mm鋼梁）14根、12.0 m臥梁（400 mm×800 mm鋼梁）8根、2 t/塊鋼筋混凝土配重塊（600 mm×600 mm×2 400 mm）3 000塊，12 m基準(zhǔn)梁2根等。堆載平面圖如圖1所示，堆載剖面圖如圖2所示。

2.2 支墩反力區(qū)地基處理及承載力驗(yàn)算

試驗(yàn)場(chǎng)地特別是支墩反力區(qū)地基承載力滿足要求，是超大噸位抗壓靜載試驗(yàn)成功的必要保證。根據(jù)深圳市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測(cè)規(guī)程》（SJG 09—2020）規(guī)定[2]：①反力裝置提供的反力不得小于最大試驗(yàn)荷載的1.2倍。②壓重施加于地基的壓應(yīng)力不宜大于地基承載力特征值的1.5倍。根據(jù)圖1、2計(jì)算5 000 t壓重施加于地基的壓應(yīng)力P1如式（１）（２）所示。

支墩受力面積為：

S=2.4 m×12 m×4排=115.2 m2 " " " " " （１）

5 000 t壓重施加于土地基的壓應(yīng)力：

P1=50 000 kN×1.2÷115.2 m2=521 kPa" " " " " （２）

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，查閱地勘報(bào)告并對(duì)支墩反力區(qū)進(jìn)行平板載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)得到支墩反力區(qū)地基承載力極限值≤200 kPa，說(shuō)明該土的地基承載力無(wú)法滿足試驗(yàn)要求。為保證在安全的條件下順利進(jìn)行試驗(yàn)，需要對(duì)支墩反力區(qū)地基進(jìn)行地基處理，處理措施是以檢測(cè)樁為中心16 m×20 m區(qū)域內(nèi)開(kāi)挖深度2.8～3.0 m素填土，換填深2.1 m級(jí)配良好的碎石或者粗砂并分層壓實(shí)，即使換填處理后地基承載力特征值也很難達(dá)到規(guī)范規(guī)定的348 kPa的要求，故在此基礎(chǔ)上又澆筑了0.8 m的鋼筋混凝土筏板以增大受力面積、保證壓重平臺(tái)反力裝置系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

通過(guò)計(jì)算可得場(chǎng)地總面積S1為320 m2，圖示樁中間的面積S2為44 m2，鋼筋混凝土筏板受力面積S3=S1-S2=276 m2。所以5 000 t壓重施加于土地基的壓應(yīng)力P2為218 kPa。結(jié)合以往類似檢測(cè)工程的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)處理后的地基承載力是完全可以滿足堆載反力區(qū)承載力218 kPa要求的。

2.3 樁帽制作及千斤頂擺放

樁帽制作也是超大噸位抗壓靜載試驗(yàn)的重點(diǎn)問(wèn)題。樁帽混凝土等級(jí)應(yīng)比樁身高1～2級(jí)且必須與原樁身嚴(yán)格對(duì)中，尺寸根據(jù)千斤頂?shù)臄?shù)量及擺放要求設(shè)計(jì)，嵌入樁身深度及配筋需滿足要求。

以50 000 kN抗壓靜載試驗(yàn)為例，樁帽混凝土等級(jí)采用C50，檢測(cè)樁樁徑為1 600 mm，為同時(shí)滿足千斤頂擺放要求，樁帽設(shè)計(jì)尺寸設(shè)為矩形3.4 m×2.4 m，樁帽高為1倍樁徑1.6 m，嵌固樁身0.2～0.3 m，樁帽頂、底均采用3層HRB400φ28@120雙向布置，最終樁帽頂面低于鋼筋混凝土筏板頂面0.6 m。樁帽制作及千斤頂擺放布置如圖3所示。

3 建筑超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果分析

本工程3根超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，按照深圳市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《深圳市建筑基樁檢測(cè)規(guī)程》（SJG 09—2020）采用慢速維持荷載法進(jìn)行，最大試驗(yàn)荷載分別為42 000 kN、50 000 kN、50 000 kN。試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果如圖4所示。

根據(jù)荷載-沉降（Q-s）曲線、沉降-時(shí)間對(duì)數(shù)（s-lgt）曲線可發(fā)現(xiàn)樁荷載逐級(jí)加大時(shí)，樁頂沉降量也隨之加大。01-XWZ-16h-01#樁加荷至42 000 kN時(shí)，樁頂最大沉降量24.26 mm，最大回彈量23.13 mm，回彈率95.34%。01-XWZ-16ha-01#樁加荷至5 0 000 kN時(shí)，樁頂最大沉降量25.27 mm，最大回彈量23.34 mm，回彈率92.36%。01-XWZ-16ha-02#樁加荷至50 000 kN時(shí)，樁頂最大沉降量23.20 mm，最大回彈量18.26 mm，回彈率78.71%。

根據(jù)圖4所示可知，3根樁的Q-s曲線呈緩變型且未發(fā)生明顯陡降，最終樁頂沉降量未超過(guò)60 mm，第1、第2根樁s-lgt曲線尾部也未出現(xiàn)明顯向下彎曲，第3根樁在加荷至45 000 kN時(shí)雖尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲，但本級(jí)荷載作用下樁頂沉降僅為3.53 mm，加荷至50 000 kN時(shí)亦能維荷穩(wěn)定，綜合判定該3根樁承載力極限值達(dá)到42 000 kN、50 000 kN、50 000 kN。

4 結(jié)束語(yǔ)

本次50 000 kN超大噸位抗壓靜載試驗(yàn)，突破了深圳地區(qū)35 000 kN傳統(tǒng)靜載堆載法檢測(cè)能力的上限，為基樁檢測(cè)行業(yè)提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和參考。試驗(yàn)數(shù)據(jù)直觀地體現(xiàn)了基樁在豎向抗壓荷載作用下的承載性能和變形特性，驗(yàn)證了端承摩擦樁+樁側(cè)樁端后注漿施工工藝的合理性和可行性，為后續(xù)工程設(shè)計(jì)和樁基礎(chǔ)施工提供了可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙仕源.建筑工程基礎(chǔ)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)探討[J].工程與建設(shè)，2023，37（1）：241-242+257.

[2] 深圳市建筑基樁檢測(cè)規(guī)程：SJG 09-2020[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2020.