淺析靜載試驗測定樁身內力及側摩阻力

吳盛楊

福建省永正工程質量檢測有限公司，福建 福州 350012

0 引言

在現代化社會中，建設工程規模不斷擴大，樁基礎的應用也越加頻繁，但因為多種因素的影響，導致在施工中不可避免出現各種問題，而結合靜載試驗方法能夠對樁自身內力、缺陷樁以及側摩阻力進行準確檢測，同時也是一種較為可靠、直觀的地基承載力方法，能夠為工程建設提供可靠的技術參考，指導合理施工，保障施工質量和工程安全性。

1 工程概況

莆田市木蘭大道支線工程中，針對其中的試樁1#，實施單樁樁身內力測試和豎向抗壓靜載試驗，從而充分了解單樁豎向抗壓的承受極限能力以及不同土層的樁周摩擦阻力以及樁阻力。此次擬建場地中的土層按照從上到下的地質狀況如下：①粉質黏土，厚度為3.4m，干強度、韌性中等，無搖振反應，光澤反應為稍有光澤;②細砂，厚度是6.4m，底層含有少量礫石，其中混入部分玉米，整體較為松散，顏色是灰白色和灰色；③中砂，厚度是3.4m，淺灰色，濕～飽和，呈松散～稍密狀態，層底局部呈中密狀態。主要由石英砂粒組成，呈棱角狀，其中粗砂含量2.7%～17.4%; ④卵石,側摩阻力為98kPa；⑤全風化花崗巖，黃、灰白色，中粗粒花崗結構，散體狀構造，標貫試驗實測擊數30 ≤N ＜50 擊，主要礦物成分為石英、長石等，原巖結構已基本破壞，長石已完全風化成高嶺土，巖芯呈土狀；⑥砂土狀強風化花崗巖，側摩阻力為92kPa;⑦碎塊狀強風化花崗巖，褐黃色，灰白色，中粗粒花崗結構，碎塊狀構造，原巖結構基本可見，成份主要為石英、長石，巖芯多呈碎塊狀，表層局部為碎屑狀，風化裂隙發育，沿裂隙面多為鐵錳質所充填，錘擊易碎。巖層中未發現孤石、洞穴、臨空面或軟弱夾層，巖石堅硬程度為軟巖，巖體完整程度為極破碎。

2 樁身應力實測整理和分析

2.1 試驗依據

表1 1#樁身軸力計算值 kN

依據《建筑基樁檢測技術》(JGJ106-2014)進行。試驗主要依據是委托方所提出的技術要求和地質勘查資料等文件，按照混凝土結構規范和基樁檢測技術標準開展相關操作［1］。試驗方法如下：選擇靜載試驗樁，于樁基施工前，針對鋼筋籠制定七種截面，總計二十一個振弦鋼筋計對鋼筋應力進行準確計算，假定鋼筋混凝土變形和內部鋼筋相同條件下，通過換算方法，得到混凝土截面樁身軸力，通過極限荷載總和將樁身軸力減去，最終的結果便是截面樁側摩阻力見表1 所示。針對單樁豎向抗壓能力實施靜載試驗中，需要嚴格參考國家相關行業標準以及建筑樁技術規范要求規定開展相關工作，反力加載裝置可以選擇壓重平臺作為相關裝置，而試驗荷載可以通過樁頂油壓千斤頂實施逐一增加荷載，預制混凝土塊能夠為千斤頂提供反力，樁頂沉降則是通過直徑方向的位移傳感裝置進行測量，試驗加荷主要是慢速荷載維持方法。

2.2 試驗方法

選定靜載試驗樁，在樁基施工前，根據樁位土層鉆孔柱狀如圖1 所示：，在鋼筋籠8 個截面（除標定斷面埋設4 個振弦式鋼筋計外，其余每個截面設置2 個振弦式鋼筋計（基本呈180°布置），鋼筋計截面設置在土層分界處）共計18 個埋設振弦式鋼筋計，采用焊接法固定在鋼筋籠主筋上，并與樁身縱軸線平行。測出鋼筋的應變，在假定在鋼筋混凝土內鋼筋與混凝土變形一致情況下，進一步換算得出混凝土截面的樁身軸力，總極限荷載減去樁身軸力即為此截面以上樁側摩阻力。

圖1 土層示意圖

2.3 樁側平均摩阻力：

樁土之間所形成的相對位移方向能夠決定樁側模阻力方向，在樁周土層和樁側相對位移向下的條件下，樁側摩阻力方向也是朝下的，可以將其稱為負摩阻力。樁側摩阻力對于樁基來說屬于一種主動作用，大部分學者提出樁側摩阻力和樁周圍土有效應力存在一定關系，不同側摩阻力計算公式內也能夠反映出有效應力這一因素［2］。以往工程實測案例證明，通過側摩阻力有效應力方法進行計算，則最終計算結果和實際數值較為接近［3］。樁側摩阻力屬于樁基礎設計中的核心內容，主要涵蓋承載力和沉降兩種內容，在以往設計工作中，樁側模阻力似乎只是一種不變的固定值，同時具有明顯的深度效應。摩擦型的單樁，相關承載力主要是樁側摩阻力承擔。針對樁側的平均摩擦阻力進行計算，試驗操作中，鋼筋計主要是按照相應的設計規劃在不同土層界面中進行合理按照。

在試驗中，鋼筋計都是有意識地安裝在各土層的分界面上，因此根據上述的軸力計算值，各土層的平均摩阻力可按下式計算：

式中：Fi-第i 樁節的側表面積。

按照委托方具體要求，針對試樁1#最高加載值提高到12000kN，相關試驗工作較為順利，沒有出現任何異常問題，在最高荷載條件下，試樁樁頂的沉降幅度低于40mm，同時還沒有突出的沉降值擴大現象，試樁尚未達到承載極限，提取其中的最高加載值，當做單樁豎向的抗壓承載極限數值。

3 結語

（1）通過靜載試驗的樁身內力測試結果可知，在最大設計試驗荷載情況下，樁周土層側摩阻力與本工程地質勘探報告結果偏小（由于靜載試驗未做到破壞，所測樁側側摩阻力偏小），試驗較好反應土層及成樁工藝特性。

（2）樁身內力測試試驗中，鋼筋計存活率對試驗至關重要，試驗過程中要加強對鋼筋計的保護。