块碎岩地基的基桩承载力现场测试研究

2020-07-18张定忠杜清超林亮伦

四川建筑 2020年3期

张定忠，杜清超，林亮伦

(1.重庆市轨道交通(集团)有限公司，重庆 400016；2.重庆市建筑科学研究院，重庆400042)

块碎岩地基指结构体为块状或碎石状的似层状岩质地基，主要指巫山、奉节、云阳一带的岩质地基[1]。云阳及以下奉节、巫山地区岩石多由泥页岩或灰岩、砂岩、泥灰岩互层组成，岩石受构造强烈作用，节理裂隙发育、岩体破碎。钻探岩芯多呈粉砂、碎块状，少量短柱。对于这种块碎岩地基，由于岩体破碎，现场一般不能取得试验所需岩石芯样，无法确定的岩石的单轴抗压强度和地基承载力。块碎岩地基的基桩承载力，需要通过现场单桩静载试验确定。常见的单桩静载试验方法有堆载法、锚桩法和自平衡法等。相较于其他方法，自平衡法具有无需额外反力装置、测试时间短、加载吨位不受限制、场地适应性高、安全性好等优势。

1969年，日本的中山先生最先提出将自平衡法运用于基桩静载试验的思路[2]。1995年，李广信教授将自平衡法介绍到国内，并认为该方法测定的侧阻力偏于安全[3]。由东南大学龚维明团队于1996年开始实用性工程应用，并进一步完善荷载箱放置位置和向传统静载结果转换等关键技术，形成一套完善的测试系统[4]。2017年，住建部发布JGJ/T403-2017《建筑基桩自平衡静载试验技术规程》[5]。

本文依托巫山某建筑工程，开展三根试验桩承载力自平衡法检测。试验桩桩端持力层为泥灰岩，研究试验桩的基桩承载力，为该工程的工程桩设计提供依据，可供三峡地区类似工程积累工程经验。

1 项目概况

1.1 工程概况

项目工程拟建场地位于重庆市巫山县，属构造剥蚀浅切割丘陵地貌。拟建物主要为1栋住宅(7+1F/-2F)、1栋幼儿园(2F/吊1F)、3栋商业(2F/吊1F、2F/吊1F、吊3F)及地下车库(-2F)，拟建场地建筑物安全等级为一级、二级。建筑基础采用桩基础，基础持力层为中风化泥灰岩。

为研究桩基设计的合理性和桩基竖向承载力的可靠性，现场对3根试验桩进行静载测试。试验桩采用工程原位桩，各试验桩参数见表1。

1.2 工程地质条件

示范区内地层有第四系人工填筑土(Q4ml)、残坡积粉质黏土(Q4el+dl)，下伏三叠系中统巴东组(T2b)泥岩、泥灰岩。

表1 试验桩参数

泥灰岩块碎岩的天然单轴抗压强度标准值为5.85 MPa，地基承载力特征值fak=1931 kPa；泥灰岩的极限侧阻力标准值取140 kPa(表2)。

表2 岩土工程参数建议值

2 试验方法概述

2.1 基本原理

根据地址勘察报告对基桩侧摩阻力和端阻力大致平衡的位置进行估算。将自平衡试验荷载箱放置于平衡位置处，并与基桩钢筋笼进行焊接连接。将荷载箱的高压油管和位移棒一起引到地面后浇筑桩身混凝土。混凝土达到龄期后，由高压油泵向荷载箱充油而加载。荷载箱通过厚钢板将力传递到桩身，无内力集中现象；其上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力相平衡来维持加载。根据向上、向下荷载-位移曲线判断基桩承载力(图1、图2)。

图1 自平衡试验原理

2.2 现场试验

仪器设备包括：荷载箱、高压油泵、油压传感器、位移传感器、数据采集仪等。每根基桩架设4个位移传感器，2个测量向上的位移，2个测量向下的位移，测试精度为0.01 mm。

图2 自平衡荷载箱安装

根据JGJ 106-2014《建筑基桩检测技术规范》，本次分9级进行加载。每级加载量依次为最大加载至的20 %、30 %、40 %、50 %、60 %、70 %、80 %、90 %、100 %。每级荷载施加后，第5 min、15 min、30 min、45 min、60 min测读基桩向上、向下的位移量，之后每30 min测读一次。卸载按照4级进行，每级卸载量依次为最大加载量的80 %、60 %、40 %、0。每级荷载维持l h，按第15 min、30 min、60 min 测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3 h，测读时间为第15 min、30 min，以后每隔30 min测读一次。加载方式采用慢速维持荷载法。

本次试验每级加载或卸载的稳定标准：每1 h内桩的位移量不超过0.1 mm，并连续出现两次。

达到下列条件之一，即终止加载：

(1)当某级荷载作用下，后一级荷载作用下的位移量为前一级荷载作用下位移量的5倍。

(2)某级荷载作用下，桩的位移量大于前一级荷载作用下位移量的2倍，且经24 h尚未达到相对稳定。

(3)已达到荷载箱的最大加载量。

(4)桩身向上的位移已经大于等于20 mm。