多种基桩检测方法在上海世博轴地下综合体工程中的应用

2011-09-04郑明燕孙洋波

铁道建筑 2011年1期

余伟，郑明燕，孙洋波

(1.中国地质大学(武汉)，武汉 430074;2.上海港湾工程质量监测有限公司，上海 200032)

1 工程概况

上海世博轴地下综合体建设规模大、投资大，尤其是地下建筑部分面积大(总面积约18万m2)且埋深大，基坑开挖深度达到16.5 m。基础采用钻孔灌注桩，为了解和掌握几种不同桩型的基桩抗压、抗拔能力，为设计提供可靠的数据，对试桩进行了抗压和抗拔试验。本次试验桩共11根，试桩桩位定于地质勘探的孔位处。本文就位于C59参考孔的试桩2-E42进行的垂直静载荷试验作了分析研究。

试桩2-E42的参数见表1。

表1 2-E42试验桩参数

2 试验情况

2.1 静载荷试验

1)荷载装置

单桩竖向抗压静载荷试验加载采用锚桩反力装置，即用四根锚桩作为试桩反力桩，试验反力装置选用8 000 kN级荷载反力架;单桩竖向抗拔静载荷试验加载采用锚桩反力装置，选用20 000 kN级荷载反力架。采用一台5 000 kN级千斤顶作拔桩加载设备。

2)加荷系统

单桩竖向抗压静载荷试验根据设计要求最大加载量为3 800 kN，加载设备由2台5 000 kN的千斤顶、70 MPa高压油泵及相应油路系统组成;单桩竖向抗拔静载荷试验根据设计要求最大加载量为3 000 kN，加载设备由1台5 000 kN的千斤顶、70 MPa高压油泵及相应油路系统组成。

3)量测系统

单桩竖向抗压(拔)静载荷试验量测系统采用RSJYC桩基静载荷测试仪器，测量精度为0.01 mm。

4)加载方式及荷载分级

单桩竖向抗压(拔)静载荷试验均采用慢速维持荷载法。各级加载量按加载控制荷载的1/10分级进行，第一级荷载为加载量的2倍;当加至最大荷载后进行分级卸载，每级卸载量为加载量的2倍。

2.2 低应变检测

桩基础检测的方式方法多种多样，但检测的目的只有两个，即基桩承载力和完整性。承载力测试中，较成熟的方法为静载荷试桩法。其方法简单，数据准确。但这种方法有一定的局限性，它提供的数据较单一，只能凭借Q—S曲线和S—lgt曲线对基桩受力特性进行分析。当桩身存在缺陷时，缺陷会影响到Q—S曲线的形状，从而对承载力的判定造成失误。这时，需对桩身情况作进一步分析，判定桩身缺陷的成因及类型以及其对基桩承载力的影响，而这些仅依靠静载荷试验是无法解决的。所以静载荷测试前，应先采用低应变方法了解一下桩身完整性情况，从而丰富静载荷测试的信息量，既可准确提供承载力和桩身完整性，又可准确分析基桩承载力的变化情况。所以在桩基检测中，常规是先用低应变检测基桩的完整性，随后才用静载荷试验检测基桩的承载力。在此工程中，对所有试桩低应变桩身质量检测均应用弹性波反射法，采用的设备是美国PDI公司生产的P.I.T.collector桩身完整性测试仪。

2.3 成孔质量检测

本次检测使用的仪器设备为JJC型孔径检测系统、JJX型井斜仪和JNC型沉渣测定仪分别对孔径、孔深、垂直度和沉渣进行测定。

3 试验结果与分析

3.1 成孔质量

试验桩2-E42成孔质量检测结果见表2。

3.2 低应变检测

在单桩竖向抗压静载荷试验之前对2-E42试验桩进行低应变检测。试验桩桩身混凝土强度等级为C30，桩顶以下60 cm范围混凝土强度等级为C30，桩径为700 mm。低应变检测结果为桩身完整，完整性等级为Ⅰ级。图1给出了2-E42试桩的低应变检测波形曲线。

图1 2-E42抗压试验桩低应变检测波形曲线

3.3 竖向抗压静载试验

竖向抗压静载试验实测数据见表3，桩顶荷载和沉降量(Q—S)曲线、沉降量与时间对数(S—lgt)曲线分别见图2、图3。2-E42桩在加载过程中，桩顶位移逐步增大，基本保持线性。在3 000 kN荷载下，桩顶位移8.22 mm，尚未达到破坏。从 S—lgt曲线上看，在3 000 kN荷载下的曲线未明显向下弯曲。卸载至零后，桩顶的残余变形为2.19 mm。经综合判断，确定该桩的抗压极限承载力不小于3 000 kN。

表3 试桩2-E42竖向抗压静载荷试验结果汇总

图2 2-E42荷载与沉降量(Q—S)曲线

图3 2-E42桩沉降量与时间对数(S—lgt)曲线

3.4 竖向抗拔静载试验

2-E42桩桩身直径为700 mm，桩端直径为1 150 mm。其实测数据见表4，荷载与上拔量(Q—δ)曲线、上拔量与时间对数(δ—lgt)曲线分别见图4、图5。而2-E42桩在加载过程中，桩顶上拔量和桩底上拔量增加都比较缓慢，在3 125 kN荷载下，桩顶最大上拔量22.19 mm，桩底最大上拔量7.62 mm，尚未达到破坏。从δ—lgt曲线上看，在3 125 kN荷载下曲线均未明显向上弯曲。卸载至零后，桩顶的残余变形为8.89 mm。经综合判断，确定2-E42桩的抗拔极限承载力不小于3 125 kN。