加筋水泥土支盤(pán)抗浮樁基本試驗(yàn)研究
關(guān)鍵詞：加筋水泥土支盤(pán)抗浮樁；承載力；試驗(yàn)
1.工程概況
鄭東新區(qū)CBD丹尼斯商業(yè)步行街試樁位于該工程E地塊，鄭東新區(qū)西二大街與西三大街之間，建設(shè)單位為鄭州漢德置業(yè)有限公司。該工程建筑物沿CBD步行街呈南北走向，地上3層，地下2層，基礎(chǔ)埋深地面下10.0m，框架結(jié)構(gòu)。原設(shè)計(jì)采用混凝土灌注樁作為抗浮樁，后經(jīng)專家論證為節(jié)省造價(jià)，擬采用加筋水泥土支盤(pán)樁作為抗浮樁。
2.地質(zhì)概況
根據(jù)河南省鄭州地質(zhì)工程勘察院提供的該工程《巖土工程勘察報(bào)告》，該工程樁長(zhǎng)影響范圍內(nèi)的主要地質(zhì)概況如下：
第1層：雜填土，層厚0.30～3.50米，平均厚度1.23米，層底埋深0.30～3.50米。
第2層：粉土，褐黃色，稍濕--濕，稍密--中密，砂感較強(qiáng)，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，層厚0.60～2.30米，平均厚度1.48米，層底埋深1.70～3.80米。
第3層：粉土，黃褐色，稍濕--濕，稍密--中密，粉質(zhì)感較強(qiáng)，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，層厚1.20～4.50米，平均厚度2.69米，層底埋深3.80～6.20米。
第4層：粉土，淺灰褐色，稍濕--濕，稍密--中密，干強(qiáng)度低，搖振反應(yīng)中等,韌性低，層厚1.20～5.70米，平均厚度2.59米，層底埋深5.80～10.10米。
第5層：粉土，粉質(zhì)粘土,灰黃色，稍濕--濕，稍密--中密，干強(qiáng)度低，韌性低，搖振反應(yīng)中等，層厚0.90～4.50米，平均厚度2.46米，層底埋深7.60～12.80米。
第6層：有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土，灰黑色，軟塑--可塑，干強(qiáng)度高，韌性中等，含有機(jī)質(zhì)1.1-16.3%，干強(qiáng)度中等，韌性中等，無(wú)搖振反應(yīng)，層厚0.30～5.10米，平均厚度1.80米，層底埋深9.60～14.00米。
第7層：粉土，淺灰色，稍濕--濕，稍密--中密，干強(qiáng)度低，韌性低，搖振反應(yīng)中等，干強(qiáng)度低，韌性低，層厚0.70～4.10米，平均厚度2.51米，層底埋深12.40～17.80米。
第8層：有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土，灰--灰黑色，軟塑--可塑，干強(qiáng)度高，韌性中等，含有機(jī)質(zhì)0.8-14.7%，干強(qiáng)度中等，韌性中等，無(wú)搖振反應(yīng)，層厚0.90～3.50米，平均厚度1.94米，層底埋深13.70～20.70米。
第9層：粉土，淺灰色，稍濕--濕，中密--密實(shí)，搖振反應(yīng)中等，干強(qiáng)度低，韌性低，砂感較強(qiáng),局部為粉砂,層厚0.60～5.00米，平均厚度2.48米，層底埋深15.30～23.20米。
第10層：細(xì)砂，灰色--黃色，飽和，中密--密實(shí)，成份以石英、長(zhǎng)石為主，層厚11.10～18.50米，平均厚度14.51米，層底埋深29.10～35.30米。
第11層：粉土，黃褐色，稍濕--濕，中密--密實(shí)，搖振反應(yīng)中等，干強(qiáng)度低，韌性低，層厚0.70～6.20米，平均厚度2.32米，層底埋深32.80～37.50米。
第12層：粉質(zhì)粘土，黃褐—淺棕紅色，可塑-硬塑，含結(jié)核，干強(qiáng)度高，韌性高，最大揭露厚度8米，最大揭露埋深40.00米，平均埋深40米。
3試樁及地質(zhì)概況
3.1試樁概況
該工程設(shè)計(jì)擬采用加筋水泥土支盤(pán)樁作為抗浮樁，初步設(shè)計(jì)抗拔承載力特征值為320kN（工程樁）。為了了解加筋水泥土支盤(pán)樁的承載力情況，根據(jù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，施工單位特設(shè)置了12根樁作為試樁（共分4組，每組3根，本次檢測(cè)數(shù)量為其中的第一組和第二組2組共6根），根據(jù)施工單位提供的施工記錄，試樁基本情況如下：
3.1.1樁身情況
第1組試樁：樁徑500mm，支盤(pán)1000mm（樁下部設(shè)置2個(gè)，豎向間距2m），總樁長(zhǎng)21m，空樁長(zhǎng)10mm，有效樁長(zhǎng)11m，樁身通長(zhǎng)配置4φ15.2鋼絞線。施工日期10月18日；
第2組試樁：樁徑500mm，支盤(pán)1000mm（樁下部設(shè)置4個(gè)，豎向間距2m），總樁長(zhǎng)21m，空樁長(zhǎng)10mm，有效樁長(zhǎng)11m，樁身通長(zhǎng)配置4φ15.2鋼絞線。施工日期10月18日；
第3組試樁：樁徑500mm，支盤(pán)1000mm（樁上部設(shè)置2個(gè)，樁下部設(shè)置2個(gè)，豎向間距2m），總樁長(zhǎng)21m，空樁長(zhǎng)10mm，有效樁長(zhǎng)11m，樁身通長(zhǎng)配置4φ15.2鋼絞線。施工日期10月16日；
第4組試樁：樁徑500mm，支盤(pán)1000mm（樁上部設(shè)置2個(gè)，樁下部設(shè)置4個(gè)，豎向間距2m），總樁長(zhǎng)21m，空樁長(zhǎng)10mm，有效樁長(zhǎng)11m，樁身通長(zhǎng)配置4φ15.2鋼絞線。施工日期10月17日。
以上總樁長(zhǎng)為由自然地面算起，根據(jù)該工程巖土工程勘察報(bào)告，該試樁區(qū)域附近自然地面高程為99.5m（勘察報(bào)告以擬建場(chǎng)地E地塊東側(cè)眾意西路左側(cè)路中心線為相對(duì)高程點(diǎn)100.00m）；試驗(yàn)平面位于自然地面下2.5m。試樁平面位置見(jiàn)圖1。
3.1.2施工參數(shù)及工藝
水泥摻量150kg／m，成樁泵壓力5MPa，成支盤(pán)噴漿泵壓力不小于20MPa。
工藝流程：定位→鉆機(jī)就位→噴漿下沉→噴漿提升→支盤(pán)施工→下鋼絞線→張拉鎖定。
�、哦ㄎ唬焊鶕�(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，放出試驗(yàn)樁位；
⑵鉆機(jī)就位：就位時(shí)，要保證鉆機(jī)穩(wěn)固和定位準(zhǔn)確；
�、侵苽渌酀{：按照水灰比0.8～0.9，進(jìn)行水泥漿配置。水灰比的大小可用比重計(jì)量測(cè)；
�、葒姖{下沉：鉆機(jī)就位后，開(kāi)始從地面噴漿下沉，噴漿壓力≥5Mpa；
�、蓢姖{提升：噴漿下沉至設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)始噴漿提升；
⑹支盤(pán)施工：噴漿提升支盤(pán)設(shè)計(jì)位置時(shí)，在支盤(pán)厚度500范圍內(nèi)采用高壓噴漿四噴四攪工藝，揭提升沉降速度每分鐘為0.45m噴漿壓力≥20Mpa；
⑺下鋼絞線成樁后采用一次性三翼鉆頭，帶鋼絞線鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度。
4檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及方法
4.1檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
(1)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2003)
(2)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-94)
4.2試驗(yàn)方法
4.2.1試驗(yàn)儀器,JYB全自動(dòng)靜荷載試驗(yàn)儀及配套裝置。
4.2.2試驗(yàn)設(shè)備,由電動(dòng)油泵、千斤頂（1臺(tái)200tf）、反力支座平臺(tái)、反力大梁等組成的反力系統(tǒng)提供抗拔反力。
4.2.3加荷方式,加荷方式為慢速維持荷載法：
(1)每級(jí)荷載,由于試樁時(shí)試驗(yàn)平臺(tái)位于自然地面下2m左右，而工程樁標(biāo)高位于自然地面下10.0m（初步確定），考慮到上覆土體的影響，試樁的破壞荷載應(yīng)大于設(shè)計(jì)要求的極限承載力640kN，預(yù)估破壞荷載為1000kN，荷載分級(jí)為最大荷載的1/10，即每級(jí)荷載增量為100kN，首級(jí)加荷為200kN。
(2)測(cè)讀方法,每級(jí)加荷后，0、5、10、15、15、15、30……30min各測(cè)讀一次，達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后，測(cè)讀應(yīng)變計(jì)讀數(shù)，即施加下一級(jí)荷載。
(3)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),每一小時(shí)的樁頂上拔量不超過(guò)0.1mm，且連續(xù)出現(xiàn)兩次。（從分級(jí)和在試加后第三十分鐘開(kāi)始，按一個(gè)半小時(shí)連續(xù)3次每三十分鐘的上拔觀測(cè)值計(jì)算）。
(4)終止加荷條件,當(dāng)出現(xiàn)規(guī)范規(guī)定的情況之一時(shí)，終止加荷。
1）在某級(jí)荷載作用下，樁頂上拔量大于前一級(jí)上拔荷載作用下的上拔量5倍。
2）按樁頂上拔量控制，當(dāng)累計(jì)樁頂上拔量超過(guò)100mm時(shí)。
3）按鋼筋抗拉強(qiáng)度控制，樁頂上拔荷載達(dá)到鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍。
4）對(duì)于驗(yàn)收抽樣檢測(cè)的工程樁，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大上拔荷載值。
�。�5）卸荷，分5級(jí)卸荷，每卸一級(jí)，讀記回彈量。
5試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析
5.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)
現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)檢測(cè)工作于2006年11月22日開(kāi)始，至2006年11月30日結(jié)束。6根試樁在試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)異常現(xiàn)象。
試樁在開(kāi)挖后的試坑內(nèi)進(jìn)行，試坑坑底位于自然地面下2.5m左右，試驗(yàn)前施工單位已將試驗(yàn)平面下7.5m左右的樁周土掏空松動(dòng)。
6根試樁的單樁豎向靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果匯總表見(jiàn)下表1。，其單樁試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表及相對(duì)應(yīng)的上拔荷載U與樁頂上拔量δ之間的關(guān)系曲線（U-δ）和樁頂上拔量δ與時(shí)間對(duì)數(shù)之間的曲線（δ-lgt曲線）、樁頂上拔量δ與上拔荷載對(duì)數(shù)之間的曲線δ-lgU曲線曲線分別見(jiàn)附圖及附表。表1單樁靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果匯總表
5.2結(jié)果分析
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，在鋼絞線被拉斷以前，6根試樁的Q-s曲線皆為緩變型曲線，從所施加的最大荷載作用下的上拔及上拔趨勢(shì)來(lái)看，6根試樁尚未達(dá)到樁周土體決定的承載力極限破壞狀態(tài)，從荷載維持和穩(wěn)定時(shí)間來(lái)看，由于荷載容易維持及荷載較大時(shí)的穩(wěn)定較快，也說(shuō)明樁周土體仍遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到極限狀態(tài)，其破壞皆是因抗拉材料拉斷而破壞。另外，從上拔量來(lái)看，第二組較第一組為小。
6根試樁在最大加載作用下最大上拔量小于100mm，依照J(rèn)GJ106-2003的有關(guān)規(guī)定，分析判斷表2單樁靜載試驗(yàn)分析結(jié)果匯總表
6結(jié)論及分析
6.1結(jié)論
本次6根試樁的靜載試驗(yàn)結(jié)果表明，在試驗(yàn)條件下測(cè)得的2組(每組根)試樁豎向抗拔承載力特征值分別為：第1組（2個(gè)分支盤(pán)）：467kN，第2組（4個(gè)分支盤(pán)）：480kN，滿足設(shè)計(jì)要求的320kN。（注：樁的破壞皆為抗拉材料拉斷破壞。）
6.2分析
�。�1）原設(shè)計(jì)21mφ600混凝土灌注樁，配筋為16Φ22鋼筋。試驗(yàn)后實(shí)際采用的加筋水泥土支盤(pán)抗浮樁第一種試樁樁型，配筋為3φ15.2鋼絞線，工程造價(jià)節(jié)省了近千萬(wàn)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
（2）混凝土灌注樁受泥皮影響側(cè)摩阻力較小，而加筋水泥土支盤(pán)抗浮樁成樁工藝同高壓旋噴樁，其側(cè)摩阻力較大。原設(shè)計(jì)21m長(zhǎng)φ600混凝土灌注樁與工程中選用的12m長(zhǎng)φ500加筋水泥土支盤(pán)抗浮樁抗拔力一樣，可見(jiàn)加筋水泥土支盤(pán)抗浮樁抗拔力較混凝土灌注樁高的多。
�。�3）混凝土灌注樁施工速度較加筋水泥土支盤(pán)抗浮樁慢的多，加筋水泥土支盤(pán)抗浮樁的施工速度同普通高壓旋噴樁施工速度，工期效益也很明顯。
參考文獻(xiàn):
[1]《加筋水泥土樁錨支護(hù)技術(shù)規(guī)程》CECS147：2004
[2]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-94)
[3]《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2003)
