單樁豎向抗壓靜載試驗在P HC-600管樁的應用研究

謝紅華

引言

PHC 管樁是預制樁中最常用樁， 其成型工藝主要采用先張法和離心法，是通過蒸壓養(yǎng)護的方式制備而成的預制構件。 由于PHC 管樁采用工廠預制的成型方式，其成樁的質量可以得到有效保證，且樁身強度較高(一般不小于80MPa),樁端可以打入致密的砂層或強風化巖層， 因此其單樁承載能力高[1-2]。 同時因PHC 管樁可根據(jù)使用環(huán)境進行設計，造價可控、樁長靈活，且因養(yǎng)護周期短能極大地縮短工期等特點，其在建筑、橋梁等領域得到了廣泛應用。

目前，PHC 管樁的施工主要采用錘擊或者靜壓的方式，樁身在外力作用下進入土層，由于地質、施工現(xiàn)場情況復雜，其成樁質量可能存在一定的缺陷，從而影響到基樁的承載力。 當前，國內外常用的樁身承載力檢測方法主要有靜載試驗和動力檢測法，其中靜載試驗因其檢測結果更直觀可靠，因此，在地基基礎工程檢測中應用廣泛。 當前，基樁工程中直徑500mm 的管樁應用較為廣泛，而直徑600mm 的管樁應用較少，因此尚缺乏600mm 管樁單樁豎向抗壓靜載試驗效果的相關研究。 本文詳細闡述了單樁豎向抗壓靜載試驗檢測技術以及試驗過程中常見的問題，并結合PHC-600 管樁檢測實例對靜載試驗的應用效果進行了分析，以期為以后的工程檢測提供參考。

單樁豎向抗壓靜載試驗檢測技術

單樁豎向靜載試驗是指通過堆載的方式，將堆載荷載緩慢均勻地傳至建筑物的基樁上，通過實時采集不同荷載作用下的沉降量繪制出Q-s 及s-lgt等輔助曲線，最后根據(jù)繪制的曲線對基樁承載能力進行判斷。 靜載試驗根據(jù)不同的荷載加載方式，又可分為堆載法、錨樁法和自平衡法[3]。 目前，國內工程多使用堆載法， 即以受檢樁為中心搭設試驗平臺，在平臺之上堆放砂袋、混凝土塊體、鋼錠等較為常見、密度較大、形狀規(guī)則的配重，中間通過千斤頂加壓，給受檢樁提供豎向壓力，從而檢驗受檢樁的承載力是否滿足設計要求[4]。 堆載法檢測樁基承載能力的示意圖如圖1 所示。

靜載試驗常見的問題

1.基準不穩(wěn)定

在單樁豎向抗壓靜載檢測過程中， 通常采用百分表來測量樁頂位移。 試驗的重點是基準是否穩(wěn)定。 基準不穩(wěn)定，再精確的測量設備也沒有用，基準不穩(wěn)定主要由兩個方面引起： 一是基準樁不穩(wěn)定， 壓重對樁周圍形成的附加壓力容易引起基準樁的下沉。 特別是在大噸位檢測中，即使被檢測樁、基準樁與支墩的距離能夠滿足≥4d（d，樁身的外徑尺寸）且≥2m，在荷載作用下支墩仍會有明顯的沉降影響基準樁的穩(wěn)定性；二是基準梁的剛度不夠，或者是溫度變化過大，使得基準梁產(chǎn)生較大的撓曲變形，最終影響樁沉降的測量。

2.主梁壓實千斤頂

基樁靜載試驗常采用的是壓重平臺反力裝置，開始試驗前壓重全部由支墩承受，若地基承載力不足時會造成基樁下沉，下沉量較大時會造成試驗前主梁壓實千斤頂?shù)那闆r。若此時進行基樁承載能力試驗， 基樁會因試驗前已承受豎向抗壓荷載下沉，開始試驗時因樁頂沉降量非常小，直接影響試驗結果的判斷[5]。

3.靜載試驗本身會對樁底承載力產(chǎn)生影響

就單樁豎向受壓承載力而言，當靜載試驗結果判定承載力不滿足設計要求時， 有這樣兩種情況：一是經(jīng)過靜載試驗后基樁的承載力提高了，如基樁底有沉渣時，沉渣在重載作用下被壓實，此時按照規(guī)范要求該基樁的極限承載力是不滿足設計要求的，但可能不需要對該樁進行處理；二是經(jīng)過靜載試驗后樁的承載力明顯降低了，例如靜載試驗第九級或第十級加載時發(fā)生樁身破壞，千斤頂油壓值降得很低，原本承載力只是略低于設計要求，按照規(guī)范，雖然這根樁的承載力可以定得很高，但是該樁可能已經(jīng)被壓壞報廢了。

工程應用分析

本次依托的項目為某住宅項目， 樁基類型為PHC-600-130 管樁， 樁身混凝土設計強度等級為C80，設計最大承受荷載為6300kN，設計樁端持力層為散體狀強風化花崗巖， 受檢樁號為6-2#、6-43#和6-56#。 基樁設計等級為甲級，擬建建筑物的抗震設防類別為丙類（標準設防），工程重要性等級為一級；場地地質環(huán)境已經(jīng)受到一般破壞，場地復雜程度等級為二級。各巖土層物理力學性能參數(shù)詳見表1 所示。

表1 各巖土層物理力學性能參數(shù)

1.檢測方案

本次單樁豎向抗壓靜載試驗嚴格按照《建筑基樁檢測技術規(guī)范》的標準執(zhí)行。 試驗加荷方式采用慢速維持荷載法， 每級荷載達到相對穩(wěn)定后加下一級荷載， 直到受檢樁破壞， 然后分級卸載到零。 試驗由并聯(lián)安裝在樁頂?shù)? 個液壓千斤頂（QF630T—20b）進行逐級加荷，千斤頂合力中心與樁頂形心位置重合，加載量（油壓）由聯(lián)裝于千斤頂?shù)臄?shù)字壓力計測讀， 千斤頂所需的反力由混凝土塊堆重平臺承擔， 堆重平臺支座位置和面積均滿足規(guī)范要求， 樁頂沉降由對稱方向安裝的4個位移傳感器測讀， 沉降測定平面位于樁頂以下不小于200mm 的位置，測讀數(shù)據(jù)由靜力載荷測試儀自動采集處理。

2.單樁豎向抗壓靜載試驗數(shù)據(jù)

單樁豎向抗壓靜載試驗Q-s、s-lgt 曲線如圖2～4 所示。 單樁豎向抗壓靜載試驗數(shù)據(jù)6-2#、6-43#和6-56#等3 根受檢樁的每級荷載增量均為630kN， 從圖中可以看出， 受檢樁加載過程平穩(wěn)，PHC 管樁在加載過程中樁身狀態(tài)穩(wěn)定， 未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

3.檢測結果

6-2#、6-43#和6-56#等3 根受檢樁最大試驗荷載均加至6300kN。 3 根受檢樁在最大試驗荷載作用下的樁頂累計沉降量均小于40.00mm，且在每級荷載作用下的各級沉降增量均無明顯增大的現(xiàn)象（Q-s 曲線無明顯的陡降段），故3 根受檢樁均未達到極限承載狀態(tài)，最大試驗荷載6300kN為其單樁豎向抗壓極限承載力。3 根受檢樁的抗壓靜載荷試驗結果如表2 所示。

表2 抗壓靜載荷試驗結果

結語

根據(jù)《建筑基樁檢測技術規(guī)范》（JGJ 106—2014） 中單樁豎向抗壓靜載試驗方法對3 根PHC管樁進行了承載能力檢測。 檢測結果表明，受檢樁均未達到極限承載狀態(tài)，滿足設計要求。 上述工程實際應用表明，單樁豎向抗壓靜載試驗，不僅操作簡便， 而且能夠準確可靠地為基樁豎向抗壓承載力提供判斷依據(jù)， 對建筑設計和工程驗收具有重要的意義。 不過，雖然目前靜載試驗是樁基承載力檢測最直接、最可靠的方式，但是受地質條件、施工技術、現(xiàn)場環(huán)境等因素的影響，樁基承受的荷載變得異常復雜。 因此，在靜載試驗檢測過程中，檢驗人員務必嚴格按照規(guī)范要求進行操作， 防止因操作不當對檢測結果造成影響。