天津某機場鉆孔灌注樁承載性狀試驗研究

李國寶 陳暉 王雷

(1.天津市勘察院，天津 300191;2.河北工程技術高等專科學校，河北 滄州 061001)

0 引言

隨著科學技術的發展，樁基礎的施工工藝和施工技術有了長足進步，鉆孔灌注樁越來越成為高層建筑、橋梁、港口碼頭等眾多工程建設重要的基礎形式之一［1］。近年來，我國學者也在此領域進行了深入的研究。劉渤結合河北開元環球中心試樁實例，詳細闡述了超高層建筑樁基礎理論，分析總結了大直徑鉆孔灌注樁的工作性狀［2］;張新波研究了變徑灌注樁的單樁承載機理，并對變徑灌注樁和普通灌注樁的性能進行了對比分析［3］;趙志蒙依托包頭至樹林召高速公路黃河特大橋工程，解決了黃河特殊地質長大直徑鉆孔灌注樁施工的技術難題［4］;王安明、李彰明等通過沿海某電廠工程發電機房嵌巖灌注樁豎向抗壓靜載試驗，介紹了濱海鹽漬地區地基樁基的施工和檢測技術［5］;汪仁和、王偉等以新疆地區某高壓輸電線建設項目為背景，研究了不同凍結溫度下凍土中單樁荷載下的承載力特性及其力學現狀［6］。洪鑫應用基于Mindlin 位移解的彈性理論建立單樁靜載荷試驗的理論模擬方法，分析了影響因素［7］。

本文借助具體的實際工程項目——天津濱海國際機場試樁工程，利用現場試驗的實測數據，結合測得的沉降數據、Q—s 曲線、s—lgp 曲線、s—lgt 曲線對鉆孔灌注樁的承載特性進行分析。

1 試驗簡介

1.1 試驗樁概況

本工程位于天津市東麗區天津濱海國際機場，樁體上部結構為一棟約45 m 筒體結構雷達塔及一棟框架結構1 層局部2 層附屬用房，選取3 根樁進行靜載試驗研究。試驗樁分別位于筒體結構的中軸線及其兩側，具有廣泛的代表性，樁位平面示意圖如圖1所示。

1.2 試驗樁參數

試驗樁樁號為4 號、13 號、21 號，樁徑600 mm，樁長34.5 m，長徑比為57.5 m，樁頂面積0.283 m2，樁類型為鉆孔灌注樁，樁頂大沽高程2.300 m，采用沉管灌注工藝建造。

1.3 地質狀況

地層資料如圖2 所示。

圖1 靜荷載檢測樁位平面示意圖

圖2 三根試樁周圍的土層分布

1.4 試驗原理及加載方法

試驗反力采用壓重平臺提供反力法(總配重約4 000 kN)［7］，即由壓重平臺提供反力通過試樁鋼梁及千斤頂對基樁進行加載試驗。基準梁為鋼質，長6 m。單樁豎向抗壓靜載試驗壓重平臺反力裝置如圖3 所示。

圖3 單樁豎向抗壓靜載荷試驗裝置示意圖

2 試驗結果

通過對實測數據的繪圖計算，得出該工程靜載荷試驗結果如表1 所示。

表1 靜載荷檢測結果表

圖4 4 號樁Q—s 曲線

圖5 4 號樁s—lgQ 曲線

圖6 4 號樁s—lgt 曲線

圖7 13 號樁s—lgt 曲線

3 試驗分析

根據沉降隨荷載的變化特征確定單樁豎向抗壓極限承載力實測值，本次檢測3 根樁的Q—s 曲線均較圓滑。所檢測的3 根樁均加荷載至2 700 kN，樁頂累計沉降量為16.42 mm～17.47 mm，因此3 根樁的單樁豎向抗壓極限承載力實測值均為不小于2 700 kN。試驗遵循JGJ 106—2003 建筑基樁檢測技術規范［8］。此次試驗進行3 根樁的單樁豎向抗壓靜載荷試驗，試驗均加至最終荷載控制值。3 根樁試驗曲線見圖4～圖9。

圖8 21 號樁Q—s 曲線

圖9 21 號樁s—lgQ 曲線

該工程3 根樁進行單樁豎向抗壓靜載荷試驗，并對記錄數據進行計算，3 根樁(鉆孔灌注樁，規格為:φ0.60 m×34.50 m，樁頂大沽高程:2.300 m)的單樁豎向抗壓極限承載力實測值均為不小于2 700 kN，根據相關勘察地質資料，有效樁頂以上2.5 m 左右土層側摩阻力經計算后取值100 kN，故本場地工程基樁(鉆孔灌注樁，規格:φ0.60 m×32.00 m，樁頂大沽高程:0.300 m)的單樁豎向抗壓極限承載力統計值可按不小于2 600 kN 考慮，其單樁豎向抗壓承載力特征值可按不小于1 300 kN 考慮。

4 結語

1)檢測單樁極限承載力最直接可靠的方法是靜載荷試驗。為保證靜載荷試驗結果的真實可靠，做試驗前，應認真收集工程勘察和試樁設計施工資料，做好試驗的施工方案。

2)由試驗結果知試驗樁的承載力均能滿足工程的需求，達到預期的實驗效果，為此地質的樁基設計提供了實踐數據。

［1］陳 凡，徐天平，陳久照，等.基樁質量檢測技術［M］.北京:中國建筑工業出版社，2003.

［2］劉 渤.超高層建筑樁基礎承載性能研究［D］.北京:中國地質大學(北京)碩士學位論文，2010.

［3］張新波.變徑灌注樁的特點及與普通灌注樁性能對比分析［D］.秦皇島:燕山大學碩士學位論文，2008.

［4］趙志蒙.超長鉆孔灌注樁承載性狀研究［D］.西安:長安大學碩士學位論文，2008.

［5］王安明，李彰明，黃志全，等.濱海鹽漬土地基灌注樁承載性狀試驗研究［J］.自然災害學報，2007，16(6):160-164.

［6］汪仁和，王 偉，陳永鋒.凍土中單樁抗壓承載力模型試驗研究［J］.冰川凍土，2005，27(2):188-193.

［7］洪 鑫.單樁靜載荷試驗的理論模擬及影響因素分析［J］.巖土工程學報，2012，34(1):176-183.

［8］JGJ 106—2003，建筑基樁檢測技術規范［S］.