抗拔樁試驗(yàn)樁樁位選擇與檢測(cè)方案探討

抗拔樁試驗(yàn)樁樁位選擇與檢測(cè)方案探討摘要：一般情況抗拔樁設(shè)置在結(jié)構(gòu)底板下，起結(jié)構(gòu)抗浮作用，為了解決基坑開挖后鉆機(jī)不便到基坑底部施工，需在原地面進(jìn)行有空樁的抗拔樁施工，在大規(guī)模施工前往往需要通過原位試驗(yàn)樁抗拔力靜載試驗(yàn)來確定樁長(zhǎng)，抗拔樁在基坑開挖前后在開挖段側(cè)摩阻力、開挖土體卸荷引起的承載力損失及土體回彈引起的樁身預(yù)拉力三個(gè)問題影響抗拔試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)性，提出的一種可實(shí)現(xiàn)扣除開挖段側(cè)摩阻力，得到有效樁長(zhǎng)的抗拔承載力的試驗(yàn)樁方案，為類似工程試驗(yàn)檢測(cè)提供參考依據(jù)，保證試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)，并有效的縮短工期。關(guān)鍵詞：抗拔樁；試驗(yàn)樁；樁位選擇；檢測(cè)方案:generalsituationanti-pullingpileissetunderthefloor,structureanti-upliftrole,inordertosolvethedrillingrigafterexcavationofinconveniencetothebottomofthefoundationpitconstruction,shouldbefreetopileonthegroundintheanti-pullingpileconstruction,oftenneedtopassinfrontofthelarge-scaleconstructionin-situpull-outforcetestpilestaticloadtesttodeterminethepilelength,beforeandaftertheupliftpilesinfoundationpitexcavationintheexcavationsectionofsidefrictionresistance,causedbytheexcavationunloadingofsoilbearingcapacitypilecausedbysoillossandthereboundmethodthreequestionsaffectthepull-outtestresultauthenticity,proposedakindofcanrealizedeductionofexcavationsectionofsidefrictionresistance,pilelengtheffectivelyupliftbearingcapacityofpiletestplan,testprovideareferencebasisforsimilarprojects,guaranteethetestresultistrue,andeffectivelyshortenthetimelimitforaproject.Keywords:anti-pullingpile;Testpile;Thepilelocationchoice;Detectionscheme0引言采用抗拔樁來滿足結(jié)構(gòu)抗浮要求的設(shè)計(jì)目前在我國(guó)深基坑工程中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，并且取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，成功的實(shí)例不勝枚舉，但是抗拔樁設(shè)計(jì)失敗導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的案例也時(shí)有存在，往往抗拔樁的設(shè)計(jì)是通過理論計(jì)算得到的，需要通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來驗(yàn)證，但是由于受場(chǎng)地限制與施工組織的影響，往往原位試驗(yàn)無法完全與基坑開挖后的工況相同，因此怎樣選擇試驗(yàn)樁方案是確?？拱螛对O(shè)計(jì)是否成功的關(guān)鍵。1工程概況1.1工程簡(jiǎn)介南寧東站軌道交通工程是南寧地鐵1號(hào)線與4號(hào)線的換乘站，為地下4層島式車站，位于南寧市鳳嶺北，目前車站周邊無其他建筑物，工程造價(jià)為3.805億元，工期14.7個(gè)月。1.2設(shè)計(jì)概況車站一期工程長(zhǎng)約227.4m，寬約47.2m。地下工程采用明挖順做法施工，80m以上采用放坡開挖，80m以下采用1300mm@φ1000mm鉆孔灌注懸臂樁+樁間噴射C20混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系。車站地下水位標(biāo)高為81.59～96.85m。工程結(jié)構(gòu)底板埋深約為24m，該底板承受的水頭高度為13m，結(jié)構(gòu)頂板覆土厚度為0.7m，結(jié)構(gòu)自重與覆土不能平衡巨大的水浮力，為此設(shè)計(jì)在車站結(jié)構(gòu)底板下共有505根抗拔樁抵抗水的浮力，采用4.5m@Φ1200mm鉆孔灌注樁，樁頂高72.926～73.381m，樁長(zhǎng)21.0m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，本工程抗拔樁單樁豎向特征值為:2300kN,單樁豎向極限值為:4600kN，為防止基坑開挖后能及時(shí)封底需在圍護(hù)樁樁頂80m標(biāo)高進(jìn)行抗拔樁施工。車站標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖1所示。1.3水文地質(zhì)樁頂土以下土層主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，其中粉砂質(zhì)泥巖、泥巖層具有中強(qiáng)膨脹性，樁頂標(biāo)高為73.53m，地下水位標(biāo)高為82m-90m，如圖2所示。2試驗(yàn)樁樁位選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求抗拔試驗(yàn)樁在基坑開挖至底板墊層底標(biāo)高后進(jìn)行施工，施工難度大，投入大，另外根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，土方開挖及邊坡支護(hù)受高壓線的影響短時(shí)間內(nèi)無法開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，由于抗拔試驗(yàn)樁施工時(shí)間長(zhǎng)（混凝土灌注后養(yǎng)護(hù)必須達(dá)到28天后方能進(jìn)行抗拔試驗(yàn)），為了節(jié)約投資，不影響施工工期。根據(jù)規(guī)范[1]及設(shè)計(jì)要求共需選取1%總樁數(shù)即6根樁作為試驗(yàn)樁[2][3]，為設(shè)計(jì)參數(shù)確定提供依據(jù)。具體試驗(yàn)樁樁位選擇平面位置如圖3所示：西端選擇一組3個(gè)樁位：2-1抗拔試驗(yàn)樁施工場(chǎng)地標(biāo)高82.6m，試驗(yàn)標(biāo)高為82.6場(chǎng)地標(biāo)高。樁位坐標(biāo)為X:7208.585、Y:1889.637，里程為SK22+496.000,右側(cè)居中15.1m。樁底標(biāo)高50.642m,實(shí)樁長(zhǎng)21m，空樁長(zhǎng)10.958m；4-2抗拔試驗(yàn)樁施工場(chǎng)地標(biāo)高82.6m，試驗(yàn)標(biāo)高為82.6場(chǎng)地標(biāo)高，樁位坐標(biāo)為X:7200.4076、Y:1895.5314，里程為SK22+502,左側(cè)居中7.0m。樁底標(biāo)高50.656m,實(shí)樁長(zhǎng)21m，空樁長(zhǎng)10.944m；2-4抗拔試驗(yàn)樁施工場(chǎng)地標(biāo)高82.6m，試驗(yàn)標(biāo)高為82.6場(chǎng)地標(biāo)高。樁位坐標(biāo)為X:7187.7367、Y:1889.3664，里程為SK22+496.000,右側(cè)居中5.75m。樁底標(biāo)高50.642m,實(shí)樁長(zhǎng)21m，空樁長(zhǎng)10.958m；東端選擇一組3個(gè)樁位：52-5抗拔試驗(yàn)樁施工場(chǎng)地標(biāo)高80.0m，試驗(yàn)標(biāo)高為73.0場(chǎng)地標(biāo)高。樁位坐標(biāo)為X:7190.981、Y:2082.425，里程為SK22+689.000,右側(cè)居中0m。樁底標(biāo)高50.642m,實(shí)樁長(zhǎng)21m；53-3抗拔試驗(yàn)樁施工場(chǎng)地標(biāo)高80.0m，試驗(yàn)標(biāo)高為73.0場(chǎng)地標(biāo)高。樁位坐標(biāo)為X:7202.278、Y:2086.572，里程為SK22+693.000,左側(cè)居中11.35m。樁底標(biāo)高50.642m,實(shí)樁長(zhǎng)21m；53-7抗拔試驗(yàn)樁施工場(chǎng)地標(biāo)高80.0m，試驗(yàn)標(biāo)高為73.0場(chǎng)地標(biāo)高。樁位坐標(biāo)為X:7202.277、Y:2086.572，里程為SK22+693.000,右側(cè)居中11.35m。樁底標(biāo)高50.642m,實(shí)樁長(zhǎng)21m；3試驗(yàn)樁方案東端3根抗拔試驗(yàn)樁在80m平臺(tái)完成旋挖鉆機(jī)成孔，泥漿護(hù)壁成孔。鋼筋籠接長(zhǎng)2.5m作為抗拔試驗(yàn)的拉筋，待樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，兩側(cè)放坡開挖臨時(shí)掛網(wǎng)150mm@φ6.5mm鋼筋網(wǎng)噴射C20臨時(shí)支護(hù)至樁頂標(biāo)高，在樁頂標(biāo)高完成抗拔樁靜載試驗(yàn)，具體如圖4所示。西端3根抗拔試驗(yàn)在82.6m平臺(tái)地面完成，為了消除基坑開挖面以上的樁身側(cè)摩阻力，空樁部分采用人工挖孔樁，成孔直徑為1.7m，C20混凝土護(hù)壁厚度為15cm，成孔內(nèi)徑1.4m，使鉆孔樁樁頂至地面部分樁土分離，消除測(cè)試時(shí)開挖面以上的樁側(cè)土壓力；實(shí)樁部分采用旋挖鉆機(jī)成孔，泥漿護(hù)壁。鋼筋籠接長(zhǎng)至82.6m地面超出2.5m作為抗拔試驗(yàn)的拉筋，待樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后在82.6m平臺(tái)進(jìn)行抗拔樁靜載試驗(yàn)?？拱螛冻休d力檢驗(yàn)采用靜載試驗(yàn)方法，樁身完整性檢測(cè)采用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)法，檢測(cè)樁身完整性，判定完整性類別；受擾動(dòng)地基承載力特征值的確定采用靜載試驗(yàn)法確定受擾動(dòng)土地基承載力特征值。其中靜載試驗(yàn)根據(jù)規(guī)范要求為特征值的2倍，抗拔樁擬采用受檢樁周邊地基土提供反力。靜載試驗(yàn)方法及技術(shù)要點(diǎn)：（1）本次試驗(yàn)西端試驗(yàn)平臺(tái)在⑦1-3地層，地基承載力為270kp，東端在⑦2-3地層,地基承載力為340kp，試驗(yàn)最大加荷為4600kN，依據(jù)場(chǎng)地試驗(yàn)平臺(tái)最上層巖土層承載力特征值在試驗(yàn)樁的兩側(cè)對(duì)稱鋪設(shè)厚0.2m，長(zhǎng)寬3×3m的素混凝土層,在素混凝土層上鋪設(shè)鋼板，再在鋼板上各放置3塊的配重塊作為支座。由于樁頂與試驗(yàn)平臺(tái)有約7～13m的高差，抗拔試驗(yàn)樁在施工時(shí)應(yīng)將樁的縱筋用套筒連接延長(zhǎng)高于試驗(yàn)平臺(tái)約2.5m，且在樁頂至試驗(yàn)平臺(tái)樁孔空樁段放置鋼護(hù)筒防止土體崩塌，掩埋樁孔。采用三根腳手架鋼管呈品字型插入樁頂0.5m延伸高出試驗(yàn)平臺(tái)0.2m，頂部用角鋼連接，用于安置百分表測(cè)取樁頂位移。將鋼梁置于配重塊構(gòu)成的支座上，鋼梁的重心與試樁中心重合。將千斤頂置于鋼梁上，并使其中心與試樁中心重合。反力架系統(tǒng)具備最大加荷1.2倍的安全系數(shù)，反力梁的支點(diǎn)重心與支座中心重合。試樁中心距反力支墩邊緣、試樁中心距基準(zhǔn)樁中心、基準(zhǔn)樁中心距反力支墩邊緣均≥4.8m。（2）荷載測(cè)量采用并聯(lián)于千斤頂油路的壓力表測(cè)定油壓，根據(jù)千斤頂率定曲線換算荷載。壓力表精度優(yōu)于0.4級(jí)。試驗(yàn)用壓力表、油泵、油管在最大加載時(shí)的壓力不超過規(guī)定工作壓力的80%。（3）試驗(yàn)采用一臺(tái)6000kN千斤頂通過靜力荷載測(cè)試儀控制逐級(jí)加載，上拔位移測(cè)量采用在試樁頂對(duì)稱直徑方向、樁頂處設(shè)置4個(gè)上拔位移量測(cè)點(diǎn)，安置4只數(shù)顯位移計(jì)量測(cè)樁的上拔位移量。（4）試驗(yàn)加卸載方式：加載采用逐級(jí)等量加載；分級(jí)荷載為最大加載量的1/10，其中第一級(jí)為分級(jí)荷載的2倍。卸載按分級(jí)進(jìn)行，每級(jí)卸載量取加載時(shí)分級(jí)荷載的2倍，逐級(jí)等量卸載。加、卸載時(shí)荷載傳遞均勻、連續(xù)、無沖擊，每級(jí)荷載在維持過程中的變化幅度不超過分級(jí)荷載的±10%。（5）試驗(yàn)步驟：本次試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，逐級(jí)加載方式如下:每級(jí)荷載施加后按第5、15、30、45、60min測(cè)讀樁頂位移量，以后每隔30min測(cè)讀一次。試樁上拔位移相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每一小時(shí)內(nèi)的樁頂位移量不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（從分級(jí)荷載施加后第30min開始，按1.5h連續(xù)三次每30min的上拔觀測(cè)值計(jì)算）。當(dāng)樁頂位移速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，再施加下一級(jí)荷載。卸載時(shí)，每級(jí)荷載維持1h，按第15、30、60min測(cè)讀樁頂變形量后，即可卸下一級(jí)荷載。卸載至零后，測(cè)讀樁頂殘余位移量，維持時(shí)間為3h，測(cè)讀時(shí)間為第15、30min，以后每隔30min測(cè)讀一次。（6）可終止加載條件：某級(jí)荷載作用下，樁頂上拔量大于前一級(jí)荷載作用下上拔量的5倍。累計(jì)樁頂上拔量超過100mm。樁頂上拔荷載達(dá)到鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍。達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大上拔荷載值。（7）單樁豎向抗拔極限承載力Qu及承載力特征值的確定方法：根據(jù)上拔量隨上拔荷載變化的特征確定：對(duì)于陡變型U-δ曲線，取其陡升起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值。根據(jù)上拔量隨時(shí)間變化的特征確定：取δ-lgt曲線斜率明顯變陡或曲線尾部明顯彎曲的前一級(jí)荷載值。當(dāng)在某級(jí)荷載下抗拔鋼筋斷裂時(shí)，取前一級(jí)荷載值。單位工程同一條件下的單樁豎向抗拔承載力特征值按單樁豎向抗拔極限承載力統(tǒng)計(jì)值的一半取值。4目的通過試驗(yàn)得到東、西兩端試驗(yàn)樁上拔量隨時(shí)間變化u-δ曲線與上拔量隨時(shí)間變化δ-lgt曲線,并進(jìn)行對(duì)比,得到兩種試驗(yàn)方案的抗拔力數(shù)據(jù)差異，確定原位試驗(yàn)與原地面試驗(yàn)結(jié)果的差異大小。5結(jié)論（1）本文提出的一種可實(shí)現(xiàn)扣除開挖段側(cè)摩阻力，得到有效樁長(zhǎng)的抗拔承載力的方法，空樁部分采用人工挖孔樁起到隔離樁與樁周土的作用，通過東西兩端對(duì)比試驗(yàn)了解挖孔樁對(duì)側(cè)摩擦阻力扣除的有效性，驗(yàn)證開挖段側(cè)摩阻力的扣除、開挖土體卸荷引起的承載力損失及土體回彈引起的樁身預(yù)拉力[3]對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響因素；（2）本文東西兩端6根抗拔試驗(yàn)樁位還不能完全一樣的工況，試驗(yàn)結(jié)果多少會(huì)存在一點(diǎn)差異；（3）目前國(guó)內(nèi)研究的一般是原地面試驗(yàn)與軟件理論計(jì)算結(jié)構(gòu)比較，往往試驗(yàn)數(shù)據(jù)也需要理論修正，最后得到的結(jié)論不能真正反映實(shí)際、本文采用的是原位與原地面試驗(yàn)數(shù)據(jù)作對(duì)比分析，能準(zhǔn)確的得到兩種試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)結(jié)果；（4）可為類似工程設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)