錨桿靜壓樁基樁載荷試驗研究

蔡敏

摘要：相對于其他樁型，錨桿靜壓樁施工空間比較狹小，無法采用建筑基樁檢測技術規范中的檢測方法來對錨桿靜壓柱承載力進行檢測，故人們大多只關心錨桿靜壓樁在處理事故工程中的應用效果，很少對基樁承載力進行檢測。在對南京祿口機場二期復建房17#樓的11根錨桿靜壓樁進行現場靜載試驗和參考建筑基樁檢測技術規范的基礎上，文章對錨桿靜壓樁的靜載檢測技術做了分析研究，主要包括試驗裝置、儀器設備、試樁要求、靜載試驗方法、試驗數據整理等。

關鍵詞：錨桿靜壓樁；單樁承載力；靜載檢測技術

靜載試驗法是目前公認的檢測單樁豎向抗壓極限承載力方法，雖需要大量的人力、時間以及比較難獲得完整的試樁結果，但是靜載試驗是最可靠、最直接的試驗方法，錨桿靜壓樁基樁載荷試驗技術尚缺乏系統的研究，樁基檢測規范中的檢測技術和判定方法是否適用于錨桿靜壓樁及樁基規范或地基規范中樁基承載力計算公式對錨桿靜壓樁是否適用等問題，國內現有的樁基及地基基礎規范都沒有明確規定。本章結合作者參與的實際工程，對錨桿靜壓樁靜載試驗方法及試驗中存在的一些問題進行了初步的探討研究。

1.錨桿靜壓樁靜載試驗技術研究

文章根據基樁檢測技術規范的理論方法的基礎上，通過隨機選取的南京祿口機場二期復建房17#樓的11根錨桿靜壓樁靜載試驗來分析研究錨桿靜壓樁的靜載試驗方法。

1.1工程概況

該工程采用錨桿靜壓鋼管樁，樁徑φ219，厚度t=5mm。根據工程地質條件，確定選擇③-1層作為錨桿靜壓鋼管樁的持力層。設計極限承載力Q_u=560kN，樁長13-20m，承載力特征值為280kN，根據工程地質條件，確定選擇③一1層作為錨桿靜壓鋼管樁的持力層，土質情況為粉質粘土，褐黃、灰黃色，硬塑，局部可塑，夾青灰色條帶，含鐵、錳質結核，無搖振反應，切面帶有光澤，干強度及韌性高，場地普遍分布，Il=0.13，土的物理性質指標表如表1。

1.2試驗裝置、儀器設備

文章的試驗設備主要采用原壓樁設備，為了很好控制加載的數值，試驗加載裝置采用手動油壓千斤頂，對于錨桿靜壓樁一般一個千斤頂即能滿足最大加載量的要求，試驗樁要施工結束后預留樁頭，要大于預估沉降量，一般宜預留0.1m～0.2m，不宜長也不不宜短，過長樁搖抖動性大，實驗誤差大，過短即小于樁頭的最終累計沉降量，則試驗不能進行，根據檢測技術規范，沉降測定平面離樁頂距離也不應小于0.5倍樁徑，其中也對部分設備進行改進。

1.2.1加載裝置

壓樁加載裝置采用的是電動油壓千斤頂，試驗時采用手動油壓千斤頂，千斤頂的大小根據設計單樁極限承載力標準值來選擇，文章樁基設計單樁極限承載力標準值為560kN，故需采用100t才能滿足要求。為了更好的控制好固定的壓樁力，試驗時將電動油壓千斤頂換成手動油壓千斤頂。

1.2.2反力裝置

將樁架安裝在壓樁時預埋的錨桿上，用葫蘆帶動鋼反力橫梁，在樁頭放置一塊鋼板墊塊，安裝好量測裝置，預頂千斤頂，等千斤頂與上面的反力橫梁及樁頭頂緊，讀取初始數據，利用建筑物的自重作為反力，逐級增加荷載，直至試驗結束。

1.2.3量測裝置

用機械百分表，百分表量程0-50mm，最小刻度0.01mm，估讀0.005mm，百分表指針架在基準梁上，磁性表座架在鋼板墊塊上，吸住千斤頂的側邊。

1.2.4基準梁

基準梁采用型鋼，一般為槽鋼或工字鋼，長度2m左右，用來架設百分表的指針，基準梁固定和支承百分表的夾具在構造上應能確保不受氣溫、振動及其他外界因素的影響而發生變位。

1.3試樁要求

1.3.1試樁前準備工作

在壓樁施工過程中，隨機預留出樁頭未破損的預制樁作為試樁，選擇的樁應具有代表性，避免有微小裂縫的樁，以防試樁時樁頭破裂導致試樁被迫中止，樁頭平面盡量水平，保持豎向力保持垂直。為了便于安裝百分表和千斤頂，根據錨桿靜壓樁截面較小的特點文章試驗樁頭露出底板0.2m-0.5m之間，試樁樁頭露出底板不宜太小也不宜太大。

從成樁到開始試驗的間歇時間，在樁身強度達到設計要求的前提下，根據建筑基樁檢測技術和建筑地基基礎設計規范，靜載試驗規定在砂類土中不應少于7d；在粉土不應少于10d；對于飽和粘性土不應少于25d，非飽和不應少于15d；對于淤泥或淤泥質土，不應少于25天；但對于錨桿靜壓樁，需研究其強度恢復時間，由于壓樁對土體的擾動影響小，強度恢復時間短，根據工程經驗一般可以采用7d。

1.3.2儀器設備安裝

本靜載試驗的反力架采用壓樁時用的樁架，固定壓樁架前先檢查錨桿，螺紋滑絲及錨桿因壓樁出現局部頸縮等，固定安裝好樁架，架好葫蘆，將反力梁吊起，安放千斤頂，在預制混凝土樁頭鋪上一層較薄且均勻的細砂層，然后在砂層上平穩放置一塊鋼板，鋼板的大小應與預留樁孔相當，再在鋼板上放置千斤頂，盡量使千斤頂中心跟樁頭中心、鋼板中心在同一直線上，保證檢測時樁身受到均勻的軸心壓力，固定好反力梁，預加載千斤頂將反力架頂緊。架設基準梁時應鑿平基準梁兩頭的地面，然后鋪墊細砂層，壓實砂層放置鋼板墊塊，架設基準梁，安裝時既要保證基準梁的上表面與樁截面在同一平面上又要使基準梁兩端的標高一致，應避免出現傾斜。基準梁安裝完畢再安裝百分表，因樁徑較小，只能在樁架的兩側對稱選取兩個點，選定好點位后在樁頂各放置一塊玻璃片。安裝百分表時表座一端固定在樁頂，另一端夾緊百分表，調節可動裝置使百分表指針垂直放置在玻璃片上。

1.4靜載試驗方法

1.4.1加卸荷載分級

加載采用慢速維持荷載法，加卸載時應使荷載傳遞均勻、連續、無沖擊，每級荷載在維持過程中的變化幅度不得超過基樁檢測技術規范要求。試驗樁的預估極限荷載為560kN，特征值為280kN，根據建筑基樁的檢測要求，加載量不應小于設計要求的單樁承載力特征值的2.0倍，本試驗的最大加載值取560kN，取每級加載為預估極限荷載的1/10，為56kN，第一級加載為112kN，以后每級取56kN。卸載分級，逐級等量卸載，每級卸載量取加載時分級荷載的2倍，即112kN。

1.4.2沉降及卸載觀測時間

本試驗11根樁按照建筑基樁檢測技術規范，每級荷載施加后按第5、15、30、45、60min測讀樁頂沉降量，以后每隔30min測讀一次，直至達到沉降相對穩定標準，對試驗現象及數據觀測發現，兩種間隔讀書對最后的承載力P-s曲線影響不大。

1.4.3沉降相對穩定標準定義

在建筑樁基檢測技術規范規定，每級荷載作用下，每小時的沉降增量小于0.1mm，認為已趨相對穩定，可加下一級荷載。對于一些軟土地區這個標準適當放寬了，即試樁沉降速率雖然還沒有達到0.1mm/h，但在連續觀測的半小時沉降量中，出現相鄰三次平均沉降速率呈現衰減，則認為該級荷載下的沉降已趨于穩定。卸載時按照建筑基樁檢測技術規范要求，測讀樁頂沉降量。

1.4.4終止加載條件

當出現下列情況之一時，即可終止加載：

（1）在某級荷載作用下，樁的沉降量大于前一級沉降量的5倍；

（2）某級荷載作用下，樁的沉降量為前一級荷載作用下沉降量的2倍且經24h尚未達到相對穩定標準；

（3）已達到反力裝置的最大重量及達到設計要求的最大加載量，如壓樁架被頂起荷載加不上去，錨桿斷掉，也可終止加載。

2.確定試驗樁承載力

2.1試驗數據整理

選取其中14#、18#P-s曲線，s-logt如圖1～圖4。從圖可以看出14#、18#樁在荷載加載到504kN，出現明顯陡峭段，判斷該樁的單樁極限承載力為504kN，而沒有達到設計單樁極限承載力標注值560kN的要求；其余曲線呈緩變型，根據建筑基樁檢測技術規范沉降曲線呈緩變型時，可加載至樁頂總沉降量60-80ram，終止加載，因工期及試驗條件的限制，本試驗加載到單樁承載力標準值560kN，滿足設計要求的情況下，停止加載，試驗為非破壞，基樁沒有出現明顯的破壞特征，試驗相當于檢驗性的試驗，得到的承載力是保守的，實際上的承載力還可以繼續提高。

從s-logt曲線看，總的變化趨勢從低荷載到高荷載曲線間距逐漸增大，14#、18#最后一步的間距比上一步大很多且最好后一根曲線出現明顯的向下的陡峭段，s-logt圖上分析與P-s曲線的分析的結果相符合。

3.錨桿靜壓樁靜載試驗技術研究的目的與意義

（1）參考基樁檢測技術規范的理論與方法，通過具體的靜載試驗，觀察實驗現象與規范的要求作對比分析及對實驗方法中不適合于錨桿靜壓樁特點進行改進，發現試驗中的不足點，方便以后進一步改進靜載試驗方法。

（2）參考基樁檢測技術規范的理論與方法做靜載試驗，對實驗數據進行分析，得出在時間t后樁基的承載力增量與時間的關系。

（3）根據錨桿靜壓樁的多用于在樁基加固工程中應用的特點，通常施工結束幾天就要做樁基承載力檢測，在施工前也沒有做試樁的條件，需通過靜載試驗來確定初始檢測時間；

（4）通過靜載試驗為靜力法計算承載力等提供對比的數據，為設計提供合理的單樁承載能力，為樁基新工藝、新工法和新樁型提供有充分說服力的依據。

（5）錨桿靜壓樁與一般樁型有尺寸效應、施工條件、成樁時間和方法、適應的土層情況、試樁的條件、試樁的時間等不同點，故需結合錨桿靜壓樁自身的特點，結合現有的檢測技術和規范，確立基樁載荷試驗技術。