軟土地區預制樁承載力時間效應試驗研究

文/代子幸、林明亮、吳慧明 浙江開天工程技術有限公司 浙江寧波 315111

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工程技術 Engineering Technology

軟土地區預制樁承載力時間效應試驗研究

文/代子幸、林明亮、吳慧明 浙江開天工程技術有限公司 浙江寧波 315111

基樁承載力隨成樁齡期增加而增加，這種現象可稱為基樁承載力時間效應；時間效應與樁型、成樁方式、樁周土體等眾多因素有關，尤其是軟土地區擠土預制樁的承載力時間效應極為明顯，但目前樁基理論尚無法量化計算，且可靠的相關試驗成果也較少。本文通過一組軟土地區擠土預制樁在不同齡期時的承載力實驗，比對不同成樁齡期時的單樁極限承載力，分析研究了軟土地區擠土樁承載力的時間效應，不僅對實際工程有積極的指導，也為今后理論研究提供了有益的試驗依據。

承載力；休止期；超孔壓；再固結；時效性應

1、引言

預制樁采用壓入或打入方式沉樁，利用樁架提供的機械能、克服土體對樁的阻力，土體靜力平衡狀態在施工中瞬間破壞，迅速形成超孔壓；超孔壓又迅速降低樁周土體抗剪強度，使得樁周土體力學性狀下降，此時土體對樁的側阻和端阻均為最低水平。成樁后隨著休止期的增加，樁周土體中的超孔隙水緩慢下降、土體重新固結、土體力學性能逐漸恢復提高，樁的承載力逐漸增加。鑒于軟黏土粒徑小、含水量高、滲透系數差、靈敏度高等不利物理力學性狀，導致軟土地區擠土樁的承載力時間效應尤為明顯。

本文通過對寧波某軟土地區預制方樁在不同齡期的靜載試驗，結合工程地質資料對基樁承載力時間效應進行了分析研究。

2、工程地質概況

試驗位于寧波市鄞州區，場地地形、地貌簡單，地勢平坦，各地基土層主要為湖相海相沉積及沖洪積沉積，屬正常固結土。場地上覆有較厚軟土，為軟弱場地土；第8-1層為礫砂層，土性較好，中密～密實狀態，層厚較薄，局部缺失；第8-2層為粉質粘土，硬可塑狀態，土性較好，層厚較大；第8-3層中砂層，土性較好，中密狀態，全址分布。故綜合考慮第8層作為本工程基樁良好持力層。各土層的主要物理力學指標見表1。

表1 土層主要物理力學指標表

3、工程概況

該地塊基樁采用錘擊式預應力方樁，預打了S1～ S5共計5根靜載設計試樁。S1樁型為PHS-AB450（260）-12-12-12-13a，S2、S3樁型為PHS-AB500（310）-12-12-12-13a，S4、S5樁型為PHS-AB550（310）-12-12-12-13a。

4、試驗概況及試驗成果

對上述5根設計試樁，分別進行了兩次靜載試驗。第一次設計試樁在基本達到規范要求的休止期時（齡期10～14天）進行，試驗中試樁樁身均未出現破壞；第二次試驗在第一次試驗后300天（齡期309～313天）進行。試驗概況及試驗結果見表2，試驗樁的兩次靜載試驗的Q-S曲線匯見圖1～圖5。

表2 兩次休止期靜載試驗結果匯總表

5、試驗成果分析

5.1極限承載力試驗結果分析

從圖1、圖3～圖5中 S1、S3、S4、S5試驗樁的Q-S曲線可以知道，四根試驗樁均未出現極限破壞現象，故取40mm對應的荷載作為基樁極限承載力。S1由3990kN提高到4985kN，增幅24.9%；S3由5288kN提高到7008kN，增幅32.5%；S4由5780kN 提 高 到7410kN， 增 幅28.2%；S5由5239kN提高到6816kN，增幅30.1%。第二次相比第一次極限承載力幾乎都是呈30%的幅度增長，說明經過近一年休止期，樁周及樁端土孔隙水壓力逐漸消散，土體固結密實，同時土的結構強度也逐漸恢復，抗剪強度逐漸提高，因而樁周摩擦力及樁端阻力也不斷增加。

從圖2可以看出：S2試驗樁的Q-S曲線在第一次試驗時存在明顯拐點并呈陡降型，具有明顯的破壞特征，故取明顯拐點的前一級荷載為基樁極限承載力；第二次未出現極限破壞現象，故取40mm對應的荷載作為基樁極限承載力。試驗極限承載力由第一次的4200 kN提高到6787kN，增幅61.6%。第一次發生刺入破壞可能是因為打樁時未能送樁到持力層，第一次靜載試驗發生刺入破壞的同時也將樁端送達持力層。經過近一年的休止期，第二次試驗時樁周土體結構恢復，側摩阻力和樁端阻力同時發揮，故極限承載力大幅提高。說明基樁承載力時間效應同一黏土可以多次反復出現。

5.2累計沉降量20mm時對應承載力結果分析

從圖1～圖5中S1～S5試驗樁的Q-S曲線可以看出，總沉降量在20mm時承載力S1由2540kN提高到2841 kN，增幅11.9%；S2由3963kN提高到4802 kN，增幅21.2%；S3由3508kN提高到5601kN，增幅59.7%；S4由4463kN提高到5050 kN，增幅13.2%；S5由3697kN提高到5480 kN，增幅48.2%。這五根試驗樁經過300天左右的休止期在總沉降量為20mm時的承載力也有11.9%～59.7%的增幅，說明基樁承載力時間效應顯而易見的。按照規范規定時間進行承載力試驗顯然還不能夠體現基樁在以后使用過程中能夠發揮的最大承載力。

結語：

（1）《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2014）規定承載力檢測前的休止時間，黏土非飽和15天、飽和25天，根據本文的試驗結果，建議軟土地區的基樁靜載試驗齡期應適當延長方能更好反應基樁的實際承載力。

（2）建筑物主體一般在樁基工程完成一年以后方能竣工，由于軟土地區預制樁承載力的明顯時間效應，以成樁后短齡期下的靜載試驗成果作為設計依據顯然偏于保守，設計時充分考慮這一效應，在確保安全的前提下，合理提高基樁承載力設計值將具有重要的經濟意義。

（3）理論上深入探討基樁承載力的時間效應，是巖土工程研究極為具有意義的課題。

［1］基樁檢測技術與實例［M］，劉屠梅，趙竹占，吳慧明，中國建筑工業出版社，2006.

［2］GB50007-20，建筑地基基礎設計規范［S］.

［3］JGJ106-2014，建筑基樁檢測技術規范［S］.

［4］JGJ94-2008，建筑樁基技術規范［S］.

［5］樁基工程手冊，中國建筑工業出版社.