范欽建，魏巍，黃顧忠

(1.中億豐建設集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215131；2.蘇州首龍置業(yè)有限公司，江蘇 蘇州215000）

1 工程背景

隨著城市建設的發(fā)展，地鐵周邊的高層建筑越來越多，樁基承載力亦越來越大。傳統(tǒng)工程樁檢測為堆載法、錨樁法、錨樁－堆載聯(lián)合法等。臨軌工程基本位于軌道保護范圍內(nèi)，大直徑鉆孔灌注樁靜載試驗加載重量較大，超出軌道允許荷載，勢必將對軌道變形產(chǎn)生一定影響。而樁基自平衡測試法，可解決靜載法超大噸位及深基坑、狹窄場地等復雜條件下的試樁問題，正成為臨軌建筑物樁基工程的通用檢測方法[1－2]。由于其具有省時、省力、綜合測試費用低等優(yōu)點，在工程中應用亦越來越廣泛。

2 工程概況

2.1 工程地質(zhì)條件

蘇地2016－WG－76地塊二期項目位于蘇州市姑蘇區(qū)，勞動路南、彩虹路東，東側(cè)緊鄰運營的軌道交通2號線，中間被在建蘇州軌道交通5號線貫穿。

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告可知，本工程場地地貌單元屬三角洲沖積、湖積平原地貌。場地各土層分布為：①雜填土：層厚1.40～4.40 m；②粉質(zhì)粘土：層厚0.80～3.80 m；③層粉質(zhì)粘土：層厚 1.10～4.80 m；④粉土：層厚1.50～4.70 m；⑤層粉砂夾粉土：層厚4.30～9.00 m；⑥粉質(zhì)粘土：層厚3.30～9.40 m：⑦層粉質(zhì)粘土：層厚 2.30～10.00 m；⑧粉土：層厚 1.20～5.60 m；⑨粉質(zhì)粘土：層厚2.00～7.80 m；⑩粉質(zhì)粘土夾粉土：層厚7.00～10.00 m；層粉質(zhì)粘土：層厚5.00～10.20 m。

2.2 基樁概況

本工程采用鉆孔灌注樁－筏板基礎(chǔ)，樁端后注漿，試樁直徑均為1 000 mm，混凝土強度等級為水下C40，樁端持力層為粉質(zhì)粘土夾粉土，試樁參數(shù)如表1所示。

3 自平衡法檢測原理及方法

3.1 測試原理

自平衡檢測法利用的是試樁自身反力平衡的原理［3］。將一種特制的加載設備——荷載箱與鋼筋籠焊接，荷載箱位移即為樁身變形，將其埋入樁的指定位置，由高壓油泵向荷載箱充油而加載。荷載箱上段樁負摩擦力加自重與下段樁正摩擦力及端阻力相平衡來維持加載。以P1－34#樁為例，根據(jù)該工程場地的地質(zhì)參數(shù)，經(jīng)計算可得該檢測樁的自平衡點，即荷載箱位置位于樁端約21 m處。大直徑灌注樁自平衡檢測前，應先進行樁身聲波透射法完整性檢測，后進行承載力檢測[4]。

表1 試樁參數(shù)表

3.2 試驗方法及步驟

3.2.1 試驗方法

（1）加、卸載分級

P1－34#樁預估最大加載值為 2×8 000 kN；P3－35#、P3－39# 樁預估最大加載值為 2×8 500 kN；P8－27#樁預估最大加載值為2×7 500 kN；各樁均分10級加載，其中第一級加載量取分級荷載的2倍，每級卸載量為加載時分級荷載的2倍。

（2）位移觀測及相對穩(wěn)定標準

每級荷載施加后，應分別于5min、15min、30min、45 min、60 min各測讀一次位移，以后每隔30 min測讀一次。

位移相對穩(wěn)定標準：從分級荷載施加后的第30 min開始，按1.5 h連續(xù)三次每30 min的位移觀測值計算，每小時內(nèi)的位移增量不超過0.1 mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次。

3.2.2 試驗系統(tǒng)

自平衡靜載試驗系統(tǒng)如圖1所示。荷載箱主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四部分組成。頂、底蓋的外徑略小于樁的外徑，在頂、底蓋上布置位移桿。將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后，澆搗混凝土成樁。

圖1 自平衡靜載試驗系統(tǒng)

在樁身平衡點位置安設荷載箱，沿垂直方向加載，檢測時，在地面上通過油泵加壓，隨著壓力增加，荷載箱將同時向上、向下發(fā)生變位，促使樁側(cè)阻力及樁端阻力的發(fā)揮，位移桿一共4根，放置在聲測管中，2根卡在荷載箱頂蓋，2根底蓋，對稱布置，通過位移桿和與其相連的位移傳感器，將測得的荷載箱變形傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，獲得上、下兩段樁的荷載－位移、位移－時間等曲線，得到上、下兩段樁的承載力，進而確定整樁承載力。

基準樁入土深度不小于1.0 m，基準梁的跨度不小于樁直徑的6倍?；鶞柿河糜诠潭ㄎ灰苽鞲衅?，本次試樁選取40a工字鋼。

4 檢測情況及結(jié)果分析

（1）試驗結(jié)果。P1－34# 樁加載至 2×8 000 kN 時，荷載箱上段位移5.63 mm，下段位移－8.63 mm；P3－35#樁加載至2×8 500 kN時，荷載箱上段位移9.41 mm， 下段位移－14.97 mm；P3－39#樁加載至2×8 500 kN時，荷載箱上段位移6.47 mm，下段位移－8.33 mm；P8－27# 樁加載至 2×7 500 kN 時，荷載箱上段位移7.28 mm，下段位移－7.30 mm。4根試驗樁曲線類似，故選取P3－35#、P8－27#樁做詳細講解，其現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)Q－s、s－lgt曲線如圖2～5所示。

圖2 P3-35#樁Q-s曲線

圖3 P3-35#樁s-lgt曲線

圖4 P8-27#樁Q-s曲線

圖5 P8-27#樁 s-lgt曲線

由圖2～5可知，試驗樁在達到設計要求最大加載量時，所有樁的樁身位移變形量均很小且達到穩(wěn)定標準，遠小于規(guī)范要求的極限位移量，未出現(xiàn)任何破壞跡象，Q－s曲線呈緩變型、s－lgt曲線呈平直型，故取向上、向下兩個方向的最大試驗荷載作為上、下段樁極限加載值。

（2）計算分析。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)、實測與計算分析曲線，受檢樁極限承載力計算如式（1）所示。

式中：Qu—單樁豎向承載力極限值（kN）；Quu—上段樁的極限加載值 （kN）；Qud—下段樁的極限加載值（kN）；W—荷載箱上段樁的自重與附加重量之和（kN）；γ1—受檢樁的抗壓摩阻力轉(zhuǎn)換系數(shù)。

檢測結(jié)果匯總見表2。

表2 受檢樁承載力

經(jīng)上述實測數(shù)據(jù)及計算分析可知，該工程選取的4根試驗樁豎向抗壓極限承載力均大于單樁豎向抗壓承載力特征值的2倍，滿足設計要求。

5 結(jié)語

對于臨軌樁基工程，傳統(tǒng)靜載試驗勢必對軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，而自平衡檢測基本不受限制，對軌道幾乎不產(chǎn)生任何影響。其對環(huán)境的要求低、場地適應性強，加載能力可根據(jù)試樁要求進行專門設計，可以完成超大噸位基樁承載力檢測。目前自平衡靜載試驗還需在以下幾方面進行理論研究：

（1）自平衡點位置的確定。荷載箱位置距離平衡點越近，樁基承載力越可靠[5－6]，需研究自平衡點選取位置的影響因素。

（2）抗壓摩阻力轉(zhuǎn)換系數(shù)。宜根據(jù)實際情況通過相近條件的比對試驗和地區(qū)經(jīng)驗確定。當無可靠比對試驗資料和地區(qū)經(jīng)驗時，γ1可取0.8～1.0，長樁及粘性土取大值，短樁或砂土取小值。抗壓極限承載力上段樁負摩阻力小于受壓正摩阻力[7]，需重點研究正負摩阻力的差異。