建筑單樁豎向抗壓靜載試驗時間效應曲線實例分析

李海濤，陳彥玉

（甘肅建科技術試驗檢測有限責任公司，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

樁基作為建筑物重要的基礎形式之一，以其承載力高，適用于地基處理方法不能滿足設計要求或進行地基處理不經(jīng)濟的工程實際而得到了廣泛的應用。但由于樁基屬于隱蔽工程，其質(zhì)量控制尤為重要，準確測試基樁的承載力是保證工程質(zhì)量的必要措施，而基樁靜載試驗（本文僅限基樁豎向抗壓靜載試驗）是公認的檢測基樁豎向抗壓承載力最直觀、最可靠的方法。

目前，根據(jù)JGJ 106-2014[1]判斷單樁豎向抗壓極限承載力時，通常結合時間效應曲線，即Q-s 曲線和s-lgt 曲線的變化趨勢進行確定，如魯豪豪[2]和張亞妹等[3]。

Q-s 曲線形狀有兩種，分別為緩變型和陡降型。對于陡降型曲線，一般根據(jù)JGJ106-2014，利用基樁沉降值s 或最大加載值進行單樁豎向抗壓極限承載力的判斷，如初立波等[4]。對于陡降型曲線，通常要結合Q-s 曲線和s-lgt 曲線共同確定。

但在實際檢測數(shù)據(jù)分析時發(fā)現(xiàn)，結合Q-s 曲線和s-lgt 曲線進行基樁豎向抗壓極限承載力分析判斷時，常常出現(xiàn)一些模棱兩可的情況，影響極限承載力的準確判斷。基于此，本文通過現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)的實例分析，為建筑工程檢測從業(yè)人員通過靜載試驗時間效應曲線更加準確地判斷工程樁豎向抗壓極限承載力提供依據(jù)。

1 根據(jù)Q-s 曲線和s-lgt 曲線判斷單樁豎向抗壓極限承載力

在實際單樁豎向抗壓極限承載力檢測報告中，為確定單樁豎向抗壓極限承載力，一般會根據(jù)現(xiàn)場實際檢測數(shù)據(jù)繪制荷載（Q）—沉降（s）曲線和沉降（s）—時間對數(shù)（lgt）曲線。常見的Q-s 曲線形態(tài)一般分為陡降型和緩變型，分別如圖1 中1曲線和2 曲線。根據(jù)JGJ106-2014，當Q-s 曲線形態(tài)為緩變型時，基樁豎向抗壓極限承載力根據(jù)總沉降量，取s 等于40mm 所對應的荷載值或當樁徑D 大于等于800mm 時，取s 等于0.05D 對應的荷載值。不滿足此條件時，樁的豎向承載力宜取最大加載值。此時，s-lgt 曲線用于核對試驗數(shù)據(jù)的真實性。而當Q-s 曲線形態(tài)為陡降型時，基樁豎向極限承載力取發(fā)生明顯陡降的起始點對應的荷載值。根據(jù)都志剛[5]，明顯陡降的起始點在實際Q-s 曲線上直接很難確定，而此時，利用s-lgt 曲線“根據(jù)沉降隨時間變化的特征確定：應取s-lgt 曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值”來綜合判斷荷載極限值。

圖1 常見的Q-s 曲線形態(tài)

圖2 給出常見的s-lgt 曲線形態(tài)[6]，從圖中可看出，隨著樁上荷載增加，s-lgt 曲線的斜率逐漸增大，說明樁的沉降速率逐漸增大。當樁上荷載繼續(xù)增大時，如發(fā)現(xiàn)繪得的s-lgt 線不是直線而是折線時，則說明在該級荷載作用下樁沉降驟增，此為地基土塑性變形驟增的結果即為樁破壞的標志。因此可將相應于s-lgt 線型由直線變?yōu)檎劬€的那一級荷載定為該樁的破壞荷載，其前一級荷載即為樁的極限荷載。

圖2 常見的s-lgt 曲線形態(tài)

2 工程實例

圖3～9 給出了通渭縣火車站站前商業(yè)中心和酒店項目1#樓～7#樓工程樁單樁豎向抗壓靜載荷現(xiàn)場試驗Q-s 曲線和s-lgt曲線。該工程場地位于通渭縣平襄鎮(zhèn)河南村姜家灘社，基樁成孔工藝為機械鉆孔鋼筋混凝土灌注樁，以泥巖層作為持力層。1#～7#樓均選取工程樁ZH1 的試驗數(shù)據(jù)進行分析，設計試驗最大加載量分別為5 168kN、7 936 kN、6 460 kN、5 168 kN、6 365 kN、6 565 kN、6 682 kN，樁徑為800mm。

圖3 通渭縣火車站站前商業(yè)中心和酒店項目7#樓工程樁豎向抗壓靜載試驗曲線

3 從實例Q-s 曲線、s-lgt 曲線分析JGJ106-2014 中文字描述不妥之處

從圖3（a）中可看出，該工程樁靜載試驗Q-s 曲線屬于“緩變型”Q-s 曲線。根據(jù)JGJ106-2014 對于“緩變型”Q-s 曲線，單樁豎向極限承載力根據(jù)樁頂總沉降量，取s 等于0.05D 對應的荷載。根據(jù)JGJ106-2014 條文說明4.4.1，應結合s-lgt 曲線的變化趨勢，綜合判斷極限承載力的取值。那么，這里出現(xiàn)問題，圖3（b）中分級荷載值等于4 009kN 時，其所對應的s-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯的陡降，根據(jù)JGJ106-2014 4.4.2 條2 款，根據(jù)沉降隨時間變化的特征確定極限承載力時，取s-lgt 曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值，即3 341kN，綜合考慮Q-s曲線和s-lgt 曲線的變化特征，該工程樁的豎向抗壓極限承載力應為3 341kN，明顯不滿足設計6 682kN 的要求。

雖然4 009kN 荷載作用樁頂沉降量為3.6mm 大于了前一級荷載作用下3 341kN 的樁頂沉降量0.9mm 的2 倍，但其在3.5小時內(nèi)達到了穩(wěn)定，因此根據(jù)JGJ106-2014 4.3.7 條2 款，可繼續(xù)加載，且根據(jù)圖3（b），當分級荷載加載到6 682kN 時，工程樁仍能達到相對穩(wěn)定標準，根據(jù)JGJ106-2014 4.4.2 條5 款可判斷工程樁真實的豎向抗壓極限承載力應為6 682kN。

綜上所述，JGJ106-2014 4.4.2 條2 款單樁豎向抗壓極限承載力確定方法“根據(jù)沉降隨時間變化的特征確定：應取s-lgt 曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值”文字描述欠妥。認為應描述為“根據(jù)沉降隨時間變化的特征確定：應取s-lgt 曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲，且24h 未達到相對穩(wěn)定標準的前一級荷載值”。

4 從實例s-lgt 曲線分析檢測報告常見文字描述中的不妥之處

從圖4～9 給出工程樁豎向抗壓靜載試驗曲線的中可看出，實例給出Q-s 曲線為緩變型，實際工程樁豎向抗壓靜載試驗曲線所對應的s-lgt 曲線并未呈現(xiàn)圖2 給出的常見s-lgt曲線形態(tài)，即呈現(xiàn)近似直線變化，而是大部分呈現(xiàn)折線形式，有些甚至呈曲線形式，如圖4（b）所示。因此，大部分基樁豎向抗壓靜載檢測報告中“s-lgt 曲線隨時間變化沉降量變化較為平緩，呈規(guī)則近似直線排列”描述失之偏頗，筆者通過實例說明，對s-lgt 曲線特征描述，應根據(jù)實際得出的曲線特征進行，不可一概而論。

圖4 通渭縣火車站站前商業(yè)中心和酒店項目1#樓工程樁豎向抗壓靜載試驗曲線

圖5 通渭縣火車站站前商業(yè)中心和酒店項目2#樓工程樁豎向抗壓靜載試驗曲線

圖6 通渭縣火車站站前商業(yè)中心和酒店項目3#樓工程樁豎向抗壓靜載試驗曲線

圖7 通渭縣火車站站前商業(yè)中心和酒店項目4#樓工程樁豎向抗壓靜載試驗曲線

圖8 通渭縣火車站站前商業(yè)中心和酒店項目5#樓工程樁豎向抗壓靜載試驗曲線

圖9 通渭縣火車站站前商業(yè)中心和酒店項目6#樓工程樁豎向抗壓靜載試驗曲線

5 結論

通過基樁豎向抗壓靜載試驗曲線實例分析，根據(jù)JGJ106-2014 進行基樁豎向抗壓極限承載力判斷，即結合時間效應曲線判斷Q-s 曲線為陡降型時的極限承載力時，標準中語言描述不完善之處。本文結合試驗數(shù)據(jù)分析，給出了采用s-lgt 曲線確定單樁豎向抗壓極限承載力的正確描述方法，即“根據(jù)沉降隨時間變化的特征確定：應取s-lgt 曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲，且24h 未達到相對穩(wěn)定標準的前一級荷載值”。同時糾正了實際檢測報告中關于s-lgt 曲線特征“s-lgt 曲線隨時間變化沉降量變化較為平緩，呈規(guī)則近似直線排列”的描述。希望通過此篇文章，能為實際單樁豎向抗壓極限承載力的準確判定提供更有力的依據(jù)，能為日常出具檢測報告提供更為準確的語言描述建議。