基坑開挖對抗拔樁影響的原位樁檢測分析★

王朝祥 張 超 李洪嘉

(1.遼寧有色基礎工程公司，遼寧 沈陽 110000； 2.遼寧省有色地質局勘察研究院，遼寧 沈陽 110013)

基坑開挖對抗拔樁影響的原位樁檢測分析★

王朝祥1，2張 超1，2李洪嘉1，2

(1.遼寧有色基礎工程公司，遼寧 沈陽 110000； 2.遼寧省有色地質局勘察研究院，遼寧 沈陽 110013)

基于基坑開挖不可避免地引起地基應力場變化，導致樁—土接觸面法向應力發生改變，從而降低抗拔樁承載力，對抗拔樁的變形也產生影響的情況，通過地表和不同開挖深度位置進行原位樁靜載荷抗拔試驗，對沈陽砂土地區抗拔樁在不同深度時的承載性能進行了原位檢測分析，得出了一些有意義的結論。

基坑開挖，抗拔樁，靜載試驗

0 引言

隨著沈陽城市建設的發展，相應的深基坑工程越來越多，為滿足與上浮荷載受力平衡而設置基礎抗拔樁工程成為一種常見手段。但受施工限制，坑內基樁需在基坑開挖前完成，上覆土層的大面積卸荷使抗拔樁承載性狀的確定變得復雜。深基坑由于大面積深開挖后開挖面以下土體豎向應力降低，導致樁土界面法向應力降低。同時，樁周土體由于豎向卸荷處于超固結狀態，其應力場和位移場均發生改變。

通過地表和不同開挖深度位置進行原位樁靜載荷抗拔試驗, 對沈陽砂土地區抗拔樁在不同深度時的承載性能進行檢測分析。

1 試驗概況

1.1 場地概況

試驗場地位于沈陽市沈河區北京街東側,哈爾濱路北側,團結路南側,惠工廣場西側。場地地形平坦，地面高程介于30.17 m～46.15 m之間，場地北部基坑已開挖，相對高差大于15 m。場地西南部未開挖，地塊長200 m，寬90 m。豎向抗拔靜載試驗位于場地西南部未開挖地段進行。該場地地層主要由第四系全新統雜填土、粘性土、砂類土及碎石類土等地層組成。其各土層物理力學參數如表1所示。場地地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水，穩定水位埋深3.0 m～15.80 m。

表1 各土層物理力學參數

1.2 試驗設計

現場在地塊中間位置現灌注9根樁作為豎向抗拔靜載試驗的試樁，按6 m點距方格網布置，再在試樁兩側3 m位置灌注2根錨樁作為反力支座，見圖1。

在地表處(未開挖)進行3根樁豎向抗拔靜載試驗，試樁編號分別為sy1，sy2，sy3，3根樁有效樁長為10 m(進入地下)，樁頂標高-16 m。對應的4根錨樁編號分別為m1，m2，m3，m4，有效樁長為10 m(進入地下)，樁頂標高0 m。

在開挖8 m進行3根樁豎向抗拔靜載試驗，試樁編號分別為sy4，sy5，sy6，3根樁有效樁長為10 m(進入地下)，樁頂標高-16 m。對應的4根錨樁編號分別為m5，m6，m7，m8，有效樁長為10 m(進入地下)，樁頂標高-8 m。

在開挖16 m(基坑底部)進行3根樁豎向抗拔靜載試驗，試樁編號分別為sy7，sy8,sy9，3根樁有效樁長為10 m(進入地下)，樁頂標高-16 m。對應的4根錨樁編號分別為m9，m10，m11，m12，有效樁長為10 m(進入地下)，樁頂標高-16 m。

試驗樁和反力支座錨樁采用長螺旋鉆機成孔管內泵送混凝土后插鋼筋籠成樁的工藝成孔。抗拔試樁采用雙套管法實現開挖段樁與樁周土的隔離,套管頂標高皆超出地面0.3 m,外套管內徑660 mm,相對底標高-16.0 m；內套管內徑460 mm,相對底標高-16.5 m。試樁有效樁長為10 m(進入地下)，樁直徑為400 mm，樁身混凝土采用C30。為防止試驗中鋼筋發生屈服,布置14Φ22主筋,通長配筋，鋼筋采用HRB335級。反力支座錨樁不采用雙套管法灌注基樁，正常澆筑灌樁即可，有效樁長為10 m(進入地下)，樁直徑為400 mm，樁身混凝土采用C30，布置10Φ22主筋，通長配筋，鋼筋采用HRB335級。

1.3 試驗實施

靜載試驗采用RS-JYB樁基靜載荷測試分析儀，利用反力樁做反力，通過電動油壓千斤頂加壓，荷載通過100 MPa壓力表量測。在未開挖(地表處)和開挖8 m處進行豎向抗拔靜載試驗時，記錄樁頂位移桿的位移。在開挖16 m處進行3根樁豎向抗拔靜載試驗時在樁頂混凝土處設置2個位移傳感器記錄樁頂位移。

試驗中預估極限承載力為1 200 kN，按JGJ 106建筑樁基檢測技術規范的方法進行加載、判穩和記錄數據。加荷等級分為12級，每級100 kN，其中第一級可取分級荷載的2倍，最大加荷值不限，以達到終止試驗條件為準。當出現下列情況之一時終止試驗：

1)在某級荷載作用下，樁頂上拔量大于前一級上拔荷載作用下的上拔量5倍。2)按樁頂上拔量控制，當累計樁頂上拔量超過100 mm時。3)按鋼筋抗拉強度控制，樁頂上拔荷載達到鋼筋強度標準值的0.9倍。

2 試驗結果分析

按照有關技術規范加荷，在未開挖(地表處)、開挖8 m處和開挖16 m處(基坑底部)進行抗拔靜載試驗，將上拔載荷—上拔量關系曲線實測記錄列于表2。

表2 抗拔靜載試驗上拔載荷—上拔量關系

以上9根樁的靜載試驗均達到規范規定的終止加載條件，均出現了抗拔力極限值。

在未開挖處(地表)進行的抗拔靜載試驗，sy1，sy2，sy3 3根試樁的抗拔極限值均為1 300 kN，對應的樁頂上拔量分別為4.35 mm，4.98 mm，5.02 mm。開挖8 m處進行的靜載試驗，sy4，sy5，sy6 3根試樁的抗拔極限值均為1 200 kN，對應的樁頂上拔量分別為6.46 mm，6.91 mm，6.63 mm。開挖16 m處進行的靜載試驗，sy7，sy8，sy9 3根試樁的抗拔極限值均為1 100 kN，對應的樁頂上拔量分別為8.22 mm，7.96 mm，8.71 mm。根據未開挖3根樁樁頂上拔量平均值分別與開挖8 m處3根樁樁頂上拔量平均值、開挖16 m處3根樁樁頂上拔量平均值進行比較，可整理出不同開挖深度的抗拔樁對比Q—s曲線如圖2，圖3所示。

對比以上數據發現，開挖明顯降低了抗拔樁的抗拔承載力，相對于未進行開挖時的極限承載力，開挖深度為8 m和16 m時的極限承載力平均值分別降低了7.7%和15.4%。

樁頂作用相同荷載時，隨著開挖深度的增加，樁頂位移增大。相對于未進行開挖時的極限位移，開挖深度為8 m和16 m時的極限位移平均值分別增加了39.5%和73.6%。

由此看出，抗拔樁在基坑開挖后，開挖面以下土體經歷豎向卸荷、回彈，樁土界面法向應力降低，從而降低了界面的抗剪強度和剛度，導致抗拔樁極限承載力及剛度的降低。隨著開挖深度的增加,土體回彈量逐漸增大,樁土相對位移增加,使得樁身預拉力有逐漸增加的趨勢；而在開挖深度增加的同時,樁頂上覆土壓力減小,樁土之間的摩擦力有減小的趨勢。

3 結語

1)基坑開挖將導致坑內土體產生卸荷回彈，從而帶動抗拔樁回彈，樁身上下部分分別承受正、負摩阻力，并在樁身產生軸向拉力。同時，樁土界面法向應力降低，導致樁的極限抗拔承載力降低。2)采用覆土條件下的基樁承載力與剛度值是偏于不安全的。根據覆土條件下的靜載試驗結果來確定基樁承載力，不僅要扣除開挖土層的側摩阻力，同時也要考慮基坑開挖卸荷對樁側摩阻力的影響。3)隨著基坑開挖深度的增加，相對于未進行開挖時的極限承載力，開挖深度為8 m和16 m時的極限承載力分別降低了7.7%和15.4%。4)隨著基坑開挖深度的增加，相對于未進行開挖時的極限位移，開挖深度為8 m和16 m時的極限位移平均值分別增加了39.5%和73.6%。

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[3] 陳錦劍,王建華,范 巍,等.抗拔樁在大面積深開挖過程中的受力特性分析[J].巖土工程學報,2009,31(3):402- 407.

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In-situ pile detection and analysis of excavation of foundation pit against the influence of uplift piles★

Wang Chaoxiang1，2Zhang Chao1，2Li Hongjia1，2

(1.LiaoningNonferrousFoundationEngineeringCompany,Shenyang110000,China；2.LiaoningAcademyofNonferrousGeologyBureauSurvey,Shenyang110013,China)

Excavation of foundation pit can inevitably cause foundation stress field changes and then lead the normal stress of pile-soil interface changes, so as to reduce the bearing capacity of uplift pile and influence the deformation of tension piles. In this essay will detect and analyze the load-carrying properties of uplift pile which at different depth in the sandy region of Shenyang through the test of in-situ pile static load pull-out at the surface and different excavation depth position, some meaningful conclusions are drawn.

excavation of foundation pit, uplift pile, static test

2014-12-27 ★：沈陽市科技計劃項目(項目編號：F13-165-9- 00)

王朝祥(1963- )，男，教授級高級工程師

1009-6825(2015)08-0071-02

TU463

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