◎常斌 周潤(rùn)田 徐珍

蘭州市某建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地位于甘肅省蘭州市七里河區(qū)彭家坪，場(chǎng)地北側(cè)及西側(cè)臨街，東側(cè)和南側(cè)均為空地。該項(xiàng)目擬建建筑為一棟地上6層科技研發(fā)辦公樓、一棟地上3層沿街商業(yè)及一棟地上23層住宅樓。同時(shí)設(shè)有地下室，其中，地下1層為設(shè)備用房，地下2層為地下車(chē)庫(kù)。辦公樓和商業(yè)樓均為框架結(jié)構(gòu)，住宅樓為剪力墻結(jié)構(gòu)，最大建筑高度約為70米，地下均為樁筏基礎(chǔ)該場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度8度，設(shè)計(jì)地震基本加速度值0.20g、特征周期0.45s，設(shè)計(jì)地震分組第三組，場(chǎng)地類(lèi)別Ⅱ類(lèi)。

一、地質(zhì)與試樁概況

（一）地質(zhì)概況

1.雜填土（Q4ml）

雜色，稍濕，稍密，含有較多的碎石、卵石、磚塊和礫砂等建筑垃圾及少量的生活垃圾，土質(zhì)不均勻，該層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布。該層厚度為0.50～4.00m，層面標(biāo)高為1596.55～1598.85m。

2.黃土狀粉土（Q4al+pl）

淺黃色～黃褐色，稍濕，稍密～中密，土質(zhì)較均勻，孔隙較發(fā)育，搖震反應(yīng)迅速，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，該層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布。該層埋深為0.50～4.00m，厚度為37.10～40.90m，層面標(biāo)高為1592.55～1598.26m。

3.-1 細(xì)砂（Q4al+pl）

淺黃色，稍濕，中密，主要礦物成份以石英、長(zhǎng)石為主，砂質(zhì)較純，含有少量礫石及粉土團(tuán)塊。該層僅在1#、5#和6#勘探點(diǎn)中揭露。該層埋深為25.00～28.30m，厚度為1.70～2.50m，層面標(biāo)高為1568.82～1572.51m。

4.卵石（Q4al+pl）

青灰色，中密～密實(shí)，級(jí)配良好，磨圓度較好，多呈亞圓形～圓形，主要礦物成份以砂巖、花崗巖、變質(zhì)巖為主，主要顆粒粒徑為20～50mm，偶含少量漂石；該層上部與黃土狀粉土接觸面上平均厚約2.0m含土量較大，卵石層充填物主要為粉土、礫砂及粗砂，充填較飽滿(mǎn)，該層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布。該層埋深為40.40～42.00m，層面標(biāo)高為1554.55～1557.76m，該層勘察揭露厚度為7.10～10.60m，未揭穿。

本次勘察深度范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水，可不考慮地下水影響。地基土對(duì)擬建建筑物混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)均具有輕微腐蝕性。

本場(chǎng)地土類(lèi)型屬于中軟土，場(chǎng)地類(lèi)別Ⅱ類(lèi)。②黃土狀粉土具濕陷性，濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重）～Ⅳ級(jí)（很?chē)?yán)重）自重濕陷性，濕陷下限深度為18.50～22.50m。

（二）試樁概況

該工程采用機(jī)械鉆孔鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)甲級(jí)。設(shè)計(jì)樁徑0.8m，樁端持力層為③層卵石，進(jìn)入持力層不小于2.0m。設(shè)計(jì)樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，樁端采用后注漿處理。試樁樁周自重濕陷性土層厚度22.5m。

根據(jù)該項(xiàng)目試樁技術(shù)要求：

1.該工程擬采用干作業(yè)后壓漿旋挖灌注樁

按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）要求地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過(guò)單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2.試樁要求

對(duì)樁進(jìn)行單樁豎向靜載荷試驗(yàn)，確定單樁豎向承載力特征值，試樁數(shù)量為3根，位置坐標(biāo)見(jiàn)表1。

試驗(yàn)方法采用自平衡法，試驗(yàn)數(shù)量3根。自平衡荷載箱埋設(shè)在樁身距樁端2.0m處，見(jiàn)表2。

二、試樁試驗(yàn)概況

（一）試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

通過(guò)3根基樁靜載荷試驗(yàn)（自平衡法），確定單樁承載力特征值，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

表1 試樁位置坐標(biāo)匯總表

表2 設(shè)計(jì)試樁參數(shù)

（二）檢測(cè)方法

采用自平衡法進(jìn)行單樁豎向抗壓承載力試驗(yàn)，加載方式采用慢速維持荷載法。

（三）試驗(yàn)原理

用樁側(cè)阻力作為樁端阻力的反力測(cè)試樁承載力的概念早在20世紀(jì)70年代就被日本人提出。20世紀(jì)80年代中期，賽斯特伯格將此技術(shù)用于工程實(shí)踐并推廣到世界各地。1996年?yáng)|南大學(xué)率先在國(guó)內(nèi)應(yīng)用，目前該法已在28個(gè)省、市普遍采用，稱(chēng)為自平衡法。

靜載自平衡法的主要裝置是一種經(jīng)特別設(shè)計(jì)可用于加載的荷載箱。它主要由活塞、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、底蓋上布置位移棒。將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后，即可澆搗混凝土成樁。檢測(cè)時(shí)，在地面上通過(guò)油泵加壓，隨著壓力增加，荷載箱將同時(shí)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，見(jiàn)圖1。定單樁承載力特征值，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

圖1 樁承載力自平衡試驗(yàn)示意圖

荷載箱中的壓力可用壓力表測(cè)得，荷載箱的向上、向下位移可用位移傳感器測(cè)得。因此，可根據(jù)讀數(shù)繪出相應(yīng)的“向上的力與位移圖”及“向下的力與位移圖”，根據(jù)向上、向下Q-s曲線(xiàn)判斷樁承載力、樁基沉降、樁彈性壓縮和巖土塑性變形。

（四）加載方法

根據(jù)《建筑基樁自平衡檢靜載試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T403-2017），將按照如下方式加載：

樁承載力自平衡檢測(cè)采用慢速維持荷載法。加載：分10級(jí)加載，每級(jí)加載為預(yù)估承載力的1/10，首級(jí)加兩級(jí)。卸載：分5級(jí)卸載，每級(jí)卸載為加載級(jí)別的2倍。

1.加載數(shù)據(jù)記錄

每級(jí)加載后在第1h內(nèi)觀(guān)察第5、15、30、45、60min的位移值，以后每隔30min觀(guān)察一次。

2.位移相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

上、下位移每1 h 內(nèi)的位移量均不大于0.1 mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（從分級(jí)荷載施加后第30 min開(kāi)始，按1.5 h連續(xù)三次每30 min的位移量計(jì)算）。

3.當(dāng)位移速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，可施加下一級(jí)荷載。

4.卸載數(shù)據(jù)記錄

每級(jí)荷載維持 1 h，按第 15 min、30 min、60 min 測(cè)讀位移量后，即可卸下一級(jí)荷載。卸載至零后，應(yīng)測(cè)讀殘余位移量，維持時(shí)間為3 h，測(cè)讀時(shí)間為第15 min、30 min，以后每隔 30 min 測(cè)讀一次。

（五）終止加載條件

1.某級(jí)荷載作用下，位移量大于或等于前一級(jí)荷載作用下位移量的5倍。但位移能相對(duì)穩(wěn)定且上、下位移量均小于40 mm時(shí)，宜加載至位移量超過(guò)40 mm。

2.某級(jí)荷載作用下，位移量大于前一級(jí)荷載作用下位移量的2倍，且經(jīng)24h尚未達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

3.已達(dá)到最大極限加載值。

4.當(dāng)荷載——位移曲線(xiàn)呈緩變型時(shí)，向上位移可總量可加載至40～60mm；向下位移可加載至位移量60～80mm；在特殊情況下，根據(jù)具體要求，可加載至累計(jì)位移量超過(guò)80mm。

三、單樁荷載計(jì)算

（一）單樁豎向極限承載力的確定

（2）根據(jù)位移隨時(shí)間的變化特征確定：應(yīng)取位移量與加載時(shí)間的單對(duì)數(shù)曲線(xiàn)尾部出現(xiàn)明顯彎曲的前一級(jí)荷載值。

（3）出現(xiàn)終止加載條件第（1），（2）款情況，取前一級(jí)荷載值為極限承載力。

（5）當(dāng)按本條前四條款不能確定時(shí)，宜分別取向上向下兩個(gè)方向的最大試驗(yàn)荷載作為上段樁極限加載值和下段樁極限加載值。

2.單樁極限承載力的推定

自然含水量狀態(tài)下推定單樁豎向抗壓極限承載力可按下列公式計(jì)算：

W——荷載箱上段樁的自重與附加重量之和；

γ——荷載箱上段樁側(cè)阻力修正系數(shù)，根據(jù)荷載箱上部 土的類(lèi) 型確定，粘性土、粉土取0.8，砂土、碎石土取0.7，巖石取1.0，若上部有不同類(lèi)型的土層，γ取加權(quán)平均值；

參加統(tǒng)計(jì)的測(cè)試樁不少于3根時(shí)，當(dāng)滿(mǎn)足極差不超過(guò)平均值的30%時(shí)，取其平均值作為單樁豎向抗壓極限承載力。當(dāng)極差超過(guò)平均值的30%時(shí)，應(yīng)分析極差過(guò)大的原因，結(jié)合工程具體情況綜合分析，必要時(shí)可增加測(cè)試樁數(shù)量。

（二）單樁承載力特征值的確定

樁抗壓承載力特征值按式計(jì)算：

（三）單樁可承擔(dān)的上部結(jié)構(gòu)荷載

考慮浸水后樁周土體濕陷產(chǎn)生下拉荷載Qg的不利影響，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008第5.4.3條規(guī)定，Nk≤Ra-Qg，則單樁可承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載為按式4.1.9計(jì)算，本項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告給出的負(fù)摩阻力為－30kPa。

式中：d——樁徑（m）；

l——自重濕陷性土層厚度（m）；

q——樁側(cè)負(fù)摩阻力（kPa）；

λf——下拉荷地載折減系數(shù)，按地DB62/T25-3084-2014表6.2.1取值，（本次λf按0.80取值）。

四、試驗(yàn)結(jié)果與分析

（一）1號(hào)試樁

樁長(zhǎng)42.6m，自平衡試驗(yàn)最大加載14400kN，經(jīng)計(jì)算試樁在自然含水量狀態(tài)下的單樁豎向抗壓極限承載力為13890kN。

表3 試驗(yàn)加載結(jié)果表

表4 自然含水量狀態(tài)下單樁極限承載力

表5 考慮浸水后單樁極限承載力

（二）2號(hào)試樁

樁長(zhǎng)42.2m，自平衡試驗(yàn)最大加載13200kN，經(jīng)計(jì)算試樁在自然含水量狀態(tài)下的單樁豎向抗壓極限承載力為12695kN。

（三）3號(hào)試樁

樁長(zhǎng)41.8m，自平衡試驗(yàn)最大加載12000kN，經(jīng)計(jì)算試樁在自然含水量狀態(tài)下的單樁豎向抗壓極限承載力為11288kN。

自然含水量狀態(tài)下單樁極限承載力按式5計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

由此分析，3根試驗(yàn)樁，清底干凈，樁端采取后注漿工藝，極限承載力極差未超過(guò)平均值的30%，在自然含水量狀態(tài)下單樁極限承載力為平均值12624kN。

本次試驗(yàn)場(chǎng)地為自重濕陷性黃土場(chǎng)地，試驗(yàn)時(shí)為天然狀態(tài)，上段樁側(cè)阻力為天然狀態(tài)下的側(cè)阻力，考慮浸水后樁側(cè)摩阻力下降，根據(jù)甘肅省的標(biāo)準(zhǔn)DB62/T25-3084-2014《濕陷性黃土地區(qū)建筑灌注樁技術(shù)規(guī)程》規(guī)定及該地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，自然含水量狀態(tài)下正摩阻力可取40kPa，因后期工程樁樁頂標(biāo)高降低約6m，濕陷性土層按16.5m計(jì)算。浸水后的單樁極限承載力見(jiàn)表5。

由此分析，在考慮濕陷性土層浸水后，單樁承載力特征值可取平均值5500kN。

五、結(jié)論

該項(xiàng)目試驗(yàn)樁，自重濕陷性場(chǎng)地，樁徑0.8m，樁端持力層為③卵石層，樁端進(jìn)入持力層不小于2m，清底干凈，樁端采取后注漿處理，樁頂標(biāo)高自勘察時(shí)地面標(biāo)高下降6m后，自然含水量狀態(tài)下單樁極限承載力可取平均值12624kN，考慮自重濕陷性土層浸水后正摩阻力不計(jì)、產(chǎn)生下拉荷載的不利影響，單樁承載力特征值可取5500kN，單樁可承載的上部荷載取4500kN。