單樁豎向抗拔靜載試驗常見難題及解決方法

張 鑫，陳 瑾

(湖北省地質實驗測試中心，湖北武漢 430034)

單樁豎向抗拔靜載試驗常見難題及解決方法

張 鑫，陳 瑾

(湖北省地質實驗測試中心，湖北武漢 430034)

結合工程實例，探討單樁豎向抗拔試驗檢測過程中有關反力樁及錨籠連接的常見難題，提出對反力裝置進行合理設計和調整改進的方案，在確保檢測試驗的可行性、合理性與準確性的同時，也為工程進度節省了時間和成本。

單樁豎向抗拔試驗;支墩法;錨籠焊接

隨著中國經濟建設的快速發展，土地資源日益緊缺，現在城市建設為了充分利用地下空間來滿足使用功能和人防工程的需要，許多建筑物的樁基礎既要承受豎向抗壓荷載，又要承受豎向抗拔荷載。當樁基礎上拔荷載較大或主要承受上拔荷載時，按照規范的要求，須對樁基礎進行單樁豎向抗拔靜載試驗。雖然《建筑基樁檢測技術規范》規定了單樁豎向抗拔靜載試驗的方法，但設計單位基于降低工程成本的設計理念以及實測樁型、樁徑與檢測單位已有設備尺寸的不匹配都給試驗的順利開展帶來了困難，因此樁基抗拔靜載試驗方法的實際應用仍然是抗拔靜載試驗中的關鍵技術難題。

本文結合工程實例，對檢測中遇到的常見難題進行分析，提出了檢測過程中對反力裝置和試驗裝置進行合理設計和處理改進的方案，使抗拔靜載試驗裝置和反力裝置滿足規范的規定，以保證試驗的順利進行，以供廣大檢測行業同行借鑒探討。

1 實例一

1.1 工程概況

某市規劃展覽館，總建筑面積20960 m2，框架結構，主體為2層，局部3層，1層地下室，地下室高4.7 m，跨度10～12 m，基礎采用泥漿護壁旋挖樁，樁徑600 mm，考慮地下室跨度和地下水的浮托力較大，需對樁基礎的抗拔承載力進行驗證，設計單樁豎向抗拔承載力特征值為600 kN，最大試驗荷載為1200 kN。

1.2 地質概況

工程場區屬河流一級階地，巖土構成如下:

第1層 素填土，厚0.00～5.80 m，主要由粉砂巖碎塊石、風化物碎屑及粘性土組成，結構松散，稍濕，系人工棄土回填形成，承載力特征值fak=100 kPa。

第2層 粉質粘土，軟塑狀，土濕，干強度中等，韌性中等，為新近沉積粘性土，承載力特征值 fak= 80 kPa。

第3層 細砂，濕，顆粒級配均勻，松散局部偶見卵石，沖擊成因，承載力特征值fak=130 kPa。

第4層 圓礫，磨圓度較差，礫石間充填粉細砂，含水飽和，稍密，承載力特征值fak=200 kPa。

第5層 粉砂巖，軟質巖石，遇水易軟化崩解，泥鈣質膠結，承載力特征值fak=400 kPa。

受檢樁工程地質柱狀圖見圖1。

1.3 試驗難點

該工程基礎設計為2～4樁承臺(圖2)，承臺間距9 m，承臺內的樁間距不足2 m，而檢測單位反力主梁長度為12 m。因此，本項目的抗拔試驗檢測無法按照常規做法，利用相鄰承臺內的現有工程樁作為反力裝置支撐點以提供足夠反力。

1.4 解決方案

為滿足試驗要求，結合場地實際情況進行分析，最終的解決方案設計為在抗拔檢測樁兩側現澆支墩提供反力。根據《建筑基樁檢測技術規范》中有關靜載試驗時樁間距的相關要求，反力支墩的中心點與檢測樁中心點距離為3 m，且位于同一軸線上。反力支墩尺寸為2.8 m×2.8 m×0.4 m，混凝土強度等級為C30，雙向雙面鋪設鋼筋12@150，鋼筋型號為HPB300，支墩土為第1層素填土。反力裝置如圖3、圖4所示。

圖1 巖土分層地質柱狀圖Fig.1 Geological columnar section of soil-layer delamination

圖2 現場實際樁位布置平面圖(單位:mm)Fig.2 Arrangement planar graph of actual pile in field

1.5 反力支墩及地基土承載力驗算

為確保支墩和支墩下地基土能在試驗過程中處于正常使用狀態，需對支墩及支墩下地基土的承載力進行驗算，具體過程如下:支墩混凝土為C30，根據《混凝土結構設計規范》的相關規定，對應混凝土軸心抗壓強度設計值為14.3 MPa。

由此可見，支墩軸心抗壓承載力滿足試驗要求。

根據本項目勘察報告提供的信息，支墩下為1～2層素填土，綜合評定地基承載力特征值為100 kPa。

根據《建筑基樁檢測技術規范》的要求，壓重施加于地基的壓應力不宜大于地基承載力特征值的1.5倍，即≤150 kPa。支墩下地基土實際承受的壓應力為84 kPa，滿足規范要求。

由此可見，支墩下地基土的承載力滿足檢測試驗要求。

1.6 檢測結果與結論

該裝置在最大試驗荷載1200 kN作用下未出現任何異常情況，最終上拔量為3.89 mm，反力支墩上架設的百分表顯示支墩在最大試驗荷載作用下沉降量為0.32～0.49 mm之間，根據《建筑基樁檢測技術規范》的相關規定，單樁抗拔承載力極限值為1200 kN。

抗拔檢測試驗及樁身完整性小應變檢測的數據及相關曲線見表1、圖5，表2、圖6。

圖3 支墩反力法單樁抗拔試驗示意圖(平視)(單位:mm)ig.3 Schematic diagram of uplift ultimate bearing capacity test by buttress reaction method(parallel sight)

2 實例二

2.1 工程概況

圖4 支墩反力法單樁抗拔試驗示意圖(俯視)(單位:mm)Fig.4 Schematic diagram of uplift ultimate bearing capacity test by buttress reaction method(overlook)

表1 低應變檢測結果Table 1 Detection results of low strain

圖5 低應變檢測波形圖Fig.5 Oscillogram of low strain

表2 單樁豎向抗拔靜載試驗檢測結果Table 2 Detection results of static load test of single pile

圖6 單樁豎向抗拔靜載試驗檢測相關曲線Fig.6 Correlation curve of static load test of single pile

某市福建商會商廈，總建筑面積81533 m2，地上40層，地下3層，位于長江北岸邊，為該市第一高樓，框筒結構，基礎采用沖擊成孔灌注樁，樁長約10 m，樁徑1.00 m。由于該工程的建筑高度較高且處于長江岸邊，考慮風力和地下水的浮托力，需對樁基礎豎向抗拔承載力進行驗算，設計單樁豎向抗拔承載力特征值為1150 kN，試驗最大加載量為2300 kN。

受檢樁工程地質柱狀圖見圖7。

2.2 試驗難點

基樁的抗拔承載力主要由樁周土側摩阻力、鋼筋抗拉強度兩部分組成。《建筑基樁檢測技術規范》中對抗拔檢測終止加載條件有一規定:“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”，由此可見鋼筋的受力狀態對檢測工作的準確性和合理性的影響尤為重要，必須保證受檢樁鋼筋籠的每根鋼筋都能均勻垂直受力。

而本項目實際檢測中所采用的反力主梁為尺寸不一的長方形，無法與圓形鋼筋籠進行焊接。對于這種問題，有的單位采取掰折鋼筋的辦法進行焊接，這必將影響鋼筋抗拉強度的發揮，給檢測數據的采集和檢測結果的判定帶來不確定性。另有檢測單位采取樁帽轉換的方法，即在樁頭制做方形樁帽，樁帽尺寸與反力主梁尺寸進行匹配，在樁帽中將鋼筋籠由圓形轉換為方形，再與反力主梁進行焊接。但此方法需重新制做樁帽，技術要求較高，費時費工費料，且只能一次性用料，成本過高且浪費較大。由此可見，兩種方法均無法滿足檢測試驗和成本控制的雙向要求，在實際操作過程中均不可取。

2.3 解決方案

為保證檢測數據的準確度、工程進度及檢測成本的綜合要求，結合工程現場實際情況，最終采取利用扁擔梁將鋼筋排列改圓為方的方法完成檢測，具體操作如下:

在樁頂鋼筋籠的鋼筋縫隙間橫插扁擔橫梁若干根，與鋼筋雙面焊接，焊接長度約15～20 cm。在反力主梁頂面位于受檢樁垂直上方的位置放置兩臺200 kN油壓千斤頂，其上墊設與反力梁同寬且具有足夠剛度的承壓板。在承壓板上對應點焊同樣的扁擔橫梁若干根，上下兩組扁擔橫梁間另取高于試樁主筋強度的鋼筋進行雙面焊接。這樣就簡單地將鋼筋籠與主梁連接成了一套反力系統，且保證了每根鋼筋的受力狀態是均勻且垂直的。抗拔試驗裝置見圖8、圖9，照片1、照片2。

2.4 技術參數

試驗最大抗拔承載力試驗荷載:2300 kN;反力主梁尺寸:12 m×0.4 m×0.6 m;

圖7 巖土分層地質柱狀圖Fig.7 Geological columnar section of soil-layer delamination

圖8 扁擔梁法抗拔試驗示意圖(單位:mm)Fig.8 Schematic diagram of uplift test by carrying pole method

扁擔橫梁尺寸:1.140 m×0.145 m×0.055 m;

連接鋼筋:24根Φ32，鋼筋型號HRB335，長度3 m;

試樁主筋:26根Φ28，鋼筋型號HRB335;

焊接長度:雙面焊接20 cm。

2.5 鋼筋抗拉承載力驗算

根據《混凝土結構設計規范》，HRB335普通鋼筋對應抗拉屈服強度為335 N/mm2，則連接鋼筋達到屈服強度時的抗拉承載力=n×fyk×As=24×335×(32/2)2×3.14 =6463 kN≥2300 kN。

試樁主筋達到屈服強度時的抗拉承載力=n×fyk×As=26×335×(28/2)2× 3.14=5360 kN≥2300 kN，抗拔試驗的鋼筋抗拉強度滿足加載要求。

照片1 扁擔梁法抗拔試驗現場檢測Photo 1 Field detection of uplift test by carrying pole method

圖9 扁擔梁法抗拔試驗鋼筋焊接平面設計圖Fig.9 Plane design chart of uplift test by carrying pole method

照片2 扁擔梁法抗拔試驗鋼筋焊接平面Photo 2 Welded steel plane of uplift test by carrying pole method

2.6 檢測結果與結論

試驗樁在最大試驗荷載2300 kN作用下最大上拔量為2.78 mm，反力樁上架設的百分表讀數顯示為在最大試驗荷載作用下的沉降量為0.36～0.55 mm之間，該裝置未出現任何異常情況，順利地完成了檢測工作，既縮短了檢測工期，也因為所用材料均可重復使用，較大程度節約了檢測成本。

抗拔檢測試驗及樁身完整性小應變檢測的數據及相關曲線見表3、圖10，表4、圖11。

表3 低應變檢測結果Table 3 Detection results of low strain

圖10 低應變檢測波形圖Fig.10 Oscillogram of low strain

表4 單樁豎向抗拔靜載試驗檢測結果Table 4 Detection results of static load test of single pile

圖11 單樁豎向抗拔靜載試驗檢測相關曲線Fig.11 Correlation curve of static load test of single pile

3 結語

(1)由于現場條件錯綜復雜，對很多沒有設計工程樁作為反力支撐點的工程，可根據場區地質條件，選擇合適的層位進行支墩抗壓承載力及地基土承載力驗算，現澆制作反力支墩。

(2)受檢樁鋼筋強度對抗拔承載力的影響較大，其受力狀態應該保證垂直均勻，檢測過程中應對試驗裝置進行合理設計和改進，采用扁擔橫梁上下連接的方法是行之有效的辦法之一。

［1］中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑基樁檢測技術規范: JGJ106—2014［S］.北京:中國建筑工業出版社，2014.

［2］石中林.地基基礎檢測［M］.武漢:華中科技大學出版社，2013.

［3］中華人民共和國住房和城鄉建設部.混凝土結構設計規范: GB50010—2010［S］.北京:中國建筑工業出版社，2010.

［4］湖北省質量技術監督局，湖北省住房和城鄉建議廳.建筑地基基礎技術規范:DB42/242—2014［S］.武漢:湖北省建設工程標準定額管理總站，2014.

(責任編輯:陳姣霞)

Common Problems and Solution in Uplift Ultimate Bearing Capacity Test

ZHANG Xin，CHEN Jin
(Hubei Province Geological Experimental Testing Center，Wuhan，Hubei430034)

Combined with engineering examples，the common problems of the connection between the pile and the anchor cage are discussed in the paper.Scheme of the design and adjustment of the counterforce device is put forward.The feasibility，rationality and accuracy of the test are ensured.

uplift ultimate bearing capacity test;buttress method;welded steel

TU473

:A

:1671－1211(2015)06－0962－05

10.16536/j.cnki.issn.1671－1211.201506041

2015－08－24;改回日期:2015－09－29

張鑫 (1968－)，男，工程師，地質礦產專業，從事建筑工程質量檢測工作。E－mail:yczx36@163.com

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20151016.1724.022.html數字出版日期:2015－10－16 17:24