單樁豎向抗壓靜載試驗檢測操作方法及結果分析

張興長

（中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西 西安 710065）

單樁豎向抗壓靜載試驗檢測操作方法及結果分析

張興長

（中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西 西安 710065）

文章通過對安平特大橋墩臺基礎單樁豎向靜載試驗，表述了試驗反力裝置的受力計算及設計方法。在試驗分級加載過程中采用靜力載荷測試儀自動控制系統采集數據，大大降低了人工采集數據的誤差，為試驗結果分析提供可靠的基礎資料。采用該試驗方法安全快捷，能準確判斷試樁承載力是否滿足設計要求。

豎向抗壓；反力裝置；數據采集

（一）概述

1.工程概況

安平特大橋位于新建京滬高速鐵路土建工程JHTJ-3標段北京至徐州段橋鄒城市境內。為32～32m預應力混凝土簡支箱梁，本橋全長1502.18m。本橋基礎1#～5#、11#、12#橋墩和京方橋臺為鉆孔樁基礎，其他為明挖基礎。橋址范圍內地層上部覆蓋層為新生界第四系洪、坡、殘積以及沖積、湖積層，主要巖性為粉質黏土、砂類土等，下伏基巖為斜長花崗巖。橋址區沿線地下水水位埋深較深，一般埋深大于10m，局部地段3～5m。

2.設計概況

按設計要求對本橋3#墩基礎灌注樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗檢測，試驗樁為2#樁，其平面布置及設計參數分別見圖1、表1。

圖1 試樁及錨樁平面布置示意圖

表1 2#樁主要設計參數表

（二）單樁豎向抗壓靜載試驗操作方法

1.錨樁設計

采用三根錨樁加一側配重方案，三根錨樁分別借用 1#、3#、6#工程樁，錨樁的配筋數量和直徑均根據設計抗拔反力進行單獨計算、加強。一側配重=單樁豎向抗壓承載力試驗值*安全系數/4=4593*1.3/4=1493KN。

（1）錨樁主筋強度校核

錨樁主筋受力驗算公式：單根錨樁主筋應力=（單樁豎向抗壓承載力試驗值-配重）*安全系數/（錨樁數量*主筋截面積*主筋數量）

錨樁設計主筋為16Φ20，本次試樁要求錨樁主筋最大應力為：σ=4593000*1.3/(4*3.14159*102*16) =297N/mm2

主筋采用HRB335，鋼筋的極限應力取300N/mm2。

設備自重可作為儲備考慮，主筋強度滿足要求。

（2）錨樁抗拔力計算

錨樁抗拔側阻力按下式計算：

式中ukT——基樁抗拔極限承載力標準值；iu——樁身周長，對于等直徑樁取du= ；sikq——樁側表面第i層土的抗壓極限側阻力標準值，查《建筑樁基技術規范》（JGJ94080505）表5.3.5-1極限側阻力標準值取值；iλ——抗拔系數，查《建筑樁基技術規范》（JGJ94080505）表5.4.6-2取值。

計算結果見表2。

表2 錨樁側阻力計算表

從計算表中，3根錨樁的極限抗拔力為：2291*3=6873kN

安全系數f=(6873+1493)/4593=1.82

滿足反力不小于最大試驗荷載的 1.3倍的低限。另外設備自重可作為儲備考慮。因而，錨樁設計是能滿足要求的。

根據上述計算，最終確定錨樁施工為：錨樁樁徑Φ1000,樁長17m；鋼筋籠主筋采用原設計主筋16Φ20(通長，出露樁頂1500cm)，加勁筋Φ20＠2000，承臺底以下3m范圍內箍筋加強，繞筋加強段φ10＠100，非加強段φ10＠200。錨樁樁頂高程為117.465m，樁底高程為100.465m，混凝土強度等級為C30，錨樁數量共3根。一側配重為1500KN鋼筋。

2.試驗平臺處理

樁基施工完成后，開挖承臺基礎時同時開挖配重放置平臺，按設計樁頂高程鑿除樁頭后，澆筑15cm厚C20混凝土墊層。試驗平臺布置見圖3。

3.試樁處理

單樁豎向抗壓靜載試驗的受檢樁進行了樁頭加固處理（見圖4），具體操作如下：

a.試樁先鑿掉樁頂部的破碎層和軟弱混凝土，鑿除后使樁頭頂面平整。

b.樁頭主筋全部直通至樁頂混凝土保護層之下，并使主筋保持在同一高度上。

c.距樁頂1.5m（1.5倍樁徑）范圍采用5mm厚鋼板圍裹，樁頂設置50×50mmф10鋼筋網片3層，間距100mm。用強度C40混凝土（樁頭混凝土強度宜比樁身混凝土提高1～2級，且不得低于C35）將其澆灌成一體，并將樁頭抹平。

圖4 試樁樁頭配筋示意圖

4.試驗加載裝置

本次試驗使用了錨樁+配重+橫梁反力裝置，反力裝置采用25t汽車吊吊裝。其裝配及附件詳見圖5。

圖5 反力裝置裝配圖

試驗加載時，通過錨樁、配重、橫梁聯合裝置提供反力，用油壓千斤頂在承壓板上逐級加壓，用位移傳感器（在樁的兩個正交直徑方向對稱安裝的 4個位移傳感器）測讀每級荷載的沉降量。加載、補壓、控載、判穩及測讀記錄沉降量的全部工作均由RS-JYB（或JCQ-503A或JCQ-503B或JK-Ⅲ）型靜力載荷測試儀自動控制完成。

圖6 試驗裝置示意圖

5.試驗加載方法

單樁豎向抗壓靜載試驗采用慢速維持荷載法，加載分 9級進行，其中第一級取分級荷載的 2倍，后采用逐級等量加載，等量荷載為最大加載量的1/10。卸載分5級進行，每級卸載量取加載時分級荷載的2倍。具體加載、卸載量見表3。

表3 靜載試驗主要技術參數

每級荷載施加后按第5、15、30、45、60min測讀樁頂沉降量，以后每隔 30min讀一次。每一小時內的樁頂沉降量不超過0.1mm，并連續出現兩次（從分級荷載施加后第30min 開始，按1.5h連續三次每30min 的沉降觀測值計算），即可加下一級荷載。

卸載時，每級荷載維持1h，按第15、30、60min測讀樁頂沉降量后，即可卸下一級荷載。卸載至零后，測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為 3h，測讀時間為第 15、30min，以后每隔30min測讀1次。

當出現下列情況之一時，可終止加載：

（1）某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的 5倍（注：當樁頂沉降量能相對穩定且總沉降量小于40mm時，宜加載至樁頂總沉降量超過40mm）。

（2）某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍，且經24h尚未達到相對穩定標準。

（3）已達到設計要求的最大加載量。

（4）當工程樁作錨樁時，錨樁上拔量已達到允許值。

（5）當荷載-沉降曲線呈緩變型時，可加載至樁頂總沉降量60～80mm；在特殊情況下，可根據具體要求加載至樁頂累計沉降量超過80mm。

（三）結論

通過該試驗操作，了解了單樁豎向抗壓靜載試驗過程中反力裝置設計及安裝方法。同時該試驗數據采集采用靜力載荷測試儀自動控制，降低了人工采集數據的誤差，提高了數據的精準度，為試驗結果分析提供可靠的基礎資料，能準確判斷試樁承載力是否滿足設計要求。且試驗過程安全快捷，從反力裝置安裝到試驗檢測、試驗裝置拆除需5～7天。

[1] 中國建筑科學研究院主編.建筑樁基技術規范[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.

[2] 中國建筑科學研究院主編.建筑樁基檢測技術規范[M].北京:中國建筑工業出版社,2003.

U443.2

A

1008-1151(2011)05-0069-02

2011-02-18

張興長（1977－），男，陜西蒲城人，中國水電建設集團十五工程局有限公司京滬高鐵項目部工程師。