一、適用范圍

單樁豎向抗拔靜載荷試驗就是采用接近于豎向抗拔樁實際工作條件的試驗方法,確定單樁的豎向抗拔極限承載能力,是最直觀、最可靠的方法。迄今為止,樁基礎上拔承載力的計算還是一個沒有從理論上解決的問題,在這種情況下,現場原位試驗在確定單樁豎向抗拔承載力中的作用就更為重要。

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基礎承受上拔力的建(構)筑物主要有以下幾種類型:

(1)高壓送電線路塔;

(2)電視塔等高聳構筑物;

(3)承受浮托力為主的地下工程和人防工程,如深水泵房、(防空)地下室或其他工業(yè)建筑、深坑;

(4)在水平力作用下出現上拔力的建(構)筑物。

(5)膨脹土地基上的建筑物;

(6)海上石油鉆井平臺;

(7)索拉橋和斜拉橋中所用的錨樁基礎;

(8)修建船舶的船塢底板。

二、破壞模式

在上拔荷載作用下,樁身首先將荷載以摩阻力的形式傳遞到周圍土中,其規(guī)律與承受豎向下壓荷載時一樣,只不過方向相反。初始階段,上拔阻力主要由淺部土層提供,樁身的拉應力主要分布在樁的上部,隨著樁身上拔位移量的增加,樁身應力逐漸向下擴展,樁的中、下部的上拔土阻力逐漸發(fā)揮。當樁端位移量超過某一數值(通常為6~10mm)時,就可以認為整個樁身的土層抗拔阻力達到極限,其后抗拔阻力就會下降。此時,如果繼續(xù)增加上拔荷載,就會產生破壞。

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影響單樁堅向抗拔承載力的因素很多,歸納起來有以下幾個方面:

(1)樁周土體的影響:

樁周土的性質、土的抗剪強度、側壓力系數和土的應力歷史等都會對單樁豎向抗拔承載力產生一定的影響。一般說來,在粘土中,樁的抗拔極限側阻力與土的不排水抗剪強度接近;在砂土中,樁的抗拔極限側阻力可用有效應力法來估計,砂土的抗剪強度越大,樁側單位面積的極限抗拔側阻力也就越大。

(2)樁自身因素的影響:

樁側表面的粗糙程度越大,則樁的抗拔承載力就越大,且這種影響在砂土中比在粘土中更明顯;此外,樁截面形狀、樁長、樁的剛度和樁材的泊松比等都會對單樁豎向抗拔承載力產生不同程度的影響。

(3)施工因素的影響:在施工過程中,樁周土體的擾動、打人樁中的殘余應力、樁身完整性、樁的傾斜角度等也將影響單樁豎向抗拔承載力的大小。

(4)休止時間的影響:從成樁到開始試驗之間的休止時間長短對單樁豎向抗拔承載力影響是明顯的;另外、樁頂的加載方式、荷載維持時間、加載卸載過程等對單樁豎向抗拔承載力也有影響。

三、儀器設備

單樁豎向抗拔靜載荷試驗的設備裝置基本上與單樁豎向抗壓靜載試驗裝置相同,但是其使用及安裝方式不盡一樣。

1.反力裝置

抗拔試驗反力裝置宜采用反力樁(或工程樁)提供支座反力,也可根據現場情況采用天然地基提供支座反力;反力架系統(tǒng)應具有不小于1.2倍的安全系數。

采用反力樁(或工程樁)提供支座反力時,反力樁頂面應平整并具有一定的強度。為保證反力梁的穩(wěn)定性,應注意反力樁頂面直徑(或邊長)不宜小于反力梁的梁寬,否則,應加墊鋼板以確保試驗設備安裝的穩(wěn)定性。

采用天然地基提供反力時,兩邊支座處的地基強度應相近,且兩邊支座與地面的接觸面積宜相同,施加于地基的壓應力不宜超過地基承載力特征值的1.5倍,避免加載過程中兩邊沉降不均造成試樁偏心受拉,反力梁的支點重心應與支座中心重合。

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2.加載裝置

加載裝置采用油壓千斤頂。千斤頂的安裝有兩種方式:一種是千斤頂放在試樁的上方、主梁的上面,因拔樁試驗時千斤頂安放在反力架上面,比較適用于一個千斤頂的情況,特別是穿心張拉千斤頂,當采用兩臺以上千斤頂加載時,應采取一定的安全措施,防止千斤頂傾倒或其他意外事故發(fā)生。如對預應力管樁進行抗拔試驗時,可采用穿心張拉千斤頂,將管樁的主筋直接穿過穿心張拉千斤頂的各個孔,然后鎖定,進行試驗。另一種是將兩個千斤頂分別放在反力樁成支承墩的上面、主梁的下面,千斤頂頂主梁,如下圖所示,通過“抬”的形式對試樁施加上拔荷載。對于大直徑、高承載力的樁,宜采用后一種形式。

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3.荷載量測裝置 

荷載可用放置于千斤頂上的應力環(huán)、應變式壓力傳感器直接測定,也可采用連接于千斤頂上的標準壓力表測定油壓,根據千斤頂荷載—油壓串定曲線換算出實際荷載值。一般說來,樁的抗拔承載力遠低于抗壓承載力,在選擇千斤頂和壓力表時,應注意量程問題,特別是試驗荷載較小的試驗樁,采用“抬”的形式時.應選擇相適應的小噸位千斤頂。對于大直徑、高承載力的試樁,可采用兩臺或四臺千斤頂對其加載。當采用兩臺及兩臺以上千斤頂加載時,為了避免受檢樁偏心受載,千斤頂型號、規(guī)格應相同且應并聯同步工作。

4.位移量測裝置

1)基準樁

基準樁的安裝按照單樁豎向抗壓的要求執(zhí)行,要注意安裝距離。

2)基準梁

基準梁的一端應固定在基準樁上,另一端應簡支于基準樁上,并采取有效遮擋措施。

3)百分表或位移傳感器

樁頂上拔量測量平面必須在樁頂或樁身位置,安裝在樁頂時應盡可能遠離主筋,嚴禁在混凝土樁的受拉鋼筋上設置位移觀測點,避免因鋼筋變形導致上拔量觀測數據失實。

試樁、反力支座和基準樁之間的中心距離的規(guī)定與單樁抗壓靜載試驗相同。在采用天然地基提供支座反力時,拔樁試驗加載相當于給支座處地面加載,支座附近的地面也因此會出現不同程度的沉陷。荷載越大,這種變形越明顯。為防止支座處地基沉降對基推梁的影響,一是應使基準樁與反力支座、試樁各自之間的間距滿足JGJ106-2014規(guī)范中的表4.2.6的規(guī)定,二是基準樁需打入試坑地面以下一定深度(一般不小于1m)。

JGJ106-2014規(guī)范對現場檢測的規(guī)定條文:

5.3.1 對混凝土灌注樁、有接頭的預制樁,宜在拔樁試驗前采用低應變法檢測受檢樁的樁身完整性。為設計提供依據的抗拔灌注樁施工時應進行成孔質量檢測,發(fā)現樁身中、下部位有明顯擴徑的樁不宜作為抗拔試驗樁;對有接頭的預制樁,應驗算接頭強度。

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5.3.2 單樁豎向抗拔靜載試驗宜采用慢速維持荷載法。設計有要求時,也可采用多循環(huán)加、卸載方法或恒載法。慢速維持荷載法的加卸載分級、試驗方法及穩(wěn)定標準應按JGJ106-2014規(guī)范第4.3.3條和4.3.5條規(guī)定執(zhí)行。

5.3.3 當出現下列情況之一時,可終止加載:

(1)在某級荷載作用下,樁頂上拔量大于前一級上拔荷載作用下的上拔量5倍。

(2)按樁頂上拔量控制,當累計樁頂上拔量超過100mm時。

(3)按鋼筋抗拉強度控制,鋼筋應力達到鋼筋強度設計值,或某根鋼筋拉斷。

(4)對于驗收抽樣檢測的工程樁,達到設計要求的最大上拔荷載值。