南水北調(diào)中線一期工程天津干線外環(huán)河出口閘工程樁基靜載試驗分析

韓縣剛，周景峰，李 明，高 翔

（1.天津市水利勘測設(shè)計院，天津300204；2.河北省水利工程局，河北石家莊050021）

南水北調(diào)中線一期工程天津干線外環(huán)河出口閘工程樁基靜載試驗分析

韓縣剛1，周景峰1，李 明1，高 翔2

（1.天津市水利勘測設(shè)計院，天津300204；2.河北省水利工程局，河北石家莊050021）

對外環(huán)河出口閘工程進行樁基靜載試驗，以驗證工程設(shè)計的合理與否。試驗結(jié)果表明，該工程滿足設(shè)計要求。

靜載試驗；樁基；供水工程

1 引言

南水北調(diào)中線一期工程為1等工程，天津干線為中線一期工程的一部分，亦為1等工程，外環(huán)河出口閘作為天津干線控制性建筑物，為1級建筑物。本工程位于天津市城市防洪圈內(nèi)，根據(jù)《天津市城市防洪規(guī)劃（2001年修訂）》，其防洪標準與天津市區(qū)防洪標準一致，為200年一遇。

天津干線天津市二段外環(huán)河出口閘地基處理[1]經(jīng)過比選，采用混凝土灌注樁基礎(chǔ)。

閘室段底板灌注樁φ800mm，混凝土強度為C30，樁長19.5m。選取2根樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗，要求單樁豎向抗壓承載力特征值為1276kN。

出口擴散段、保水堰段灌注樁φ600mm，混凝土強度為C30，樁長分別為12、10m，要求單樁豎向抗拔承載力特征值為275kN。

兩側(cè)擋土墻基樁單樁水平靜載試驗的設(shè)計要求為：在200kN水平荷載作用下，水平位移不超過5mm[2]。

2 單樁豎向抗壓靜載試驗

工程上承壓樁應(yīng)用比較廣泛，在此以閘室承壓樁為例，介紹單樁靜載試驗，以供借鑒。靜載荷試驗是原位測試方法中的一種，即在成樁后達到齡期，對單樁進行豎向壓力（荷載），觀測試驗樁隨時間產(chǎn)生的沉降量，以確定單樁豎向抗壓承載力特征值。

2.1 試驗設(shè)備

反力裝置：錨樁橫梁反力裝置。

加荷觀測系統(tǒng)：采用人工觀測，1個5000kN千斤頂加荷，并聯(lián)于千斤頂油路的壓力表測定油壓，壓力表精度優(yōu)于或等于0.4級。油泵、油管、千斤頂在最大加載時的壓力不超過工作壓力的80%。

單樁豎向抗壓靜載試驗裝置，如圖1所示。

圖1 錨樁試驗裝置

采用慢速維持荷載法逐級加荷，最大加荷量為2552kN，每級荷載的沉降量達到相對穩(wěn)定標準后再加下一級荷載。

（1）荷載分級。按慢速維持荷載法，加荷分10級，每級加荷為預(yù)估極限荷載的1∕10，第1級按2倍分級荷載加荷。

（2）穩(wěn)定標準。在每級荷載作用下，樁頂?shù)某两盗窟B續(xù)2次在每小時內(nèi)不超過0.1mm，可視為穩(wěn)定（由1.5h內(nèi)的沉降觀測值計算），可加下1級荷載。

（3）觀測與記錄。每級加載后，每第5、10、15min各測讀1次，以后每15min測讀1次，累計1h后每隔0.5h讀1次。

（4）終止加荷條件。綜合執(zhí)行文獻[3，4]，即符合規(guī)范所列條件之一時可終止加荷。

（5）卸荷觀測。每級卸載值為加載值的2倍。

2.2 單樁豎向極限承載力確定

根據(jù)文獻[3，4]的規(guī)定，單樁豎向抗壓極限承載力按沉降隨荷載和時間變化的特征或沉降量而定。如果樁的豎向抗壓承載力未達到極限值時，樁的豎向抗壓極限承載力應(yīng)取最大試驗荷載值。被統(tǒng)計的工程樁，當滿足其極差不超過平均值的30%時可取其平均值為單樁豎向極限承載力，將單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)2，為單樁豎向承載力特征值[5]。

2.3 單樁豎向抗壓靜載試驗結(jié)果

對現(xiàn)場靜載試驗實測數(shù)據(jù)進行整理、計算，并繪制對應(yīng)的荷載-沉降（Q-s）曲線、沉降-時間對數(shù)（s-lgt）曲線及沉降-荷載對數(shù)（s-lgQ）曲線（如圖2所示）。

圖2 荷載-沉降（Q-s）曲線、沉降-時間對數(shù)（s-lgt）曲線及沉降-荷載對數(shù)（s-lgQ）曲線

該樁最大加載量為2552kN，分10級加載，每級加載量約256kN。試驗從第2級開始加載，最終達到2552kN。對此，Q-s曲線分析結(jié)果如下：第2～10級加載階段，該樁曲線基本呈緩變形態(tài)；在最大加載量2552kN時，該樁能夠穩(wěn)定，回彈量為6.89mm，回彈率為49.8%。s-lgt曲線分析結(jié)果如下：在第2～10級荷載時，該樁曲線呈現(xiàn)平緩變化，荷載穩(wěn)定較快；在最終加載量為2552kN時，該樁能夠穩(wěn)定，與Q-s曲線分析結(jié)果一致。綜上分析，按照文獻[3]中4.4.2第4款規(guī)定，豎向抗壓承載力未達到極限時樁的豎向抗壓極限承載力應(yīng)取最大試驗荷載值，即該樁的極限承載力為2552kN。具體情況，見表1。

表1 試驗情況匯總

3 結(jié)論

閘室段通過單樁豎向抗壓靜載試驗，由試驗結(jié)果判定單樁豎向抗壓承載力特征值達到1276kN，滿足設(shè)計要求。

[1]韓縣剛，宋波，王云靜，等.南水北調(diào)中線一期工程天津干線外環(huán)河出口閘工程地基處理[J].海河水利，2009，（2）：56-59.

[2]SL265-2001，水閘設(shè)計規(guī)范[S].

[3]JGJ106-2003，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JGJ94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[5]GB50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

TV223.2+1

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：1004-7328（2014）02-0060-02

10.3969∕j.issn.1004-7328.2014.02.022

2013-11-30

韓縣剛（1980-），男，工程師，主要從事水利工程設(shè)計工作。