淺析新城國際商務寫字樓D樓地下車庫抗拔靜載試驗—人工挖孔樁單樁豎向抗拔靜載試驗

鄧勝永 （中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

1 工程概況

新城國際商務寫字樓D樓地下車庫位于合肥市政務文化新區東流路與潛山路交口東南側，該工程由安徽基石置業有限公司開發，建筑場地由合肥市勘察院有限責任公司勘察，由中國建筑技術集團有限公司設計，樓高46層，地下4層，框架、剪力墻結構，基礎設計為人工挖孔混凝土灌注樁，設計樁長15.5mm～20.0m，樁身直徑1600mm～2300mm，樁端直徑2900mm～4500mm，抗拔樁174根。抗拔樁樁端持力層為第⑤層中風化砂巖夾泥巖，持力層樁端阻力特征值為3000kPa，單樁豎向抗拔承載力特征值為800kN～6600kN。

2 工程地質概況（見表1）

3 單樁豎向抗拔靜載試驗

3.1 試驗方法

利用天然地基土提供反力。單樁豎向抗拔靜載試驗裝置主要包括反力系統、加荷系統和上拔變形量測系統，檢測試驗示意圖見圖1。

3.2 試驗原理

根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003）的相關規定，本次試驗利用天然地基土提供反力。反力驗算：fak×S=250kPa×8×0.3m×12m×2=14400kN（fak為地基土承載力，S為工字鋼所鋪設的面積）。

3.3 試驗過程

3.3.1 試驗設備（見表2、表3）

3.3.2 最大試驗荷載

最大試驗荷載不小于試驗樁單樁豎向抗拔承載力特征值設計要求的2倍（6600kN×2=13200kN），試驗時根據設計要求取13200kN。

3.3.3 試驗加載與分級

根據國家行業標準《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106－2003）單樁豎向抗拔靜載試驗要點：分級荷載為最大加載量的1/10，首級加載量為分級荷載的2倍，本次試驗首級加載量為2640kN，以后每級各加載為1320kN。

圖1

圖2 該項目專用錨具

圖3 800t千斤頂

圖4 主梁

3.3.4 沉降相對穩定標準

根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106－2003）的4.3.6條，每級荷載施加后按第5min、15min、30min、45min、60min測讀沉降量，以后每隔30min測讀一次，當1h內的沉降量不超過0.1mm，并連續出現2次（從分級荷載施加30min后開始，按1.5h連續3次每30min的沉降觀測值計算），認為已趨穩定，可施加下一級荷載。

表1

儀器及千斤頂型號 表2

鋼梁規格 表3

3.3.5 終止加載

根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003）第5.3.3條，出現下列情況之一即可終止加載：

①某級荷載作用下，樁頂上拔量大于前一級荷載作用下上拔量的5倍；

②樁頂上拔量累計超過100mm；

圖5 工字鋼

圖6

③按鋼筋抗拉強度控制，樁頂上拔荷載大道鋼筋強度標準的0.9倍；

④對應驗收抽樣檢測的工程樁，達到設計要求的最大上拔荷載值。

3.3.6 卸載與回彈觀測

根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106－2003）第4.3.6款第4條，每級卸載量為加載時的2倍。每級荷載維持1h，在第15、30、60min時測讀一次沉降后，即可卸下一級荷載。全部卸載后，應測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為3h，測讀時間為15、30min，以后每隔30min測讀一次。

圖7 側視圖

圖8 俯瞰圖

3.4 現場試驗安裝實圖

3.4.1 主要設備名稱（見圖2～圖5）

3.4.2 試驗安裝整體圖

①安裝流程簡單說明（見圖6）。

②試驗安裝完成圖片（見圖7、圖8）。

4 試驗結果分析

從單樁抗拔靜載試驗所繪制的q-s 曲線可以看出，抗拔樁的一般受力機理與規律，大致為樁在上拔荷載作用下，樁身首先將荷載以摩阻力的形式傳遞到周圍土中，其規律與承受豎向抗壓樁一樣，只是方向相反。初始階段，上拔阻力主要由淺部土層提供，樁身的拉應力主要分布在樁的上部；隨著樁身上拔位移量的增加，樁身應力逐漸向下擴展，樁的中下部的土阻力逐漸發揮。試驗結果還表明，單樁豎向抗拔的q-s曲線大致可劃分為3段：第1段為直線段，即抗拔力與變形按比例增加；第2段為曲線段，隨著樁土相對位移的增大，上拔位移量比側阻力增加的速率快；第3段又呈直線段，此時即使上拔荷載增加很小，樁的位移量仍急劇上升，同時樁周地面往往出現環向裂縫、樁身開裂和鋼筋被拔斷。第3段起點所對應的荷載值，即為樁的豎向抗拔極限承載力q。

5 結 語

①抗拔樁的破壞形態與施工因素有關，如樁長、樁材、施工工藝、各層土層與樁土界面特性等。因此設計抗拔樁的承載力計算值僅作參數，一般應通過現場單樁上拔靜載試驗來確定單樁承載力。

②灌注樁作為抗拔樁使用時，由于一般樁徑較大，它不僅產生與抗拔力反向的樁側阻力，且其灌注樁本身自重也抵抗相當大的抗拔承載力。因為抗拔樁是純摩擦樁，灌注樁自重對抗拔力的影響占有較大比重。

③當工程樁不允許帶裂縫工作時，應根據《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）中的有關規定，進行抗拔樁的抗裂計算。這時抗拔樁承載力驗算應取樁身開裂的前一級荷載，作為單樁豎向抗拔承載力特征值，并與極限荷載的一半取值確定的承載力特征值相比，取小值。