大噸位單樁豎向抗拔靜載試驗常見問題

及措施分析摘要：本文結合大噸位單樁豎向抗拔靜載試驗檢測過程，對抗拔靜載試驗相關原理進行分析，對大噸位單樁豎向抗拔靜載試驗現場檢測試驗中存在的一些問題進行分析，相應提出具體解決辦法，為抗拔靜載試驗開展提供參考。關鍵詞：抗拔靜載試驗；反力裝置；問題；措施1引言隨著我國經濟的不斷發展，土地資源日益緊缺，城市建設為了節約土地充分利用地下空間來滿足各項使用功能的需要，許多房屋、建筑物的基礎以承受豎向抗壓荷載為主，轉變為建筑物的樁基礎既要承受豎向抗壓荷載，又要承受豎向抗拔荷載。抗拔樁廣泛應用于大型地下室抗浮、高層建筑物抗拔和靜荷載試樁中的錨樁基礎等。當樁基礎上拔荷載較大，或主要承受上拔荷載時，按照規范要求，要對樁基進行單樁豎向抗拔靜載試驗。《建筑基樁檢測技術規范》規定了單樁豎向抗拔靜載試驗的方法，但對于大噸位單樁豎向抗拔載載試驗方法的實施仍然是抗拔靜載試驗中的一項技術難點。本文根據檢測現場的實際情況和檢測過程中的出現問題的成功處理經驗，針對加載反力裝置，軟土支墩等進行合理的設計和處理，使抗拔靜載試驗裝置滿足規范的規定并對大噸位單樁豎向抗拔靜載試驗出現問題提出解決方法和措施。2抗樁樁的作用機理2.1抗拔樁的破壞模式抗拔樁在豎向上拔荷載的作用下，樁身先將荷載以摩阻力的形式傳遞到樁周圍土中，其規律與承受豎向抗壓荷載時相同，受力作用方向相反。初始階段，抗拔荷載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揮，當整個樁身的土層抗拔阻力達到極限，其后抗拔阻力隨之下降。如果繼續增加上拔荷載，就會生產破壞。2.2抗拔樁的影響因素（1）樁周圍土體的影響：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。（2）樁身因素的影響：樁身表面的粗糙程度越大，則樁的抗拔承載力就越大，樁截面形狀、樁徑、樁長、樁的材料強度、剛度和樁材的泊松比等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，樁周土的擾動，打入樁中的殘余應力，樁身完整程度，樁的垂直度，從成樁至開始試驗之間的休止時間長短等也會影響單樁豎向抗拔承載力的大小。3單樁豎向抗拔靜載試驗的基本原理單樁豎向抗拔靜載試驗：是指采用接近于豎向抗拔樁的實際工作條件，在基樁上逐級或者循環施加豎向上拔力，觀測基樁頂部隨時間產生的上拔量以確定相應的基樁豎向抗拔承載力的試驗方法。4單樁豎向抗拔靜載試驗裝置加載反力裝置單樁豎向抗拔靜載試驗時需要對基樁進行加載，就反力裝置的具體加載來看有3種類型：（1）支墩反力裝置；（2）錨樁棟梁反力裝置；（3）自平衡（法）反力裝置。這3種類加載反力裝置中，在本地區應用比較多的是支墩反力裝置，如下圖1所示：5大噸位單樁豎向抗拔靜載試驗實例5.1工程概況佛山市順德區某商業廣場擬建一裙樓，總建筑面積186599.54皿，建筑物高度約98m,地上32層，地下三層為人防工程和地下停車場，主體結構為鋼筋混凝土框架結構。建設單位委托檢測一根旋挖灌注抗拔試驗樁進行單樁豎向抗拔靜載試驗，檢測樁的豎向抗拔極限承載力為設計提供參考依據。根據工程勘察結果，在勘探控制范圍以內地基土按土層從上至下順序分述如下：（1）素填土：平均厚度6.50m，灰-灰黑色，濕，松散，主要以粘性土夾建筑垃圾回填而成，含少量碎石，不均勻。（2）淤泥質土：平均厚度41.30m，灰黑色，飽和，流塑，局部軟塑，含有機腐殖質及粉砂。（3）破碎中風化泥質砂巖：平均厚度1.60m，暗紅色，為軟巖，巖石破碎，基本質量等級為V級，巖芯多呈塊狀或碎塊狀，少量呈短柱狀。（4）中風化泥質砂巖：平均厚度8.10m，暗紅色，為軟巖-較軟巖，巖石較完整，基本質量等級為W級，巖芯多呈短柱狀，部分呈長柱狀。5.2加載反力裝置的方案為檢測樁的豎向抗拔極限承載力為設計提供參考依據，本次抗拔試驗樁樁徑為①1400mm，入土樁長53.8m,設計承載力特征值為5000kN,要求最大試驗荷載為10000kN，樁身通長配筋，鋼筋籠由36條直徑為①32mm的受力鋼筋組成，受力鋼筋采用HRB400級鋼筋。因為現場地無工程樁可用作反力樁提供支墩反力，故采用處理地基提供支墩反力。5.3加載反力支墩地基處理和驗算本次試驗的最大要求試驗荷載達到10000kN,是本地區單樁豎向抗拔靜載試驗的最大試驗荷載。由于該工程尚未進入正式施工開挖階段，由于提供支墩反力的地基土是平均厚度達6.50m的人工回填素填土，其反力支墩地基承載力不能直接滿足加載反力的要求，需要對地基土進行換填處理并制作混凝土承壓板。參照以往抗拔樁試驗準備工作要求，采用石塊、碎石、片石等進行換填，分層（每0.5m）夯實，并在換填的地基表面試驗樁對稱兩側采用C30混凝土，配鋼筋網格①20@300X300三層，搗制兩塊10mX5m厚度為1.0m且高度相約的承壓板以擴大支墩地基的承載面積，增加反力裝置的穩定性。經計算換填面積為12mX7m，換填深度為2.0m，換填后地基土承載力特征值要不低于150kPa。承壓板面積為100皿，支承荷載為15000kN，安全系數=1.5，滿足規定要求。5.4檢測過程檢測人員在開始試驗前檢查試驗準備工作是否滿足要求時，發現施工單位出于經濟成本、工程進度考慮，沒有按要求制作承壓板，只制作成5mX5mX0.5m的承壓板。經驗算承壓板支承荷載為7500kN，不滿足規定要求。考慮到本次試驗樁最大試驗荷達到10000kN，是本地區第一次10000kN單樁豎向抗拔靜載試驗，只為設計提供參考依據，沒有可參考的地區經驗。為了探索大噸位靜載抗拔試驗技術、積累經驗、提高檢測水平，經相關各方商議，在確保檢測質量、人員、設備安全的前提下進行試驗，檢測情況如下：序荷載f歷時(min)上拔(mm)00()0.000.0001000220、1J.3222000360’5.763?00480L960.542.'J500040L。1.6031.906500030：'5301.6735.576000790(紈2.4584.022870005L22351.1125.13最大上拔量：25.13mm最大回彈量：回彈率：表1367#樁單樁豎向抗拔靜載試驗數據總匯表表2367#樁單樁豎向抗拔靜載試驗原始記錄實實記實實測讀數(mm)希載kN)f油MPa)時間(hh:mm)間隔min)表表表表拔上mm)0.759265.7020:1705.854.146.176.125.5767717.8020:2257.255.478.007.897.1569518.2520:32017.505.718.328.187.43

61201111119518.25:4757.956.138.718.637.8661211111119198.17:0258.296.468.858.798.1061211111119558.26:1758.626.829.149.018.4061213111119438.23:4709.047.289.299.258.7261237111117307.70:0259.297.529.659.508.9961233212229038.13:3201.098.960.560.200.2069038.1300:0231.9629.760.7420.260.6869078.1400:3232.650.4420.920.391.102

61013222229238.18:0203.160.921.110.561.4461013222229198.17:3203.691.421.250.681.7661023222229238.18:0204.061.791.430.842.0361023222229078.14:3204.372.071.600.982.2661033222229078.15:0204.672.391.761.182.5061033222229238.18:3204.872.611.881.282.6669358.2104:0235.242.9721.9721.3822.8969278.1904:3235.4723.222.091.4723.06

61053222229078.14:0205.683.432.161.543.2061053222229038.13:3205.963.692.261.633.3961063222229078.14:0206.233.962.391.763.5961063222229318.20:3206.474.202.501.873.7661073222229038.13:0206.664.392.591.953.9061073222229278.19:3206.694.392.682.043.9569318.2008:0236.694.3622.7922.1424.00269078.1408:3236.694.3622.8422.1824.022

000869078.1408:3206.694.362.8422.1924.0228090.3808:3757.2124.7124.093.264.82271270.14208:5726.824.1925.0724.432I圖2圖3圖2圖3當試驗加載第八級(8000kN)時，第5分鐘記錄數據后，實測荷載不足理論荷載，加壓系統不斷補載，但樁頂上拔量無明顯增加。檢查加載系統無漏油，工作正常，現場觀察一側承壓板出現明顯下沉，樁周土出現隆起變形影響基準系統穩定致位移表1、表2位移反而變小。加載系統繼續補載，實測荷載仍然不足理論荷，千斤頂行程接近用盡，實測荷載維持在7700kN左右，試驗加載終止。5.5解決方案和措施通過分析數據及檢測現場觀察可知，由于施工單位沒有按要求制作承壓板，承壓板提供反力不足導致本次試驗失敗，需要從重新處理場地準備。從數據分析可得目前處理土可提供承載力7700：5：5：2=154kN/m2，若執意提高處理地土承

力特征值必然增加經濟成本，影響工程進度。可采取擴大承壓板面積以增加反力，將承壓板面積擴大到10mX5m，經計算可提供支承荷載154X50X2=15400kN，安全系數=1.54，滿足規定要求。建議施工單位將換填地基土面積擴大到14mX5m，在原有2塊承壓板上各放置2塊13mX2mX0.50拼裝鋼結構承壓板（拼裝后總面積為104皿，見圖4），然后重新進行試驗。圖45.4檢測結果按照本工程實例，對大噸位單樁豎向抗拔靜載試驗檢測過程中出現問題，對支墩地基土進行換填處理，采用平裝鋼結構承壓板擴大承壓面積，加載反力能滿足試驗要求。第二次試驗順利完成，367#樁單樁豎向抗拔載載試驗檢測結果表見3-4和圖5。367#樁試驗加載到10000kN時，總上拔量為48.48mm，U-5曲線平緩，無明顯陡升段，6-lgt曲線呈平行規則排列，單樁豎向抗拔極限承載力N10000kN，滿足設計要求。荷序載歷時上拔(min)(mm)號kN)級本累:本級累計00()000

00.001000220201..3232000310；303J6.4230004508049.64500000'‘。8015.785.4265000202001.8739.29670002032015.604.8970008504701.0182.90

900020590.418LX11749000080770.178.4818(188.3016(864.4414(256.1912()2-23000001013.532.661一2-104801906.336.33最大上拔量：48.48mm最大回彈量：32.15mm回彈率：66.3%表3367#樁單樁豎向抗拔靜載試驗數據總匯表U4Illi線|riirmiiTOC\o"1-5"\h\z心.CMJ:../仙虹/35.CHJ:■/jntMi:/2?tHI:/20(HI:/15(Ml-/IO.CXI；/5.CHI:,'—[ilkh1X011*'|iI,D2MI-MH：OWJiKiMMH?ll：ODi)圖5表4灌注樁抗拔靜載試驗檢測結果彳測號<#)僉單樁豎向抗拔極限承載莊力(設計)(kN)最大試驗荷載(kN)最大上拔量(mm)殘余上拔量(mm)單樁豎向抗拔極限承載力(檢測)(kN)單樁豎向抗拔承載力特征值(檢測)(kN)單樁豎向抗拔承載力特征值(檢測)對應上拔量(mm)67100001000048.4816.33N10000500015.426結束語大噸位單樁豎向抗拔靜載試驗中極高反力的實現是基樁抗拔靜載試驗中的技術難題，除根據現場實際條件制定合理檢測方案和地基處理外，更需要施工單位引起重視和全力配合。引入拼裝式鋼結構承壓板、