多種基樁檢測(cè)方法在上海世博軸地下綜合體工程中的應(yīng)用

余 偉，鄭明燕，孫洋波

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)，武漢 430074;2.上海港灣工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)有限公司，上海 200032)

1 工程概況

上海世博軸地下綜合體建設(shè)規(guī)模大、投資大，尤其是地下建筑部分面積大(總面積約18萬(wàn)m2)且埋深大，基坑開挖深度達(dá)到16.5 m?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁，為了解和掌握幾種不同樁型的基樁抗壓、抗拔能力，為設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)，對(duì)試樁進(jìn)行了抗壓和抗拔試驗(yàn)。本次試驗(yàn)樁共11根，試樁樁位定于地質(zhì)勘探的孔位處。本文就位于C59參考孔的試樁2-E42進(jìn)行的垂直靜載荷試驗(yàn)作了分析研究。

試樁2-E42的參數(shù)見表1。

表1 2-E42試驗(yàn)樁參數(shù)

2 試驗(yàn)情況

2.1 靜載荷試驗(yàn)

1)荷載裝置

單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)加載采用錨樁反力裝置，即用四根錨樁作為試樁反力樁，試驗(yàn)反力裝置選用8 000 kN級(jí)荷載反力架;單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)加載采用錨樁反力裝置，選用20 000 kN級(jí)荷載反力架。采用一臺(tái)5 000 kN級(jí)千斤頂作拔樁加載設(shè)備。

2)加荷系統(tǒng)

單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求最大加載量為3 800 kN，加載設(shè)備由2臺(tái)5 000 kN的千斤頂、70 MPa高壓油泵及相應(yīng)油路系統(tǒng)組成;單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求最大加載量為3 000 kN，加載設(shè)備由1臺(tái)5 000 kN的千斤頂、70 MPa高壓油泵及相應(yīng)油路系統(tǒng)組成。

3)量測(cè)系統(tǒng)

單樁豎向抗壓(拔)靜載荷試驗(yàn)量測(cè)系統(tǒng)采用RSJYC樁基靜載荷測(cè)試儀器，測(cè)量精度為0.01 mm。

4)加載方式及荷載分級(jí)

單樁豎向抗壓(拔)靜載荷試驗(yàn)均采用慢速維持荷載法。各級(jí)加載量按加載控制荷載的1/10分級(jí)進(jìn)行，第一級(jí)荷載為加載量的2倍;當(dāng)加至最大荷載后進(jìn)行分級(jí)卸載，每級(jí)卸載量為加載量的2倍。

2.2 低應(yīng)變檢測(cè)

樁基礎(chǔ)檢測(cè)的方式方法多種多樣，但檢測(cè)的目的只有兩個(gè)，即基樁承載力和完整性。承載力測(cè)試中，較成熟的方法為靜載荷試樁法。其方法簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。但這種方法有一定的局限性，它提供的數(shù)據(jù)較單一，只能憑借Q—S曲線和S—lgt曲線對(duì)基樁受力特性進(jìn)行分析。當(dāng)樁身存在缺陷時(shí)，缺陷會(huì)影響到Q—S曲線的形狀，從而對(duì)承載力的判定造成失誤。這時(shí)，需對(duì)樁身情況作進(jìn)一步分析，判定樁身缺陷的成因及類型以及其對(duì)基樁承載力的影響，而這些僅依靠靜載荷試驗(yàn)是無(wú)法解決的。所以靜載荷測(cè)試前，應(yīng)先采用低應(yīng)變方法了解一下樁身完整性情況，從而豐富靜載荷測(cè)試的信息量，既可準(zhǔn)確提供承載力和樁身完整性，又可準(zhǔn)確分析基樁承載力的變化情況。所以在樁基檢測(cè)中，常規(guī)是先用低應(yīng)變檢測(cè)基樁的完整性，隨后才用靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)基樁的承載力。在此工程中，對(duì)所有試樁低應(yīng)變樁身質(zhì)量檢測(cè)均應(yīng)用彈性波反射法，采用的設(shè)備是美國(guó)PDI公司生產(chǎn)的P.I.T.collector樁身完整性測(cè)試儀。

2.3 成孔質(zhì)量檢測(cè)

本次檢測(cè)使用的儀器設(shè)備為JJC型孔徑檢測(cè)系統(tǒng)、JJX型井斜儀和JNC型沉渣測(cè)定儀分別對(duì)孔徑、孔深、垂直度和沉渣進(jìn)行測(cè)定。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 成孔質(zhì)量

試驗(yàn)樁2-E42成孔質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果見表2。

3.2 低應(yīng)變檢測(cè)

在單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)之前對(duì)2-E42試驗(yàn)樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)。試驗(yàn)樁樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，樁頂以下60 cm范圍混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，樁徑為700 mm。低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果為樁身完整，完整性等級(jí)為Ⅰ級(jí)。圖1給出了2-E42試樁的低應(yīng)變檢測(cè)波形曲線。

圖1 2-E42抗壓試驗(yàn)樁低應(yīng)變檢測(cè)波形曲線

3.3 豎向抗壓靜載試驗(yàn)

豎向抗壓靜載試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見表3，樁頂荷載和沉降量(Q—S)曲線、沉降量與時(shí)間對(duì)數(shù)(S—lgt)曲線分別見圖2、圖3。2-E42樁在加載過(guò)程中，樁頂位移逐步增大，基本保持線性。在3 000 kN荷載下，樁頂位移8.22 mm，尚未達(dá)到破壞。從 S—lgt曲線上看，在3 000 kN荷載下的曲線未明顯向下彎曲。卸載至零后，樁頂?shù)臍堄嘧冃螢?.19 mm。經(jīng)綜合判斷，確定該樁的抗壓極限承載力不小于3 000 kN。

表3 試樁2-E42豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果匯總

圖2 2-E42荷載與沉降量(Q—S)曲線

圖3 2-E42樁沉降量與時(shí)間對(duì)數(shù)(S—lgt)曲線

3.4 豎向抗拔靜載試驗(yàn)

2-E42樁樁身直徑為700 mm，樁端直徑為1 150 mm。其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見表4，荷載與上拔量(Q—δ)曲線、上拔量與時(shí)間對(duì)數(shù)(δ—lgt)曲線分別見圖4、圖5。而2-E42樁在加載過(guò)程中，樁頂上拔量和樁底上拔量增加都比較緩慢，在3 125 kN荷載下，樁頂最大上拔量22.19 mm，樁底最大上拔量7.62 mm，尚未達(dá)到破壞。從δ—lgt曲線上看，在3 125 kN荷載下曲線均未明顯向上彎曲。卸載至零后，樁頂?shù)臍堄嘧冃螢?.89 mm。經(jīng)綜合判斷，確定2-E42樁的抗拔極限承載力不小于3 125 kN。

3.5 結(jié)果分析

通過(guò)低應(yīng)變的檢測(cè)方法確定樁身完整性為一級(jí)，在這一前提下進(jìn)行豎向抗壓靜載試驗(yàn)以及豎向抗拔靜載試驗(yàn)，得出的數(shù)據(jù)合理準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理得出該試樁的承載力(抗壓或抗拔)均能滿足設(shè)計(jì)要求。2-E42樁的極限承載力推薦值及-7.8 m高程以下部分極限承載力推薦值見表5。

表4 試樁2-E42豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)結(jié)果匯總

圖4 2-E42樁荷載與上拔量(Q—δ)曲線

圖5 2-E42樁上拔量與時(shí)間對(duì)數(shù)(δ—lgt)曲線

表5 2-E42樁極限承載力推薦值及－7.8 m高程以下極限承載力推薦值

4 結(jié)論

1)檢測(cè)單樁極限承載力最直接可靠的方法是靜載荷試驗(yàn)。為保證靜載荷試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)可靠，做試驗(yàn)前，應(yīng)認(rèn)真收集工程勘察和試樁設(shè)計(jì)施工資料，做好試驗(yàn)的施工方案。

2)用低應(yīng)變輔助靜載測(cè)試可以大大地豐富靜載測(cè)試的信息量，有助于提高對(duì)靜載測(cè)試曲線的分析能力。所以，在工程建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基樁的低應(yīng)變檢測(cè)，使其與單樁豎向靜載試驗(yàn)互為補(bǔ)充和驗(yàn)證，以提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。在重要工程樁基礎(chǔ)檢測(cè)中，還要結(jié)合其它檢測(cè)方法(如超聲波檢測(cè)法)，綜合分析判斷，以提高精準(zhǔn)度。

3)在實(shí)際工程檢測(cè)中，我們不但要充分了解各種檢測(cè)方法的原理，揚(yáng)長(zhǎng)避短、綜合分析判斷，而且要有高度的責(zé)任心，不放過(guò)實(shí)際檢測(cè)中出現(xiàn)的任何問(wèn)題，追根溯源，找出真正的原因所在，從而保證檢測(cè)質(zhì)量。

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