杭州某工程加固钢管桩抗压静载试验分析

李 燕 叶永红 张广兴

(1.浙江天瑞建设工程有限公司，浙江 衢州 324000;2.同济大学浙江学院，浙江 嘉兴 314000)

基础与地基的加固工程属于现有结构的地下加固工程，其难度、造价、施工持续时间等往往比新建筑物更多更大。静压钢管桩用于加固基础，不需要在基础下挖坑，只在基础上打孔设上锚杆，作为千斤顶的反力架，另在基础上打桩孔，通过桩孔向地基中压桩，其优点是占地面积小，无噪声，无需高的净空［1］。但在一些粘土、砂砾层中由于施工中瞬时压桩力大，按照压桩力控制时，会导致桩长达不到设计持力层，因此，对加固钢管桩抗压静载试验分析就十分必要。本文通过对杭州某住宅小区8号楼主楼加固的4根钢管桩进行的静载试验，分析了4根钢管桩的荷载沉降情况及破坏原因。试验结果表明，其中2根较短桩为桩顶钢管压曲破坏，2根较长桩为刺入破坏，4根加固钢管桩的单桩竖向极限承载力平均值可取480 kN，建议设计验算沉降。

1 工程概况及地质情况

杭州某住宅小区位于杭州市丰潭路西侧，天目山路北侧。本工程8号楼主楼为4层，地下室1层，主体采用框架混凝土结构。基础加固设计采用钢管桩，桩长要求达到⑥层含粘土砾砂层，钢管桩外径为219 mm，壁厚6 mm，为焊接螺纹钢管。设计要求单桩竖向抗压极限承载力为600 kN(桩径219 mm)。但在实际加固钢管桩施工中瞬时压桩力大，导致很多桩压不到⑥-2层，实际桩长在19 m～42 m间。

场地土层分层及主要物理力学指标见表1。

2 静载试验试桩情况

为了评价加固钢管桩的实际承载力，设计要求对本工程8号楼做4根加固桩静载试验，这4根静载试验桩的施工记录见表2。

本工程4根试桩采用静压桩架—反力架装置，并用千斤顶反力加载—百分表测读桩顶沉降的试验方法。加载方法采用千斤顶反力加载，并采用分级及沉降观测，荷载分级为设计预估最大试验荷载的1/8～1/12取值，第一级取其2倍［2］。试验采用慢速维持荷载法，即每级荷载按 5′，15′，30′，45′，60′，90′…各观测一次，直至每小时沉降增量小于0.1 mm为止，同时加下一级荷载。

表1 土工参数简表

表2 加固试桩施工记录简表

3 静荷载试验结果及分析

经对杭州某住宅小区8号楼4根加固钢管试桩按慢速维持荷载法的静载试验，得到了荷载与沉降Q—S曲线见图1～图4。

图1 77号加固钢管桩Q—S曲线

图2 33号加固钢管桩Q—S曲线

从图1～图4中数据可看出:

1)77号加固试桩(桩径219 mm，桩长20.5 m):按规定荷载级别加载到第一级荷载120 kN时，桩顶累计沉降量为3.59 mm;加到第四级荷载300 kN时，桩顶累计沉降量为10.77 mm;继续加载到第九级荷载600 kN时，桩顶累计沉降量为112.76 mm，压力下降至500 kN，故终止加载。事后经检查为桩顶钢管压曲。卸载后测得桩顶回弹量为16.39 mm，桩顶残余沉降量为96.37 mm。

图3 3号加固钢管桩Q—S曲线

2)33号加固试桩(桩径219 mm，桩长19.5 m):按规定荷载级别加载到第一级荷载120 kN时，桩顶累计沉降量为4.87 mm;加到第四级荷载300 kN时，桩顶累计沉降量为12.21 mm;继续加载到第八级荷载540 kN时，桩顶累计沉降量为105.61 mm，压力下降至260 kN，故终止加载。事后经检查为桩顶下40 cm～60 cm处钢管压曲。卸载后测得桩顶回弹量为18.71 mm，桩顶残余沉降量为86.90 mm。

图4 103号加固钢管桩Q—S曲线

3)3号加固试桩(桩径219 mm，桩长34.2 m):按规定荷载级别加载到第一级荷载120 kN时，桩顶累计沉降量为5.78 mm;加到第四级荷载300 kN时，桩顶累计沉降量为20.40 mm;继续加载到第七级荷载480 kN时，桩顶累计沉降量为105.76 mm，压力保持在480 kN左右，故终止加载。事后经检查桩身完好，估计为刺入破坏。卸载后测得桩顶回弹量为22.02mm，桩顶残余沉降量为83.74 mm。

4)103号加固试桩(桩径219 mm，桩长23 m):按规定荷载级别加载到第一级荷载120 kN时，桩顶累计沉降量为3.80 mm;加到第四级荷载300 kN时，桩顶累计沉降量为12.49 mm;继续加载到第九级荷载600 kN时，桩顶累计沉降量为105.04 mm，压力保持在570 kN左右，故终止加载。事后经检查桩身完好，估计为刺入破坏。卸载后测得桩顶回弹量为17.23 mm，桩顶残余沉降量为87.81 mm。

按照试桩规范结合实测资料综合分析得出试桩静载结果见表3。从表3中可以看出4根试桩极限荷载对应的桩顶沉降量为19.90 mm～37.44 mm，发生刺入破坏时沉降相对较大。

表3 杭州某住宅小区8号楼加固桩静载试验成果表

4 结语

经对杭州某住宅小区8号楼4根钢管加固桩的静载试验表明:

1)一些粘土、砂砾层中由于施工中瞬时压桩力大，按照压桩力控制时，会导致桩长达不到设计持力层，因此，对加固钢管桩抗压静载试验分析就十分必要。2)2根较短桩单桩竖向极限承载力分别为540 kN和480 kN，为桩顶钢管压曲破坏，2根较长桩单桩竖向极限承载力分别为420 kN和480 kN，为刺入破坏，4根加固钢管桩的单桩竖向极限承载力平均值可取480 kN，建议设计验算沉降。3)4根试桩极限荷载对应的桩顶沉降量为19.90 mm～37.44 mm，发生刺入破坏时沉降相对较大。

［1］ 张 雁，刘金波.桩基手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［2］ JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范［S］.