水利工程基桩水平承载力试验分析

2010-09-19谭丽娥汪魁峰

东北水利水电 2010年4期

谭丽娥，汪魁峰

（辽宁省水利水电科学研究院，辽宁沈阳 110003）

1 基桩水平承载力试验目的

基桩是一种应用十分广泛的基础形式，如何正确评价桩的承载力，选择合理的设计参数是一个关系到桩基是否安全与经济的重要问题【1】。桩所受的水平荷载有多种形式，如风力、制动力、地震力、船舶撞击力及波浪力等等。近年来，随着高层建筑物的大量兴建，风力、地震力等水平荷载成为建筑物设计中的控制因素，建筑基桩的水平承载力和位移计算成为建筑物设计的重要内容之一【2】。水平承载桩的工作性能主要体现在桩与土的相互作用上，即利用桩周土的抗力来承担水平荷载。基桩水平静载力特征值取决于桩的材料强度、截面刚度、入土深度、土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素，应通过水平静载试验来提供相关参数，即采用接近于水平受荷桩实际工作条件接近的试验方法，确定单桩水平临界荷载和极限荷载，为工程设计提供依据或对工程桩的水平承载力进行检验与评价。

文中引用的工程实例为某河流混凝土防洪墙，该工程修建于1987～1993年间，墙体形式有混凝土重力式、混凝土桩基、楼坝结合体和混凝土扶臂式等多种结构形式。1999年8月对防洪墙进行评估，对墙体的抗滑稳定性、抗倾覆稳定性、防渗漏稳定性和墙体高度进行安全复核，并依据复核结果对现有的防洪墙体进行除险加固处理。加固方案之一是在墙体背水侧基础设置抗滑桩以提高抗滑移稳定性。桩的类型分为机械钻孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。由于相邻建筑物之间的防洪墙墙体空间较为狭窄，不具备机械作业的条件，为此抗滑桩选用了人工挖孔桩，桩径为1000 mm。

基桩所在地段地质条件为：（1）杂填土。主要为浅黄色粉土或粉质粘土夹杂碎石、少量碎砖块、炉渣、局部少量白灰等，厚度为0.3～3.1 m。（2）素填土。为粉土或粉质粘土、细砂，局部夹零星碎石和少量砖块，厚度为0～3.1 m。（3）淤泥质粉质粘土夹粉土。浅灰黑色，局部夹小于1 mm的粉砂层，很湿，软～可塑状态，中压缩性土，厚度为1.7～4.9 m。（4）淤泥质粉质粘土与细砂互层。浅灰黑色，2～3 mm淤泥质粉质粘土与1～2 mm细砂夹层，湿，1＜e＜1.5，中压缩性土，厚度为 1.0～5.5 m。本层下部粘性土相对减少，变为淤泥质细砂。（5）卵石层。黄色或灰黑色，圆形、亚圆形居多，粒径大于2 cm占50%以上，含少量中粗砂。

该次试验为判定单桩水平承载力特征值是否满足设计要求[3]。

2 试验装置与试验方法

2.1 试验装置

试验装置连接见图1。

图1 水平静载试验装置示意图

（1）加载与反力装置。水平加载装置采用卧式油压千斤顶，其加载能力不小于最大试验荷载的1.2倍。根据现场条件结合规范要求[3]，采用与试验桩相邻的工程桩作为反力装置。水平力作用点与工程的桩基承台底面标高一致，千斤顶与试桩接触处安装球形支座，使水平作用力方向始终水平和通过桩身轴线，不随桩的倾斜和扭转而改变，同时可以保证千斤顶在试桩施力点位置的试验中保持不变。

（2）量测装置。所加荷载值采用专用静载测读设备读取。对于位移的测量采用大量程的位移传感器，在水平力作用平面受检桩两侧对称安装2个位移传感器，通过数据线与主机相连。