多種基樁檢測方法在上海世博軸地下綜合體工程中的應用

余 偉，鄭明燕，孫洋波

(1.中國地質大學(武漢)，武漢 430074;2.上海港灣工程質量監測有限公司，上海 200032)

1 工程概況

上海世博軸地下綜合體建設規模大、投資大，尤其是地下建筑部分面積大(總面積約18萬m2)且埋深大，基坑開挖深度達到16.5 m。基礎采用鉆孔灌注樁，為了解和掌握幾種不同樁型的基樁抗壓、抗拔能力，為設計提供可靠的數據，對試樁進行了抗壓和抗拔試驗。本次試驗樁共11根，試樁樁位定于地質勘探的孔位處。本文就位于C59參考孔的試樁2-E42進行的垂直靜載荷試驗作了分析研究。

試樁2-E42的參數見表1。

表1 2-E42試驗樁參數

2 試驗情況

2.1 靜載荷試驗

1)荷載裝置

單樁豎向抗壓靜載荷試驗加載采用錨樁反力裝置，即用四根錨樁作為試樁反力樁，試驗反力裝置選用8 000 kN級荷載反力架;單樁豎向抗拔靜載荷試驗加載采用錨樁反力裝置，選用20 000 kN級荷載反力架。采用一臺5 000 kN級千斤頂作拔樁加載設備。

2)加荷系統

單樁豎向抗壓靜載荷試驗根據設計要求最大加載量為3 800 kN，加載設備由2臺5 000 kN的千斤頂、70 MPa高壓油泵及相應油路系統組成;單樁豎向抗拔靜載荷試驗根據設計要求最大加載量為3 000 kN，加載設備由1臺5 000 kN的千斤頂、70 MPa高壓油泵及相應油路系統組成。

3)量測系統

單樁豎向抗壓(拔)靜載荷試驗量測系統采用RSJYC樁基靜載荷測試儀器，測量精度為0.01 mm。

4)加載方式及荷載分級

單樁豎向抗壓(拔)靜載荷試驗均采用慢速維持荷載法。各級加載量按加載控制荷載的1/10分級進行，第一級荷載為加載量的2倍;當加至最大荷載后進行分級卸載，每級卸載量為加載量的2倍。

2.2 低應變檢測

樁基礎檢測的方式方法多種多樣，但檢測的目的只有兩個，即基樁承載力和完整性。承載力測試中，較成熟的方法為靜載荷試樁法。其方法簡單，數據準確。但這種方法有一定的局限性，它提供的數據較單一，只能憑借Q—S曲線和S—lgt曲線對基樁受力特性進行分析。當樁身存在缺陷時，缺陷會影響到Q—S曲線的形狀，從而對承載力的判定造成失誤。這時，需對樁身情況作進一步分析，判定樁身缺陷的成因及類型以及其對基樁承載力的影響，而這些僅依靠靜載荷試驗是無法解決的。所以靜載荷測試前，應先采用低應變方法了解一下樁身完整性情況，從而豐富靜載荷測試的信息量，既可準確提供承載力和樁身完整性，又可準確分析基樁承載力的變化情況。所以在樁基檢測中，常規是先用低應變檢測基樁的完整性，隨后才用靜載荷試驗檢測基樁的承載力。在此工程中，對所有試樁低應變樁身質量檢測均應用彈性波反射法，采用的設備是美國PDI公司生產的P.I.T.collector樁身完整性測試儀。

2.3 成孔質量檢測

本次檢測使用的儀器設備為JJC型孔徑檢測系統、JJX型井斜儀和JNC型沉渣測定儀分別對孔徑、孔深、垂直度和沉渣進行測定。

3 試驗結果與分析

3.1 成孔質量

試驗樁2-E42成孔質量檢測結果見表2。

3.2 低應變檢測

在單樁豎向抗壓靜載荷試驗之前對2-E42試驗樁進行低應變檢測。試驗樁樁身混凝土強度等級為C30，樁頂以下60 cm范圍混凝土強度等級為C30，樁徑為700 mm。低應變檢測結果為樁身完整，完整性等級為Ⅰ級。圖1給出了2-E42試樁的低應變檢測波形曲線。

圖1 2-E42抗壓試驗樁低應變檢測波形曲線

3.3 豎向抗壓靜載試驗

豎向抗壓靜載試驗實測數據見表3，樁頂荷載和沉降量(Q—S)曲線、沉降量與時間對數(S—lgt)曲線分別見圖2、圖3。2-E42樁在加載過程中，樁頂位移逐步增大，基本保持線性。在3 000 kN荷載下，樁頂位移8.22 mm，尚未達到破壞。從 S—lgt曲線上看，在3 000 kN荷載下的曲線未明顯向下彎曲。卸載至零后，樁頂的殘余變形為2.19 mm。經綜合判斷，確定該樁的抗壓極限承載力不小于3 000 kN。

表3 試樁2-E42豎向抗壓靜載荷試驗結果匯總

圖2 2-E42荷載與沉降量(Q—S)曲線

圖3 2-E42樁沉降量與時間對數(S—lgt)曲線

3.4 豎向抗拔靜載試驗

2-E42樁樁身直徑為700 mm，樁端直徑為1 150 mm。其實測數據見表4，荷載與上拔量(Q—δ)曲線、上拔量與時間對數(δ—lgt)曲線分別見圖4、圖5。而2-E42樁在加載過程中，樁頂上拔量和樁底上拔量增加都比較緩慢，在3 125 kN荷載下，樁頂最大上拔量22.19 mm，樁底最大上拔量7.62 mm，尚未達到破壞。從δ—lgt曲線上看，在3 125 kN荷載下曲線均未明顯向上彎曲。卸載至零后，樁頂的殘余變形為8.89 mm。經綜合判斷，確定2-E42樁的抗拔極限承載力不小于3 125 kN。

3.5 結果分析

通過低應變的檢測方法確定樁身完整性為一級，在這一前提下進行豎向抗壓靜載試驗以及豎向抗拔靜載試驗，得出的數據合理準確。通過對這些數據進行分析整理得出該試樁的承載力(抗壓或抗拔)均能滿足設計要求。2-E42樁的極限承載力推薦值及-7.8 m高程以下部分極限承載力推薦值見表5。

表4 試樁2-E42豎向抗拔靜載荷試驗結果匯總

圖4 2-E42樁荷載與上拔量(Q—δ)曲線

圖5 2-E42樁上拔量與時間對數(δ—lgt)曲線

表5 2-E42樁極限承載力推薦值及－7.8 m高程以下極限承載力推薦值

4 結論

1)檢測單樁極限承載力最直接可靠的方法是靜載荷試驗。為保證靜載荷試驗結果的真實可靠，做試驗前，應認真收集工程勘察和試樁設計施工資料，做好試驗的施工方案。

2)用低應變輔助靜載測試可以大大地豐富靜載測試的信息量，有助于提高對靜載測試曲線的分析能力。所以，在工程建設過程中，應加強對基樁的低應變檢測，使其與單樁豎向靜載試驗互為補充和驗證，以提高評價的準確性。在重要工程樁基礎檢測中，還要結合其它檢測方法(如超聲波檢測法)，綜合分析判斷，以提高精準度。

3)在實際工程檢測中，我們不但要充分了解各種檢測方法的原理，揚長避短、綜合分析判斷，而且要有高度的責任心，不放過實際檢測中出現的任何問題，追根溯源，找出真正的原因所在，從而保證檢測質量。

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