高層建筑樁基單樁豎向抗壓靜載試探討

摘 要：在高層建筑中，樁基礎是一種被普遍采用的基礎形式。為保證樁基安全可靠，對樁基的檢測是有必要的。本文結合工程實例，介紹了高層建筑樁基單樁豎向抗壓靜載試驗的全過程，并整理和研究了試驗結果，作出了單樁豎向抗壓靜載試驗Q～S、S～lgt曲線。試驗結果表明承載力滿足設計要求。

關鍵詞：樁基；靜載試驗；抗壓承載力；試驗荷載；Q～S曲線；S～lgt曲線

隨著經濟的快速發展，城市可利用土地也日益減少，因此，建筑物的高度向著更高的方向發展，高層建筑也越來越多。樁基礎是一種被高層建筑普遍采用的基礎形式。但由于樁基深埋于地下，隱蔽性極強，為保證樁基安全可靠，因此，樁基的檢測是十分必要的。單樁豎向承載力一直是樁基檢測的重要環節。確定單樁豎向承載力的方法有很多，但目前靜載試驗仍是確定樁身承載力最直接、最可靠的方法，應用也最為廣泛。

1工程概況

某工程總建筑面積為27611m2，包括了19層主樓及地下室。該建筑采用鉆孔灌注樁基礎，樁總數252根，樁身直徑最長為Ф1000mm，最短為Ф800mm，混凝土強度等級為C30～C40。

2單樁豎向抗壓靜載試驗

為了檢測樁基單樁豎向抗壓承載力，對本工程的5#樁、8#樁和13#樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗，基本參數如表1所示。

表1 試樁基本參數

本次試驗依據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003），試驗方法采用錨樁反力法，用四錨樁配合“工”字形反力梁提供試驗反力，采用慢速維持荷載法進行。

2.1試驗設備

全自動基樁靜載儀1臺；8000kN千斤頂1臺；壓力傳感器1只；位移測量容柵式數顯百分表2只；主梁采用7000mm×800mm鋼梁2根；位移測量基準梁采用4000mm×60mm方鋼1根；超高壓油泵站一個。該設備總加載能力不小于8000kN。

2.2豎向抗壓試驗樁制作

試驗樁按照設計圖紙施工，樁帽進行特別制作，為節省工期，可在樁身混凝土澆筑時一次成型，但應注意清除浮漿。

2.3錨樁制作

配合單樁豎向抗壓靜載試驗的4根錨樁樁身尺寸按照原設計圖紙施工，樁頂標高按照設計圖紙施工，鋼筋籠縱筋應高出自然地面不少于500mm。在試驗時要對錨樁上拔量進行監測，試驗前對鋼梁應進行強度和剛度驗算，并對錨樁的拉筋進行強度驗算。

2.4試樁、錨樁平面布置示意圖（如圖1A）

2.5主梁支承墩基制作（如圖1B）

圖1

圖中為試驗大梁支承墩基，其底面積為4000×900mm2；“U”形墩基的中間部分比試驗樁樁頂高660mm，兩端部分比試驗樁樁頂高1920mm；支承墩基用機制紅磚、水泥砂漿砌成，自然養護10d，支承墩基基礎應夯實。

2.6荷載分級

本次靜載試驗的單樁豎向抗壓承載力特征值設計要求為2700kN～3600kN，根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003），最大試驗荷載為單樁豎向抗壓承載力極限值5#樁、13#樁為5400kN，8#樁為7200kN，當保證樁身混凝土不被破壞時，可再施加0.5～1級荷載。根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003），每級加載量為預估極限荷載的1/10～1/15，第一級可按照2倍分級荷載加載。

表2單樁豎向抗壓靜載試驗荷載分級表（荷載單位kN）

本次試驗首級加載量取最大試驗荷載的2/10，以后各級取最大試驗荷載的1/10。實際荷載分級如下。本工程單樁豎向抗壓靜載試驗，在試驗加、卸荷過程，沉降觀測時間間隔及相對穩定標準還有終止加載條件都執行《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003）的規定。

3試驗結果及分析

3.1單樁豎向抗壓靜載試驗結果

本工程單樁豎向抗壓靜載試驗結果匯總表（見表3）。

表3各試驗點結果匯總表

本次單樁豎向抗壓靜載試驗Q～S、S～lgt曲線（見圖2）。

圖2單樁豎向抗壓靜載試驗Q～S、S～lgt 曲線

3.2單樁豎向抗壓承載力的確定

本次試驗單樁豎向抗壓承載力的確定方法遵循下列原則：

①根據沉降隨荷載變化的特征確定：對于陡降型Q～S曲線，取其發生明顯陡降的起始點對應的荷載值。

②根據沉降隨時間變化的特征確定：取S～lgt曲線尾部出現明顯彎曲的前一級荷載。

③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未達到相對穩定標準時，取前一級荷載。

④對于緩變型Q～S曲線可根據沉降量確定，宜取S=40mm對應的荷載值；當樁長大于40m，時，宜考慮樁身彈性壓縮量；對于直徑大于或等于800mm的樁，可取S=0.005D（D為樁端直徑）對應的荷載值。

⑤當按照上述4款判定樁的豎向抗壓承載力未達到極限時，樁的豎向抗壓承載力應取最大試驗荷載值。

3.3試驗結果分析

①從5#樁的單樁豎向抗壓靜載試驗Q～S曲線上可以看出，當荷載最大加至5400kN時，樁頂最大沉降量為34.42mm，曲線未出現陡降，末級荷載作用下的樁頂沉降量為7.92mm；從卸載回彈情況看，完全卸載后樁頂殘余沉降為29.33mm，最大回彈量為5.09mm，回彈率為14.8%；從S～lgt曲線看，各級荷載對應的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎。考慮到最大試驗荷載已達到設計要求，為避免樁身混凝土受壓破壞，試驗加載至5400kN穩定后停止加載。根據試驗結果，并依據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003），該樁的豎向抗壓極限承載力不小于最大試驗荷載5400kN，該樁的豎向抗壓承載力特征值不小于2700kN。

②從8#樁的單樁豎向抗壓靜載試驗Q～S曲線上可以看出，當荷載最大加至7200kN時，樁頂最大沉降量為35.07mm，曲線未出現陡降，末級荷載作用下的樁頂沉降量為7.21mm；從卸載回彈情況看，完全卸載后樁頂殘余沉降為29.68mm，最大回彈量為5.39mm，回彈率為15.4%；從S～lgt曲線看，各級荷載對應的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎。考慮到最大試驗荷載已達到設計要求，為避免樁身混凝土受壓破壞，試驗加載至7200kN穩定后停止加載。根據試驗結果，并依據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003），該樁的豎向抗壓極限承載力不小于最大試驗荷載7200kN，該樁的豎向抗壓承載力特征值不小于3600kN。

③從13#樁的單樁豎向抗壓靜載試驗Q～S曲線上可以看出，當荷載最大加至5400kN時，樁頂最大沉降量為32.64mm，曲線未出現陡降，末級荷載作用下的樁頂沉降量為7.04mm；從卸載回彈情況看，完全卸載后樁頂殘余沉降為28.05mm，最大回彈量為4.59mm，回彈率為14.1%；從S～lgt曲線看，各級荷載對應的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎。考慮到最大試驗荷載已達到設計要求，為避免樁身混凝土受壓破壞，試驗加載至5400kN穩定后停止加載。根據試驗結果，并依據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003），該樁的豎向抗壓極限承載力不小于最大試驗荷載5400kN，該樁的豎向抗壓承載力特征值不小于2700kN。本工程檢測的3根試驗樁的單樁豎向抗壓承載力特征值分別為：5#樁為2700kN；8#為樁3600kN；13#為樁2700kN，均滿足設計要求。限于本文篇幅，8#樁與13#樁的Q～S、S～lgt曲線不再一一介紹。

4結語

雖然單樁豎向抗壓承載力靜壓試驗耗時長、成本較高，但其直觀性和可靠性是其他檢測方法無法比擬的。但需要注意的是，在嚴格執行國家規范的同時，針對特殊地區，必須認真研究和加以解決，才能使單樁靜壓試驗客觀地、科學地反映樁基工程的特性。

參考文獻

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