天津某酒店项目桩基承载力检测研究

任海涛

(天津市勘察设计院集团有限公司，天津 300191)

天然地基土承载力不足是影响工程建设的因素之一，桩基础是建筑常用的基础型式，尤其是上部结构荷载较大、天然地基承载力较低的情况[1-4]。地质条件多变，导致桩基础承载力变化较大，为了准确分析桩基础的可靠性，保障工程的安全实施，在施工之前，进行试桩是十分必要的。通过试桩检测，确定桩基础的承载力，为后续工程建设提供参考。桩基础的完整性、抗压承载力和抗拔承载力是桩基础的主要参数。目前，为了获取这些参数通常采用低应变法、静载法等，在多个工程应用中，取得了良好的工程效果[5-9]。天津某酒店项目建筑物规模大，地基土承载力较低，为了保证工程安全，初步考虑采用钻灌注桩，通过试桩工程确定施工工艺和桩基础承载力，以指导后续的设计及施工工作。

1 工程概况

根据勘察成果可知，地基土竖向成层分布，部分层位水平方向岩性有所差异，砂黏性有所变化，力学性质有所差异，顶(底)板标高起伏变化较大，主要表现为：人工填土层(Qml)主要由素填土(地层编号①2)组成，全场地均有分布。素填土厚度一般为0.50～1.50 m，呈褐色，可塑状态，粉质黏土质，属中压缩性土。素填土土质结构性差，不均匀。人工填土填垫年限小于十年，人工填土厚度不大，对建物影响不大。其它各层土水平方向总体分布较均匀、稳定，仅局部土质所差异，对本工程影响不大，地层总体上是均匀稳定的。本工程桩基础采用后压浆钻孔灌注桩(桩A)和钻孔灌注桩(桩B、桩C)。

2 低应变完整性检测

采用低应变法进行桩基完整性检测，主要是利用了锤击设备在桩顶施加激振信号形成弹性波，利用弹性波传输过程中遇到突变介质形成的反射、透射波导致弹性波性质发生变化。通过桩顶收集的反射信号对桩身的完整性情况进行初步分析。

低应变法主要是利用小锤敲击，在桩顶形成一定的弹性波，利用安装在桩顶的各项传感器收集桩基础返回的数据，现场工作简图见图1。

表1 地层分布情况

图1 低应变完整性现场工作简图

该工程低应变完整性检测10根桩，其检测结果见表2，实测曲线见图2。

表2 低应变检测结果表

图2 低应变检测曲线

3 单桩竖向抗压静载荷试验

抗压承载力采用静载法进行检测，利用压重平台提供反力，配重在6 480 kN、12 600 kN之间，压重平台提供的反力经由钢梁、千斤顶等传输至桩基础，从而完成加载试验。为了保证变形结果的准确性，基准梁采用钢质梁，长度为6.0 m。

在试验过程中，采用慢速维持荷载加载法，荷载分级为预估荷载的0.1倍。卸载过程，每级荷载需保持15 min，在第5 min、15 min时记录变形量，方可进行下一级荷载卸载。当加载完全卸载后，需要记录5 min、15 min、30 min时刻桩基础残余沉降量。单桩竖向抗压静载试验压重平台反力装置如图3所示。

图3 单桩竖向抗压静载荷试验装置示意图

通过对实测数据的绘图计算，得出该工程静载荷试验结果如表3。

表3 静载荷检测结果表

为了分析桩基础抗压承载力，选取了6根灌注桩进行静载试验，加载至最终荷载控制值。采用以下方法确定静载试验单桩抗压极限承载力：将试验结果整理并绘制Q-S曲线、S-lgt曲线，根据曲线分析灌注桩沉降量与荷载的关系，从而确定单桩极限承载力(见图4)。

试桩A共选取3根桩进行试验，且均加载至10 500 kN，根据试验结果可以得知，试桩A的3根试桩，累计沉降变形量分别为26.47 mm、24.58 mm、23.05 mm，未出现显著的陡降特性，因此，确定3根桩的单桩竖向抗压极限承载力实测值均达到10 500 kN。同理，试桩B的3根试桩，累计沉降变形量分别为23.58 mm、22.26 mm、21.11 mm，未出现显著的陡降特性，因此，确定3根桩的单桩竖向抗压极限承载力实测值均达到5 400 kN。

图4 单桩竖向抗压静载荷试验(A1)

4 单桩竖向抗拔静载荷试验

抗拔静载试验需要结合场地实际情况，以天然地基土或者桩基础作为支座提供反力。采用拉筋、试桩钢梁及千斤顶等装置对桩基础提供上拔加载试验。在抗拔静载试验中，需要选取可靠的支座，以保证试验结果的准确性。单桩竖向抗拔静载试验装置如图5所示。

图5 单桩竖向抗拔静载荷试验装置示意图

通过对实测数据的绘图计算，得出该工程静载荷试验结果如表4。

表4 静载荷检测结果表

灌注桩抗拔承载力极限值采用以下方法确定：将试验结果整理并绘制U-δ曲线、δ-lgU曲线，根据曲线分析灌注桩位移与抗拔荷载的关系，从而确定单桩抗拔极限承载力。

试桩C共选取4根桩，进行抗拔静载试验。C1、C3、C4分别加载至3 330 kN、3 330 kN、3510 kN，桩顶累计位移分别为：109.69 mm、112.17 mm、110.24 mm，U-δ曲线表现为显著的陡降性，根据相关规范要求，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值为其单桩竖向抗压极限承载力实测值即3 240 kN、3 240 kN、3 420 kN；C2加载至3 600 kN，桩顶位移量为15.51 mm，U-δ曲线未发生明显陡降。因此，确定C2的单桩竖向抗拔极限承载力实测值均达到3 600 kN。

图6 单桩竖向抗拔静载荷试验(C1、C2)

5 结语

为了提高地基承载力，天津某酒店项目拟采用桩基础，通过低应变法、静载法对试桩工程的完整性和承载力进行检测，结果表明：桩身完整性为完整均为Ⅰ类桩，试桩A、试桩B的单桩竖向抗压极限承载力实测值分别达到10 500 kN、5 400 kN；试桩C四根桩的单桩竖向抗拔极限承载力实测值分别为3 240 kN、3 600 kN、3 240 kN、3 420 kN，四根桩单桩竖向抗拔极限承载力实测值的平均值和极差与平均值的比值分别为3 375 kN、10.67%，根据规范要求可取平均值3 375 kN为桩C的单桩竖向抗拔极限承载力值。