嵌巖樁現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

黃家全

1 嵌巖樁定義

嵌巖樁的定義，國(guó)內(nèi)外學(xué)者尚無(wú)統(tǒng)一定義，國(guó)外多偏向于樁體伸進(jìn)巖石體即可認(rèn)為是嵌巖樁。在國(guó)內(nèi)，現(xiàn)行建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ 94-94建筑樁基技術(shù)規(guī)范[1]規(guī)定了樁端嵌入中等風(fēng)化程度以上巖層的樁稱之為嵌巖樁。而 JTG D 63-2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[2]雖沒(méi)有對(duì)嵌巖樁作明確的規(guī)定，但其隱含的定義是:樁端嵌入非全風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化基巖中的樁稱之為嵌巖樁。

2 自平衡試樁法

自平衡測(cè)樁法[3，4]是在樁身體內(nèi)設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)荷載箱，通過(guò)荷載箱向上和向下豎向作用力得到荷載箱上頂板及下頂板的荷載位移曲線，通過(guò)上述兩根曲線轉(zhuǎn)換成單樁豎向承載力的Q—S曲線，同時(shí)通過(guò)埋設(shè)在樁體的鋼筋計(jì)及其他測(cè)試元件得到相應(yīng)測(cè)試數(shù)據(jù)。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及分析

試樁位于荊越長(zhǎng)江大橋南岸，地面高程在 28.765m，設(shè)計(jì)直徑2.2m，樁長(zhǎng)80m，使用荷載為45 300 kN。南岸試樁SZ2在荷載試驗(yàn)完成后，樁身周?chē)?jīng)壓漿處理后作為南塔的工程樁使用。

3.1 地質(zhì)情況

標(biāo)高20.40m～11.00m主要為亞粘土，黃色、褐黃色，孔隙比1.12，主要呈軟塑 ～可塑狀，壓縮系數(shù) 0.42 MPa-1，壓縮模量5.32MPa，具中等壓縮性，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=29.5 kPa，φ=7.50。

標(biāo)高11.00m～5.10m主要為褐黃色粘土、磚紅色，主要呈硬塑狀，孔隙比0.74，壓縮模量10.1MPa，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=52.8 kPa，φ=14.20。

標(biāo)高5.10m～-10.20m為強(qiáng)風(fēng)化變余粉砂質(zhì)泥巖，塊原巖為變余粉砂質(zhì)泥巖，巖質(zhì)半疏松～半堅(jiān)硬，錘擊聲啞。巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，普遍色變?yōu)辄S色，頂部少量灰綠色，巖體內(nèi)裂隙發(fā)育。

標(biāo)高-10.20m～-22.40m為中風(fēng)化變余粉砂質(zhì)泥巖，飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值10MPa～20MPa，其間發(fā)育有層間剪切帶。

標(biāo)高-22.40m～-58.60m為微風(fēng)化變余粉砂質(zhì)泥巖，塊體天然密度2.739 g/cm3，飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值30.69MPa，變形模量5.5 GPa，彈性模量7.8 GPa。

3.2 試樁過(guò)程

試樁加載至預(yù)估值第14級(jí)荷載(2×60 000 kN)，荷載箱上頂板向上位移14.66mm，下頂板向下位移為12.43mm，壓力穩(wěn)定。考慮到荷載箱加載能力，繼續(xù)加載兩級(jí)，加載至第 16級(jí)荷載(2× 68 000 kN)，向上位移22.85mm，向下位移為18.31mm。壓力達(dá)到荷載箱極限，終止加載。

3.3 數(shù)據(jù)分析

試樁加載過(guò)程中荷載箱位置處的向上位移和向下位移與荷載值關(guān)系，其荷載—位移(Q—S)曲線如圖1所示。根據(jù)上面所述自平衡試驗(yàn)結(jié)果向傳統(tǒng)靜載荷試驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)換的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換所得等效靜載曲線如圖 2所示。

由試樁樁基測(cè)試過(guò)程及結(jié)果可知，加載至預(yù)估值即第 14級(jí)荷載(2×60 000 kN)，向上位移14.66mm，向下位移為12.43mm，壓力穩(wěn)定。考慮到荷載箱加載能力，繼續(xù)加載兩級(jí)，加載至第 16級(jí)荷載(2×68 000 kN)，向上位移22.85mm，向下位移為18.31mm。壓力達(dá)到荷載箱極限，終止加載。從荷載箱上下板的Q—S曲線看出其基本為緩變形的，主要是因?yàn)樯隙螛逗拖露螛秱?cè)摩阻力占有很大的比例，且測(cè)得的極限承載力不是以土層的變形來(lái)控制的，而是由于荷載箱的加載范圍所引起，故樁體還有一定的承載能力。

從圖2及自平衡測(cè)試數(shù)據(jù)分析方法可知，試樁的等效轉(zhuǎn)換曲線為緩變型，試樁極限承載力為129078 kN，相應(yīng)的位移為71.07mm;使用荷載45 300 kN時(shí)對(duì)應(yīng)的位移為16.73mm，40.00mm位移對(duì)應(yīng)的承載力為91 530 kN。

圖3和圖 4分別給出試樁樁端阻力—位移曲線和試樁側(cè)摩阻力沿深度分布曲線。

當(dāng)樁端產(chǎn)生位移為 14.39mm時(shí)其自平衡測(cè)試得到極限樁端承載力為 34 310 kN。其中位移為荷載箱下板的位移與樁身彈性壓縮之間的差值，樁端極限承載力是荷載箱加載值與下段樁側(cè)摩阻力之間差值。

4 結(jié)語(yǔ)

采用自平衡試樁法對(duì)荊越大橋南塔群樁中一樁基進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，得知試樁極限承載力為129 078 kN，對(duì)應(yīng)的位移為71.07mm;使用荷載45 300 kN時(shí)對(duì)應(yīng)的位移為16.73mm，40.00mm位移對(duì)應(yīng)的承載力為91 530 kN，試樁Q—S曲線為緩變形。同時(shí)給出了樁端阻力位移關(guān)系及側(cè)摩阻力分布規(guī)律。

[1] JGJ 94-94，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JTG D 63-2007，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 龔維明，蔣永生，翟 晉.樁承載力自平衡測(cè)試法[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2000(5):532-536.

[4] 戴國(guó)亮.樁承載力自平衡測(cè)試法的理論與實(shí)踐[D].南京:東南大學(xué)博士學(xué)位論文，2008.