樁靜荷載試驗探討

【關(guān)鍵詞】靜荷載試驗；承載力；樁；相對變形值 

　　1. 前言 

　　目前樁基檢測手段有靜荷載試驗、小應(yīng)變動測、大應(yīng)變動測、靜力觸探等，而靜荷載試驗是目前公認的較可靠檢測方法，已成為工程設(shè)計施工人員了解掌握樁基或復(fù)合地基的重要手段。靜荷載試驗一般有兩種情況：第一，通常在基礎(chǔ)設(shè)計以前進行靜荷載試驗，為設(shè)計提供有效的承載力依據(jù)。第二，在樁基施工完畢后進行靜荷載試驗，為基礎(chǔ)分部驗收提供依據(jù)。在這兩種情況下，雖然靜荷載試驗存在功能的差異，但是如果未周密地考慮各種因素的影響，都會使試驗結(jié)果出現(xiàn)不良后果。 

　　在第一種情況下，若試驗結(jié)果比實際小會造成不必要的基礎(chǔ)設(shè)計浪費，而試驗結(jié)果偏高導(dǎo)致工程安全系數(shù)降低，出現(xiàn)工程安全隱患。在第二種情況下，若試驗結(jié)果偏高可能使工程潛在的質(zhì)量安全問題未及時得到消除，工程安全功能得不到保證，甚至可能會造成工程安全事故；反之若試驗結(jié)果偏低會造成驗收結(jié)果達不到規(guī)范要求而不得不采取地基加固，引起經(jīng)濟的損失和工期的延誤。因此，靜荷載試驗的準(zhǔn)確性對工程設(shè)計和施工具有非常大的意義。下面結(jié)合工程實踐經(jīng)驗對樁靜荷載試驗的幾個問題進行探討。 

　　2. 樁的靜荷載試驗 

　　2.1復(fù)壓對樁靜荷載試驗結(jié)果的影響。 

　　（1）靜荷載試驗是一個比較復(fù)雜的過程，在試驗過程中可能是由于位移傳感器受到干擾或千斤頂漏油等客觀原因造成靜荷載試驗的失敗。一些檢測單位在第一次靜荷載試驗后總結(jié)失敗教訓(xùn)，馬上著手進行第二次靜荷載試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)試驗結(jié)果出現(xiàn)異常。事實上，在第二次靜荷載試驗時，樁周土受到了擾動，樁土界面情況與第一次試驗不同，由此樁承載力發(fā)生改變。圖1為溫州西堡錦園同一場地工藝的鉆孔灌注樁靜荷載試驗Q-S關(guān)系圖。試驗前進行了小應(yīng)變檢測，測試結(jié)果表明試驗樁波形和波速均類似，樁完整性良好，不存在樁施工缺陷。靜荷載試驗情況如下：分級荷載為98.4，第一級荷載為196.8KN，此后以分級荷載遞增。S1在加載至984N時千斤頂出現(xiàn)漏油不得不卸載，調(diào)換千斤頂后馬上進行第二次試驗。S1A、S1B分別為第一次靜荷載試驗曲線、第二次靜荷載試驗曲線；T1、T2、T3為正常條件下樁Q-S曲線。 

　�。�2）S1B的平直段大于其他試驗點，表明樁經(jīng)過復(fù)壓后塑性區(qū)出現(xiàn)的階段后移，試驗還發(fā)現(xiàn)復(fù)壓樁應(yīng)力――應(yīng)變關(guān)系形成一滯回環(huán)，第二次曲線與第一次曲線近似平行，類似于土應(yīng)力――應(yīng)變曲線。這說明在彈性階段土的特性發(fā)揮了重要作用。 

　    從圖中發(fā)現(xiàn)復(fù)壓樁的前期沉降曲線在正常條件下樁沉降曲線上面，表明前期沉降比正常條件下樁小。復(fù)壓樁的極限承載力明顯低于其他試驗點值，復(fù)壓樁的承載力特征值比正常條件下樁要低，正常條件下樁的承載力特征值為492KN，而復(fù)壓樁的承載力特征值僅為393.6KN。 

　�。�4）由于第一次試驗時塑性區(qū)開展范圍不大，而當(dāng)樁進入塑性階段后期或者極限階段時，復(fù)壓曲線可能與此不同，這有待于進一步研究。但可以肯定的是復(fù)壓在短期內(nèi)對靜荷載試驗結(jié)果產(chǎn)生較大影響，如要進行復(fù)壓，必須待地基受擾動土靜置一段時間恢復(fù)強度后進行試驗。 

　　2.2固結(jié)土對樁靜荷載試驗結(jié)果的影響。當(dāng)建筑物有地下室時，工程樁標(biāo)高要遠遠低于地坪±0.000標(biāo)高。如果將上覆土層全部挖去，則下部土層處于超固結(jié)狀態(tài)，而超固結(jié)土性質(zhì)與正常土存在較大的差別，往往會出現(xiàn)應(yīng)力――應(yīng)變軟化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象隨著超固結(jié)比的增大而顯得更加明顯。在超固結(jié)土情況下，樁土摩阻力會存在峰值效應(yīng)，降低了樁承載力，而上部建筑物荷載施加后土的實際工作狀態(tài)與此應(yīng)力狀態(tài)有較大區(qū)別，此外基樁標(biāo)高以上土的邊載效應(yīng)對承載力的提高有積極作用。由此可見，靜荷載試驗挖去全部上覆土層的做法使承載力檢測結(jié)果顯得保守。考慮到上述因素，在靜荷載試驗前把試樁適當(dāng)接長至地坪±0.000標(biāo)高處，同時為了消除加長段的影響，可以采取挖空的處理方法，使加長樁段和樁周土不致接觸產(chǎn)生摩阻力。 

　�。�1）為溫州龍港安置房同場地同施工工藝的沉管灌注樁靜荷載試驗結(jié)果，靜荷載試驗時間分別為15d、30d、40d、60d。圖中顯示時間對樁承載力有明顯的影響。隨著時間的推移，極限承載力明顯后移，相同荷載下樁的沉降明顯增大。以荷載為550KN時荷載――沉降情況為例，60d時沉管灌注樁的沉降為4.36mm，40d時沉管灌注樁沉降為5.60mm，30d時沉管灌注樁沉降為6.27mm，10d時沉管灌注樁沉降為11.15mm，是60d時沉降的2.56倍。從上面對比還可以發(fā)現(xiàn)前期荷載――沉降關(guān)系的變化相對較大，而30d后沉管灌注樁的Q-S變化幅度要小得多。 

　�。�2）為不同時間時沉管灌注樁承載力特征值、極限承載力值及相應(yīng)沉降值。表中發(fā)現(xiàn)沉管灌注樁的工后效應(yīng)相當(dāng)顯著。分析認為：沉管灌注樁在施工時會產(chǎn)生擠土效應(yīng)，出現(xiàn)超孔隙水壓力，同時土體受嚴重擾動，尤其對于溫州地區(qū)具有結(jié)構(gòu)性的飽和土體影響較大，可能會暫時喪失結(jié)構(gòu)強度，土體出現(xiàn)隆起、水平位移等現(xiàn)象。而在沉管灌注樁施工完畢后，隨著孔隙水壓力的消散，土體出現(xiàn)重固結(jié)，土體強度重新恢復(fù)，樁承載力逐漸增大。 

　　3. 結(jié)論 

　　復(fù)壓樁如果無間歇期，極限承載力明顯低于常規(guī)樁，塑性區(qū)相對常規(guī)樁后移；超固結(jié)土情況下樁承載力比正常土情況下樁承載力低；擠土樁前期承載力增長較快、后期承載力提高相對較緩；樁靜荷載試驗要考慮到這些因素的影響。