自平衡測(cè)試技術(shù)在深長(zhǎng)樁基中的應(yīng)用

黃蕾

（湖北電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430040）

0 引言

隨著城市化進(jìn)展的加快，高層建筑越來越多，對(duì)基樁的承載力要求越來越高，因此基樁朝著埋深大、樁長(zhǎng)大、直徑大的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的確定基樁承載力的方法采用靜載實(shí)驗(yàn)，靜載實(shí)驗(yàn)包含堆載法和錨樁法，兩種方法都對(duì)場(chǎng)地要求高，工程造價(jià)大[1]。自平衡測(cè)試技術(shù)具有場(chǎng)地要求低、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益良好的特點(diǎn)，因此，自平衡測(cè)試技術(shù)在深長(zhǎng)樁基中的優(yōu)點(diǎn)就更為明顯。

1 自平衡試樁法方法

自平衡測(cè)樁法是將一種特制的加載設(shè)備—荷載箱與鋼筋籠相接，埋入樁的指定位置，由高壓油泵在地面向荷載箱充油而進(jìn)行加載，如圖1所示。

圖1 自平衡測(cè)試裝置

荷載箱上部樁身的摩擦力與下部樁身的摩擦力及端阻力相平衡來維持加載。根據(jù)向上向下Q-s、s-lgt曲線確定樁承載力[2-3]。

2 工程實(shí)例

2.1 試樁情況

武漢市新世界中心三期項(xiàng)目位于武漢市硚口區(qū)。采用自平衡測(cè)試法對(duì)6根試樁進(jìn)行檢測(cè)，以確定單樁的極限承載力。場(chǎng)地從上到下分布著填土、粘土與粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖等。試樁SZH-10、SZH-11、SZH-12的樁徑為800mm，試樁SZH-13、SZH-14、SZH-15的樁徑為1000mm。試樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35。測(cè)試中，采用慢速維持荷載法進(jìn)行加載。試樁情況統(tǒng)計(jì)如表1所示：

表1 試樁情況統(tǒng)計(jì)

試樁SZH-10、SZH-11、SZH-12設(shè)計(jì)單樁承載力特征值為5300kN，要求最大加載值2×6360kN。加載分12級(jí)，每級(jí)2×530kN，按11次加載，第一級(jí)按2倍荷載分級(jí)加載，卸載分6級(jí)進(jìn)行。試樁SZH-13、SZH-14、SZH-15設(shè)計(jì)單樁承載力特征值為7700kN，要求最大加載值2×9240kN。加載分12級(jí)，每級(jí)2×770kN，按11次加載，第一級(jí)按2倍荷載分級(jí)加載。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的Q-s曲線分別如圖2~圖4所示：

圖4 試樁SZH-11的Q-s曲線

由圖2、圖3可以看出試樁SZH-10、SZH-15在各級(jí)荷載作用下，上下段樁的Q-s曲線平緩，未出現(xiàn)陡降段，達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。因其他試樁的Q-s曲線變化規(guī)律基本相似，不在贅述其他試樁的測(cè)試結(jié)果。

圖2 試樁SZH-10的Q-s曲線

圖3 試樁SZH-15的Q-s曲線

由圖4可以看出試樁SZH-11在前10次加載時(shí)情況正常，沉降均能達(dá)到穩(wěn)定；在第11次加載時(shí)，上段樁出現(xiàn)陡降，本級(jí)加載90min，上段樁位移達(dá)到11.37mm，超過上一級(jí)位移增量5倍以上，終止加載。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和自平衡測(cè)試法的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換法分別得到SZH-10、SZH-11、SZH-15的等效轉(zhuǎn)化曲線如圖5~圖7所示：

圖5 SZH-10樁等效轉(zhuǎn)換曲線

圖7 SZH-15樁等效轉(zhuǎn)換曲線

樁SZH-10等效轉(zhuǎn)換曲線如圖5所示。樁頂荷載-沉降關(guān)系曲線為緩變形，取最后一級(jí)對(duì)應(yīng)的荷載為承載力極限值Qu；極限承載力為12996kN，相應(yīng)的位移為26.58mm。

樁SZH-11取前9級(jí)加載數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，等效轉(zhuǎn)換曲線如圖6所示，樁頂荷載-沉降關(guān)系曲線為緩變形，取第9級(jí)加載對(duì)應(yīng)的荷載為承載力極限值Qu；極限承載力為11893kN，相應(yīng)的位移為20.77mm。

圖6 SZH-11樁等效轉(zhuǎn)換曲線

樁SZH-15等效轉(zhuǎn)換曲線如圖7所示。樁頂荷載-沉降關(guān)系曲線為緩變形，取s=40mm對(duì)應(yīng)的荷載為承載力極限值Qu；極限承載力為18417kN。

其他測(cè)試樁的等效轉(zhuǎn)化曲線與列舉的三根試樁類似，故不做贅述。

綜合分析可知，所有試樁的極限承載力均滿足單樁承載力設(shè)計(jì)要求。

3 深長(zhǎng)基樁自平衡測(cè)試技術(shù)分析

自平衡測(cè)試技術(shù)在長(zhǎng)樁、大直徑樁的承載力檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)明顯。在保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確客觀的同時(shí)極大地提高了工程的經(jīng)濟(jì)效益。因此，自平衡測(cè)試技術(shù)在深長(zhǎng)基樁中的應(yīng)用前景十分廣闊。但是自平衡技術(shù)目前也存在一些難點(diǎn)問題和創(chuàng)新點(diǎn)。

（1）對(duì)于深長(zhǎng)樁基，荷載箱位置的確定十分關(guān)鍵。荷載箱的位置一般建議放置在上段樁自重加樁側(cè)阻力等于下段樁樁側(cè)阻力加樁端阻力的位置。目前對(duì)于荷載箱的位置的確定主要還是依靠經(jīng)驗(yàn)。因此，通過多元化的方法確定荷載箱的位置是目前自平衡測(cè)試技術(shù)的難點(diǎn)。

（2）對(duì)于深長(zhǎng)樁基，采用數(shù)值模擬技術(shù)分析是研究試樁受力特性，樁土相互作用的有效手段。對(duì)于更深的土層，采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)得到的土層參數(shù)因?yàn)楦淖兞松顚油恋膽?yīng)力狀態(tài)而不是十分準(zhǔn)確，因此在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)值模擬研究，是更好地了解基樁和土體相互作用方式的方法。

（3）對(duì)于深長(zhǎng)樁基自平衡測(cè)試技術(shù)中的荷載箱的發(fā)展，形式可以多種多樣，例如變單一荷載箱為多荷載箱，以滿足確定多個(gè)深度位置樁的極限承載力的需要等，也是未來自平衡測(cè)試技術(shù)的發(fā)展所向。

4 結(jié)論

本文通過結(jié)合實(shí)際工程做了自平衡測(cè)試技術(shù)檢測(cè)基樁的極限承載力的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所測(cè)試樁的極限承載力都能滿足基樁的設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，自平衡測(cè)試技術(shù)作為一種測(cè)試極限承載力的方法，相對(duì)于傳統(tǒng)的靜載實(shí)驗(yàn)，具有對(duì)場(chǎng)地要求低、操作簡(jiǎn)單、滿足精度要求、成本較低等特點(diǎn)。同時(shí)，分析了自平衡測(cè)試技術(shù)中荷載箱的位置確定和新技術(shù)、新發(fā)展在深長(zhǎng)樁基中的前景。