建筑超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗的重點難點及試驗結果分析

摘 要：抗壓靜載試驗是檢測樁基承載力最為直觀、真實、有效的方法?；诖耍陨钲诘貐^首例5 000 t抗壓靜載成功試驗為例，分析基樁超大噸位抗壓靜載試驗的重點難點，以提高基樁超大噸位抗壓靜載試驗的可行性和準確性，為工程實踐提供指導和建議。

關鍵詞：超高層超大型建筑；超大噸位單樁；豎向抗壓靜載試驗

中圖分類號：TU473" " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）10-0007-03

0 引言

隨著基礎建設及項目規模的不斷擴大，超高層、超大型建筑成為現代城市發展的重要標志和亮點。由于其巨大的高度和復雜的結構，超高層、超大型建筑對于樁基的承受荷載能力也越來越高。為確保超高層、超大型建筑的安全性和可靠性，對其基樁進行抗壓承載力檢測顯得尤其重要。

1 工程概況

某項目位于深圳市南山區深圳灣超級總部基地深灣四路與白石四道交匯處東南側。項目擬建主要建筑為1棟200 m塔樓（T1）、1棟100 m塔樓（T2）、1棟60 m公司總部及裙樓。超高層采用筒體結構，裙樓為框架結構，地下室負二層，局部地下通道商業負三層。

根據建勘察單位提供的工程勘察報告，分析該場地工程地質條件，整理出該場地工程地質概況如下（以下均為揭露層厚）：①雜填土，松散，厚1.20～3.10 m。 ②填石，稍密～中密，厚5.00～12.40 m。③淤泥質黏土，流塑，厚0.50～4.90 m。④粉質黏土，可塑～硬塑，厚0.60～4.80 m。⑤礫砂，稍密～中密，0.50～3.40 m；⑥礫質黏性土，硬塑，厚1.30～24.10 m。⑦全風化花崗巖，厚2.0～16.9 m。⑧強風化花崗巖，厚1.4～61.2 m。⑨中風化花崗巖，厚0.7～13.8 m。⑩微風化花崗巖，厚1.2～9.4 m。

該項目場地工程地質條件復雜多變，其中一個突出的特點是局部中風化埋深較大，設計人員提出部分樁基采用端承摩擦樁并采用后注漿的工藝。為保證工程質量及驗證設計方案，項目方選取了3根旋挖灌注樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗?；炷恋燃塁45，樁徑1 600 mm，樁長分別為60.35 m、52.00 m、67.06 m，樁端持力層為塊狀強風化花崗巖，入巖深度分別為3.71 m、24.00 m、9.58 m，設計單樁抗壓承載力特征值分別為21 000 kN、25 000 kN、25 000 kN。規范規定抗壓靜載最大試驗荷載為設計特征值的2.0倍，即分別為42 000 kN、50 000 kN、50 000 kN[1]。

2 建筑超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗重點難點分析

2.1 反力裝置、檢測設備配置及布置

合理配置、布置檢測設備是超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗的前提。結合上述50 000 kN抗壓靜載試驗項目，根據現場條件最終選擇了壓重平臺反力裝置，檢測設備配置：全自動基樁JYF靜載試驗儀1臺、8 000 kN千斤頂10臺、超高壓油泵1個、壓力傳感器1只、位移表6個、12.0 m主梁（500 mm×1 700 mm鋼梁）5根、14.4 m次梁（550 mm×1 000 mm鋼梁）14根、12.0 m臥梁（400 mm×800 mm鋼梁）8根、2 t/塊鋼筋混凝土配重塊（600 mm×600 mm×2 400 mm）3 000塊，12 m基準梁2根等。堆載平面圖如圖1所示，堆載剖面圖如圖2所示。

2.2 支墩反力區地基處理及承載力驗算

試驗場地特別是支墩反力區地基承載力滿足要求，是超大噸位抗壓靜載試驗成功的必要保證。根據深圳市工程建設標準《建筑基樁檢測規程》（SJG 09—2020）規定[2]：①反力裝置提供的反力不得小于最大試驗荷載的1.2倍。②壓重施加于地基的壓應力不宜大于地基承載力特征值的1.5倍。根據圖1、2計算5 000 t壓重施加于地基的壓應力P1如式（１）（２）所示。

支墩受力面積為：

S=2.4 m×12 m×4排=115.2 m2 " " " " " （１）

5 000 t壓重施加于土地基的壓應力：

P1=50 000 kN×1.2÷115.2 m2=521 kPa" " " " " （２）

通過現場踏勘，查閱地勘報告并對支墩反力區進行平板載荷試驗，試驗得到支墩反力區地基承載力極限值≤200 kPa，說明該土的地基承載力無法滿足試驗要求。為保證在安全的條件下順利進行試驗，需要對支墩反力區地基進行地基處理，處理措施是以檢測樁為中心16 m×20 m區域內開挖深度2.8～3.0 m素填土，換填深2.1 m級配良好的碎石或者粗砂并分層壓實，即使換填處理后地基承載力特征值也很難達到規范規定的348 kPa的要求，故在此基礎上又澆筑了0.8 m的鋼筋混凝土筏板以增大受力面積、保證壓重平臺反力裝置系統的穩定性。

通過計算可得場地總面積S1為320 m2，圖示樁中間的面積S2為44 m2，鋼筋混凝土筏板受力面積S3=S1-S2=276 m2。所以5 000 t壓重施加于土地基的壓應力P2為218 kPa。結合以往類似檢測工程的經驗，經過處理后的地基承載力是完全可以滿足堆載反力區承載力218 kPa要求的。

2.3 樁帽制作及千斤頂擺放

樁帽制作也是超大噸位抗壓靜載試驗的重點問題。樁帽混凝土等級應比樁身高1～2級且必須與原樁身嚴格對中，尺寸根據千斤頂的數量及擺放要求設計，嵌入樁身深度及配筋需滿足要求。

以50 000 kN抗壓靜載試驗為例，樁帽混凝土等級采用C50，檢測樁樁徑為1 600 mm，為同時滿足千斤頂擺放要求，樁帽設計尺寸設為矩形3.4 m×2.4 m，樁帽高為1倍樁徑1.6 m，嵌固樁身0.2～0.3 m，樁帽頂、底均采用3層HRB400φ28@120雙向布置，最終樁帽頂面低于鋼筋混凝土筏板頂面0.6 m。樁帽制作及千斤頂擺放布置如圖3所示。

3 建筑超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗結果分析

本工程3根超大噸位單樁豎向抗壓靜載試驗，按照深圳市工程建設標準《深圳市建筑基樁檢測規程》（SJG 09—2020）采用慢速維持荷載法進行，最大試驗荷載分別為42 000 kN、50 000 kN、50 000 kN。試驗數據及結果如圖4所示。

根據荷載-沉降（Q-s）曲線、沉降-時間對數（s-lgt）曲線可發現樁荷載逐級加大時，樁頂沉降量也隨之加大。01-XWZ-16h-01#樁加荷至42 000 kN時，樁頂最大沉降量24.26 mm，最大回彈量23.13 mm，回彈率95.34%。01-XWZ-16ha-01#樁加荷至5 0 000 kN時，樁頂最大沉降量25.27 mm，最大回彈量23.34 mm，回彈率92.36%。01-XWZ-16ha-02#樁加荷至50 000 kN時，樁頂最大沉降量23.20 mm，最大回彈量18.26 mm，回彈率78.71%。

根據圖4所示可知，3根樁的Q-s曲線呈緩變型且未發生明顯陡降，最終樁頂沉降量未超過60 mm，第1、第2根樁s-lgt曲線尾部也未出現明顯向下彎曲，第3根樁在加荷至45 000 kN時雖尾部出現明顯向下彎曲，但本級荷載作用下樁頂沉降僅為3.53 mm，加荷至50 000 kN時亦能維荷穩定，綜合判定該3根樁承載力極限值達到42 000 kN、50 000 kN、50 000 kN。

4 結束語

本次50 000 kN超大噸位抗壓靜載試驗，突破了深圳地區35 000 kN傳統靜載堆載法檢測能力的上限，為基樁檢測行業提供了實踐經驗和參考。試驗數據直觀地體現了基樁在豎向抗壓荷載作用下的承載性能和變形特性，驗證了端承摩擦樁+樁側樁端后注漿施工工藝的合理性和可行性，為后續工程設計和樁基礎施工提供了可靠的依據。

參考文獻

[1] 趙仕源.建筑工程基礎單樁豎向抗壓靜載試驗探討[J].工程與建設，2023，37（1）：241-242+257.

[2] 深圳市建筑基樁檢測規程：SJG 09-2020[S].北京：中國建筑工業出版社，2020.