某地铁车站深基坑抗拔桩抗拔承载力试验浅析

高峰 辛亮

摘 要：文章以实际工程为例，该地铁车站地下水位较高，在基坑开挖前需对基坑底部的抗拔桩进行抗拔承载力进行试验，因基坑未开挖，采用将基坑底部的抗拔桩接长至基坑顶面，在考虑接长桩自重荷载及侧摩阻力的情况下，对试验抗拔桩进行抗拔承载力试验，试验结果显示桩基抗拔承载力满足设计要求。

关键词：深开挖 抗拔桩 承载力

随着我国城市化进程的不断加快，城市地下轨道交通的建设高速增长。在地铁建设过程中，要关注地下高水位带来的抗浮问题，这在地铁车站的建设过程中尤为重要。从目前公开的资料来看，对深基坑底部抗拔桩承载力现场试验较少，特别是在地下水位较高的地区。文章通过对某地铁车站深基坑抗拔承载力的现场试验，进行工程试桩，为设计调整提供依据。

1.工程概况

某地铁车站为约254m（长）×38～30.4m（宽）的地下车站，车站主体结构基坑标准段开挖深度为26.5m，端头基坑开挖深度为30.0m，此车站临海，其中心距海边仅160m，场区位于填海区，地面高程小于4m，地下水位较高，勘察期水位埋深达到了0.7～5.3m，标高为1.78～3.29m。其地下水主要为第四系孔隙水，由于受到地表水补给的关系，基坑开挖的砂类土中存在一定的承压水层，车站范围内存在地面沉降等不良地质作用。

基坑围护结构内侧共设置107根φ1000mm钢筋混凝土抗拔桩，其中43根兼做格构柱基础桩的抗拔桩，各抗拔桩桩长均为20m。为确保成桩质量，验证基桩抗拔力是否满足设计要求，在大面积施工前进行试桩。选择在基坑的小里程端头进行工程试桩，桩端在地面以下27m，桩长20m，此次抗拔力检测属于工程开始前的验证试验，基坑尚未开挖。

抗拔桩试桩工程材料及参数与施工图设计一致，本次试桩采用旋挖钻施工工艺，混凝土强度等级为C40，主筋采用HRB400钢筋（Ф22mm、36根），箍筋采用HPB300钢筋。

其工程地质概况主要如下：

（1）人工填土层（Q4ml）层厚1.0～10.9m，平均层厚3.46m。

（2）第四系全新统海陆相交互沉积层（Q4mc）：（1）淤泥（Q 4mc）、（1）1-2淤泥质粉质黏土，黏土（Q4mc）、（1）2-2粉质黏土、黏土（Q4mc）、（1）2-3粉质黏土、黏土（Q 4mc）、（2）1-1粉砂（Q4mc）、（2）1-2粉砂（Q4mc）、（2）3-2中砂（Q4mc）、（2）3 - 3中砂（Q 4 m c）、（2）3-4中砂（Q4mc）、（2）4-4粗砂（Q4mc）。

2.试验方法

2.1方法选择

目前用来对基桩进行抗拔承载力测试的主要有自平衡法和反力法。自平衡法工艺先进，节约场地，但是对荷载箱及现场要求严格设备属于一次性投入，不可重复利用单根试桩检测费较高。反力法对现场要求不高，且反力支墩、加压装置可在别的站点试桩检测时重复利用，检测费用较低，最终试验方法选定为反力法。

抗拔桩设计桩长为基底以下20m，基坑未开挖前无法对其进行试验，故将原设计20m实桩加长至47m到基坑顶面。47m长桩由27m长的加长桩和20m长的工程桩组成。其中，20m工程桩设计单桩承载力特征值1210kN，27m长加长桩混凝土自重530kN，根据各地层性质计算27m长加长桩摩阻力1316kN。

对3根47m长的抗拔桩试桩进行单桩竖向抗拔静荷载试验，桩号分别为8-3#、9-3#、17-3#，设计抗拔承载力为1210kN，故试验荷载为1210kN×2+530kN+1316kN = 4266kN。试验结果可用于判断3根工程桩的抗拔桩承载力是否符合设计要求。

为避免桩身钢筋断裂终止试验，47m长桩需采用36 C22的主筋。在钢筋笼绑扎时，尽量使靠近反力支墩两边的钢筋较密，需至少保证抗拔试验时主梁（主梁宽度50cm）两侧能各有16根钢筋。桩设计参数见表1。2.2加载装置

本次试验按《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）的有关规定进行。加载装置采用4台200t千斤顶，4台千斤顶分别放在贝雷梁的下面，千斤顶作用力与主梁，通过两头顶升的方式对桩施加上拔荷载。在桩的正上方，主梁的上面放置钢架枕头，桩身的钢筋利用锚固装置或焊接方式通过精轧螺纹钢与钢架枕头连接。千斤顶对贝雷梁两端施加顶力，通过贝雷梁中部连接的精轧螺纹钢对该桩施加上拔荷载。垂直抗拔静反力装置如图1所示。

图1中：1-焊接；2-测试桩；3-反力支墩；4-主梁；5-垫块。

2.3测量设备

抗拔荷载值通过油泵的压力表进行控制，在桩顶两侧对称安置4块百分表，在规定时间内测定桩体上拔量。

2.4加载方式

加载装置采用油压千斤顶，4个千斤顶分别放在反力支墩的上面、主梁的下面，千斤顶顶主梁，运用“抬”的形式对桩施加上拔荷载。在桩的正上方，主梁的上面放置钢架枕头，桩身的钢筋利用锚固装置或焊接方式通过螺杆与钢架枕头连接。千斤顶顶钢架枕头，通过连接的螺杆对桩施加上拔荷载。

检测每一级的荷载增量按试验荷载4266kN的10%确定，仅第一级荷载量是分级荷载的2倍，加荷顺序为：0→854→1281→1708→21 35→2562→2985→3416→3943→4266（kN），共分10级；卸荷量每级为分级荷载的2倍，卸荷顺序为：4266→3416→2562→1708→854→0（kN），共分5级。

2.5测读时间

（1）加载：每次加载后测读时间为：第5min、15min、30min、45min、60min测读桩上拔量，以后每隔30min测读一次，

（2）受检桩上拔量相对稳定标准：每1h内的桩顶上拔量≤0.1mm，并連续出现两次（由1.5h内的上拔量观测值计算）。

（3）当桩顶上拔量速率达到相对稳定标准的时候，此时需要再施加一下级荷载。

（4）卸载：每级荷载维持1h，按第5min、15min、30min、60min测读桩顶上拔量，当卸载至零的时候，此时对桩顶残余上拔量进行测度，维持时间要保持在3h，需注意的是，测读时间按顺序为第5min、15min、30min，以后每隔30min测读一次。

（5）试验过程中应仔细观察桩身混凝土开裂情况。

2.6被迫终止加载

（1）要是出现加载系统漏油、反力支墩下沉等情况，无法施加荷载。

（2）已达了加载反力装置的最大试验荷载。

2.7终止加载条件

（1）在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级荷载作用下上拔量的5倍，且累计上拔量大于15mm。

（2）当达不到极限荷载，已达到最大试验荷载，顶上拔量速率达到相对稳定标准。

（3）按钢筋抗拉强度控制，桩顶上拔荷载达到钢筋强度标准值的0.9倍。

（4）按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量大于100mm。

3.試验结果

（1）8-3#桩试验结果

根据8-3#桩测试结果可知，当试验加载至4266kN时，上拔量为11.72mm，卸载回弹量为0.95mm。在整个加载过程中，隆起量变化均匀，没有明显变陡或曲线尾部明显弯曲，未出现《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）第14.3.5条和第14.3.6条第1、3、4款情况。

（2）9-3#桩试验结果

根据9 -3 #桩试验结果可知，试验加载至4266kN时，上拔量为11.12mm，卸载回弹量为2.54mm在整个加载过程中，隆起量变化均匀，无明显变陡，没有明显变陡或曲线尾部明显弯曲，未出现《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）第14.3.5条和第14.3.6条第1、3、4款情况。

（3）17-3#桩试验结果

根据17-3#桩试验结果可知，试验加载至4266kN时，上拔量为8.14mm，卸载回弹量为0.82mm。在整个加载过程中，隆起量变化均匀，无明显变陡，没有明显变陡或曲线尾部明显弯曲，未出现《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）第14.3.5条和第14.3.6条第1、3、4款情况。

4.结束语

综上所述，本次对某地铁车站深基坑底部抗拔桩抗拔承载力试验，将基坑底部的抗拔桩接长至基坑顶面，完成深基坑开挖前抗拔桩抗拔承载力试验，确保工程桩的正常进行。试验结果表明，3根试桩根据《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）第14.4.2条第4款规定，桩体竖向抗拔极限承载力大于及等于最大试验荷载值。

参考文献：

[1]JGJ 340-2015，建筑地基检测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版，2015.

[2]郝.深基坑开挖时抗拔桩承载力及变形特性研究[J].地下空间与工程学报， 2018， 14 （S2）： 673-678.