低山丘陵地带灌注桩承载力试验研究

张 红 波

(山西华晋岩土工程勘察有限公司，山西 太原 030021)

低山丘陵地带灌注桩承载力试验研究

张 红 波

(山西华晋岩土工程勘察有限公司，山西 太原 030021)

通过内蒙古低山丘陵地带某工程灌注桩的竖向载荷试验,结合振弦式钢筋应力计的变化，分析了低山丘陵地带灌注桩荷载在桩身内力的传递规律与基本特性，并探讨了低山丘陵地带大直径灌注桩的荷载—沉降特性,对低山丘陵地带灌注桩的理论研究和工程应用具有重要的意义。

灌注桩，承载力，桩身内力

0 引言

桩基础作为重要建筑物及构筑物的主要基础形式，要承受较大的建筑物的自重、安装等荷载。由于受力形式多样，其竖向承载力的确定也是非常复杂的，目前灌注桩的实际应用虽然不少，但对低山丘陵地带竖向、水平承载机理研究尚少，在此情况下，单桩竖向静载试验及传感器测试成为确定大直径灌注桩承载力最可靠的方法。

1 工程地质及试验参数

项目位于兴安盟乌兰浩特市，场地为低山丘陵地带，根据设计图纸，本试桩设计采用人工挖孔灌注桩。桩基的安全等级为甲级，桩端持力层在地面下第⑥-1层中风化凝灰岩。本次共进行6根钢筋混凝土试桩检测，桩径800 mm，有效桩长为10 m～12 m，桩身采用C35的混凝土。水灰比不应大于0.5，水泥采用铝酸三钙含量不大于5%的普通硅酸盐水泥，混凝土外加剂严禁使用氯盐类外加剂。桩身混凝土保护层厚度为55 mm，桩混凝土充盈系数不小于1.05。钢筋笼通长配筋，试桩钢筋笼主筋为16Φ16(HRB335级钢)；锚桩钢筋笼主筋为16Φ25(HRB335级钢)，螺旋箍筋上部5 m为φ8@100(HPB235级钢)，其余部分为Φ8@200；加强筋为Φ16@2 000(HRB335级钢)。要求进行三组单桩竖向静载试验，三组单桩水平静载试验以检验其承载力是否满足设计要求。

地层情况如表1所示。

表1 试验桩地层厚度埋深统计表

2 单桩竖向静载试验

1)试验设备与材料。

a.锚桩平台反力装置所用的梁以及枕头的制作。b.500 t油压千斤顶4台，位移传感器4个；吊车一辆，汽车两辆及相应设施。

2)载荷试验组装见图1。

3)加荷等级见表2。

预估单桩竖向承载力极限值为10 000 kN。

4)加荷观测。

加荷采用慢速维持荷载法，其加荷、卸荷步骤应符合国家现行检测技术规范规定，不再赘述。

表2 加荷等级表

3 单桩竖向静载下桩身轴力与桩侧阻力测定

3.1 传感器设计参数

传感器埋设数量：选用灵敏度高、抗干扰能力强的振弦式钢筋应力计、振弦式土压力计，每2 m埋设1层传感器，每层传感器在桩周对称埋设2个。埋设位置：应力传感器埋设于距桩顶2 m，4 m，6 m，8 m及10 m的位置，桩底对称埋设振弦式土压力计，传感器电线沿主筋稍留活动空余量绑扎至地面，便于数据采集。值得注意的是钢筋应力传感器应焊接在主筋上，传感器与主筋位于同一轴线，绑扎会影响测量结果。

3.2 试验过程分析

桩身轴力的测定与静载实验同步进行，通过在试桩中事先安装好的应力传感器，读数采用人工读数，在静载实验过程中对传感器数据进行实时记录，记录时间应与静载实验记录时间同步。通过记录的实测频率运用式(1)计算钢筋应力值：

(1)

其中，P为钢筋应力；K为应力计系数；f0为应力计初始读数；fi为应力计最终读数。

由于混凝土与钢筋笼是紧密地浇筑在一起，它们变形同步，位移连续，因此钢筋的应变可视为桩身混凝土的应变，通过式(2)计算出钢筋的应变量：

εsi=σsi/Es。

(2)

其中，εsi为桩身第i断面处的钢筋应变；σsi为桩身第i断面处的钢筋应力；Es为钢筋弹性模量。

再通过式(3)计算出传感器安装截面处的桩身轴力:

(3)

将逐级试验荷载下桩身不同试验断面处的轴力值制成表格，并绘制轴力分布图。再通过桩顶极限荷载下对应的各断面轴力值，运用式(4)计算桩侧土的分层极限摩阻力：

(4)

其中，qsi为桩第i断面处第i+1断面之间的侧摩阻力；u为桩身周长；li为第i断面处第i+1断面之间的桩长。

按每级试验荷载下不同深度处的摩阻力值制成表格，并绘制极限摩阻力分布图。

4 低应变、高应变测试

进行单桩静载试验前应对试验桩进行低应变测试，确保试验桩桩身完整性符合技术要求。单桩静载试验结束之后进行高应变检测，对灌注桩承载力进行进一步验证。

高应变检测过程如图2所示[2]。

5 试验结果分析

对于试验数据进行了整理和分析，由于篇幅有限及数据众多因此选取2号桩做参考，数据见表3，图3～图5。

表3 竖向静载实验下桩身轴力汇总表 kN

经过单桩静载试验可确定该桩竖向抗压极限承载力Qu=10 000kN，高应变测试结果总阻力为10 391kN,由实验数据及荷载变化时桩身力的变化可见在各级荷载作用下，桩身轴力沿桩的深度逐渐减小，荷载增加，轴力减小的越快，本工程通过高应变试验也从侧面验证了静载试验及传感器测试结果。

由桩身轴力分布图也可看出，桩身轴力随着荷载变化而变化，荷载相同的情况，从上而下桩身轴力逐渐减小，由桩侧摩阻力分布图可以看出桩侧阻力的发挥与桩顶沉降关系较大,其分布形式与桩周土的形状、所嵌岩层的性状及嵌入深度有关。具有一定嵌岩深度的嵌岩灌注桩，桩顶竖向荷载主要由桩侧摩阻力承担，且桩侧摩阻力主要集中在嵌岩段，从而使桩端承载比例变小。桩端阻力较小，一方面是由于人工挖孔客观造成孔壁凹凸不平，增加了侧摩阻力，减小了桩端受力。另一方面是由于桩底成孔时不可避免的留有沉淀物，使得桩端阻力不能充分发挥。本文由于篇幅有限加之个人水平不足，故有不妥之处望指正。

[1]JGJ106—2014，建筑基桩检测技术规范[S].

[2] 陈 凡，徐天平，陈久照，等.基桩质量检测技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

Experimental study on bored pile bearing capacity in low hilly area

Zhang Hongbo

(ShanxiHuajinGeotechnicalEngineeringSurveyCo.,Ltd,Taiyuan030021,China)

Through vertical engineering bored pile loading test of low Mongolian hilly area, combining with vibration wire stress gauge alteration, the paper analyzes internal pile force transmission law and characteristics of bored pile load in low hilly area, and explores large-diameter bored pile load-subsidence properties in low hilly area, which has important meaning for theoretical research and engineering application of bored pile in low hilly area.

bored pile, bearing capacity, internal pile force

2015-06-06

张红波(1986- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)23-0072-03

TU473.11

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