特大噸位50000kN單樁豎向抗壓靜載試驗研究

姚 歡

珠海市建設工程質量監測站，廣東 珠海 519000

隨著城市建設的不斷發展，新建建筑物逐漸向高度和深度發展，則基樁通常采用大直徑灌注樁。然而，一般檢測方式中鉆芯法、低應變法、聲波透射法主要適用于判定樁身完整性，雖然高應變和靜載試驗都能進行樁基承載力的測試，但高應變受錘重的影響有一定的局限性，無法進行特大噸位灌注樁的承載力測試。文章通過工程實例分析特大噸位基樁靜載試驗的應用，對靜載試驗前期的樁頭處理和平臺安裝過程中的地基土的承載力、平臺安裝后的安全性、試驗過程及數據分析進行了詳細闡述［1］。

1 工程概況

擬建項目位于珠海市金灣區三灶鎮，東北側為珠海國際航展中心，西南側為既有T1航站樓。根據委托方和檢測方案確認表的要求，對該項目的基樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗，確定此次試驗的單樁豎向抗壓極限承載力分別為50000kN、41800kN、30800kN、22000kN，樁徑分別為 1800mm、1600mm、1400mm、1200mm，樁長約為30～60m。文章主要介紹主樓灌注樁單樁豎向抗壓極限承載力為50000kN的試驗分析過程。通過該項目的巖土工程勘察報告可知，該處場地內表層土多為素填土層、雜填土層、塊石素填土層，具有強度低、壓縮性高、承載力低的特性，部分區域還有軟弱下臥層淤泥質黏土。

2 試驗過程應用及分析

2.1 試驗前期準備工作

特大噸位靜載試驗工程前期一定要進行現場走訪、踏勘和資料收集［2］，然后根據每個項目不同的情況制定不同的檢測方案。如該案例中基樁靜載檢測分不同樁型、不同樁徑、不同荷載，需要根據委托方提供的樁基技術資料和地質報告，編制各種對應的靜載安裝檢測方案、樁頭處理方案、地基處理方案等。

在檢測前與委托方商定檢測工作合作事宜，如檢測工作需達到運輸道路的暢通、檢測電源的供給、檢測平臺地基平整密實、配重試塊堆場場地平整密實、吊車位置場地平整密實等。

2.2 試樁樁頂質量控制

在編制方案時考慮樁頂處的壓應力最大，需要在樁頂部位置配置加密鋼筋網片3～5層或以薄鋼板圓筒做成加勁箍與樁頂混凝土澆筑成一體，進行樁頭加固處理后的直徑為2100mm，同時樁頭制作的混凝土強度等級宜大于原樁身混凝土等級一級。需注意的是，在樁頭澆筑過程中，一定要保證原樁身的中軸線與新澆筑樁頭的中軸線重合，切忌樁頭完成后偏心。

在鋼梁設備安裝前應對試樁外露部分（含樁頭制作部分）進行外觀檢查，同時對制作樁頭混凝土強度進行回彈驗證，強度應達到試驗要求。

2.3 表層地基土驗證

根據《建筑地基基礎檢測規范》（DBJ/T 15-60-2019），“壓重平臺支墩施加于地基土上的壓應力不宜大于地基土承載力特征值的1.5倍”［3］。該試樁壓重平臺所在區域的地表為雜填土和素填土，由于地勘報告未提供該土層承載力特征值，為縮短檢測工期和減少費用，工作人員決定結合該工程的地質報告和以往經驗考慮直接采用恒載壓實擠密。

該案例中配置的支墩面積S1=263m2，反力平臺重P1=50000×1.2=60000kN，核算地基土壓應力為P1/S1=60000÷263=228kPa，則要求現場地基土承載力特征值fak＞228÷1.5=152kPa。

試樁兩邊受力區域采用配重恒載預壓，由2m×1m×1m的混凝土構件組成，每邊7層擺放，每層長短邊換向，具體布置如圖1所示，每邊的受力面積S2=3m×6m=18m2。該混凝土堆載重物重P2=底面積×層高×混凝土密度=3×6×7×2.4=302.4t，換算為3024kN，堆載重物基底壓應力P2/S2=3024÷18=168kPa，觀測其堆載物的12h沉降量，平均約為30mm。以土層中壓縮可知中壓縮性土特征值對應的相對變形值為s/b=0.012m，其中s為承壓板的沉降量，s=24mm；b為承壓板的寬度，當b＞2m時，按2m計算，下同。利用插值法估算上述數據所對應的地基承載力特征值荷載，約為150kPa，滿足試驗要求。

圖1 恒載預壓示意圖

2.4 壓重平臺的搭設

（1）平臺支墩基礎安裝。以樁中軸線拉線作為標記，然后在經過壓實擠密的土層上用吊車從樁中軸線開始向兩邊安置支墩基礎。在每側支墩基礎四周布置點位進行水準儀檢測，以確保檢測平臺在堆載配重時不會出現沉降不均勻的現象，同時收集數據了解該區域的土質適用于大噸位靜載試驗的安全儲配是否滿足要求。

該案例中選用的平臺基礎設備是組合式鋼支墩（含10m×2m大支墩、8m×2m大支墩、6.5m×2m大支墩、5m×2m大支墩），與支墩梁構成鋼平臺，鋼梁的強度和變形不僅能滿足特大噸位靜載試驗，還具有以下特點：①組合式鋼支墩可以靈活布置基礎形狀，保證支墩與樁的凈距符合規范要求；②荷載受力傳遞清晰，通過支墩梁剛度大的協同調節作用，將上部荷載合理分配到遠離檢測樁的地基土上，減少靜載過程樁周地基土的變形對檢測的影響。

（2）千斤頂的選取和擺放。預先在樁的中心線位置拉線設置標記，在樁頂安裝鋼底板（2.65m×2.0m×0.3m）時確認鋼底板的中心線與樁中心線重合。選取12臺相同規格、型號的千斤頂并聯使用，每個額定出力6300kN呈3排4列擺布，建議選用同一批檢定的千斤頂，以保證千斤頂在工作中同步。在鋼底板上標注千斤頂的位置，用吊車起吊千斤頂，放在鋼底板上固定位置，從而確保千斤頂合力中心線與樁中心線重合。

（3）平臺主梁的安裝。選用5根長14m的平臺主梁，以樁中軸線為中心線密拼安裝主梁，平臺主梁需要安裝在預先設置好的主梁支架之上，不宜直接將主梁放置在受力作用于千斤頂的頂頭鋼板上。

（4）平臺次梁以及配重試塊的安裝。平臺次梁的安裝需要按照方案圖紙中對應的間隔尺寸安放，每2根平臺次梁承擔1個試塊，每組次梁中心距為1.2m，共14根平臺次梁。平臺次梁不宜直接與主梁接觸，防止在堆載物吊裝過程中荷載通過主梁向下傳遞，導致主梁和主梁支架下沉壓實千斤頂，使得受檢樁開始受力下沉，而此部分的沉降量尚未錄入系統，會對試驗數據產生偏差。

該案例中的試驗荷載50000kN已達到目前國內靜載試驗最大檢測能力，堆載配重高度較高，安裝壓重平臺的安全問題尤為突出。為了保證平臺吊裝順利進行以及工程安全，采取以下措施：①在進行平臺安裝堆載時在四周圍設置警戒線，防止無關人員進入；②優化方案降低堆載高度，降低平臺的重心；③堆載試塊時安排2臺吊車，對稱中心線均勻分層安裝，防止平臺產生不均勻沉降，在安裝過程中進度盡量保持同步，平臺兩端的層數相差不能超過2層；④在堆載過程中上下層進行錯位堆載，每一層都長向、短向變換擺放順序，相互搭接。

2.5 試驗結果

位移數據采集和判穩標準嚴格按照《建筑地基基礎檢測規范》（DBJ/T 15-60-2019）［3］執行。加載過程采用自動化控制，實施檢測數據遠程上傳，在試驗過程中隨時注意電源、電壓、油壓的變化，恒載過程中應確保電壓穩定、油壓恒定，并適時將油壓補足在規范范圍內。最大試驗荷載加至50000kN，試驗進展順利，未出現異?，F象，試樁在最大荷載作用下樁頂累計沉降小于0.05D（D為試樁直徑，mm），且沒有明顯沉降增大的現象，試樁未達到極限承載狀態［4］。

3 結束語

綜上所述，大噸位靜載試驗關注的細節問題較多。（1）從靜載平臺基底的地基處理開始考慮，地基處理的結果是場地的寬度、深度、承載力必須達到試驗所需要的指標，在表層土地基承載力不明的情況下可以結合該區域的經驗指數采用恒載壓實擠密的方式進行試驗，但是該方法仍有一定的局限性，在地基承載力很差和淺表層為淤泥時不適用。（2）試樁本身的樁頭處理問題。要防止試驗過程中樁頭破損影響試驗結果。（3）平臺的本身鋼構件選取和安裝。要確保在進行特大噸位靜載試驗時鋼梁滿足要求。（4）配重堆載的擺放問題。防止在吊裝過程中出現平臺不均勻沉降，導致需要重新卸臺返工。