天津某机场钻孔灌注桩承载性状试验研究

李国宝 陈晖 王雷

(1.天津市勘察院，天津 300191;2.河北工程技术高等专科学校，河北 沧州 061001)

0 引言

随着科学技术的发展，桩基础的施工工艺和施工技术有了长足进步，钻孔灌注桩越来越成为高层建筑、桥梁、港口码头等众多工程建设重要的基础形式之一［1］。近年来，我国学者也在此领域进行了深入的研究。刘渤结合河北开元环球中心试桩实例，详细阐述了超高层建筑桩基础理论，分析总结了大直径钻孔灌注桩的工作性状［2］;张新波研究了变径灌注桩的单桩承载机理，并对变径灌注桩和普通灌注桩的性能进行了对比分析［3］;赵志蒙依托包头至树林召高速公路黄河特大桥工程，解决了黄河特殊地质长大直径钻孔灌注桩施工的技术难题［4］;王安明、李彰明等通过沿海某电厂工程发电机房嵌岩灌注桩竖向抗压静载试验，介绍了滨海盐渍地区地基桩基的施工和检测技术［5］;汪仁和、王伟等以新疆地区某高压输电线建设项目为背景，研究了不同冻结温度下冻土中单桩荷载下的承载力特性及其力学现状［6］。洪鑫应用基于Mindlin 位移解的弹性理论建立单桩静载荷试验的理论模拟方法，分析了影响因素［7］。

本文借助具体的实际工程项目——天津滨海国际机场试桩工程，利用现场试验的实测数据，结合测得的沉降数据、Q—s 曲线、s—lgp 曲线、s—lgt 曲线对钻孔灌注桩的承载特性进行分析。

1 试验简介

1.1 试验桩概况

本工程位于天津市东丽区天津滨海国际机场，桩体上部结构为一栋约45 m 筒体结构雷达塔及一栋框架结构1 层局部2 层附属用房，选取3 根桩进行静载试验研究。试验桩分别位于筒体结构的中轴线及其两侧，具有广泛的代表性，桩位平面示意图如图1所示。

1.2 试验桩参数

试验桩桩号为4 号、13 号、21 号，桩径600 mm，桩长34.5 m，长径比为57.5 m，桩顶面积0.283 m2，桩类型为钻孔灌注桩，桩顶大沽高程2.300 m，采用沉管灌注工艺建造。

1.3 地质状况

地层资料如图2 所示。

图1 静荷载检测桩位平面示意图

图2 三根试桩周围的土层分布

1.4 试验原理及加载方法

试验反力采用压重平台提供反力法(总配重约4 000 kN)［7］，即由压重平台提供反力通过试桩钢梁及千斤顶对基桩进行加载试验。基准梁为钢质，长6 m。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

2 试验结果

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1 所示。

表1 静载荷检测结果表

图4 4 号桩Q—s 曲线

图5 4 号桩s—lgQ 曲线

图6 4 号桩s—lgt 曲线

图7 13 号桩s—lgt 曲线

3 试验分析

根据沉降随荷载的变化特征确定单桩竖向抗压极限承载力实测值，本次检测3 根桩的Q—s 曲线均较圆滑。所检测的3 根桩均加荷载至2 700 kN，桩顶累计沉降量为16.42 mm～17.47 mm，因此3 根桩的单桩竖向抗压极限承载力实测值均为不小于2 700 kN。试验遵循JGJ 106—2003 建筑基桩检测技术规范［8］。此次试验进行3 根桩的单桩竖向抗压静载荷试验，试验均加至最终荷载控制值。3 根桩试验曲线见图4～图9。

图8 21 号桩Q—s 曲线

图9 21 号桩s—lgQ 曲线

该工程3 根桩进行单桩竖向抗压静载荷试验，并对记录数据进行计算，3 根桩(钻孔灌注桩，规格为:φ0.60 m×34.50 m，桩顶大沽高程:2.300 m)的单桩竖向抗压极限承载力实测值均为不小于2 700 kN，根据相关勘察地质资料，有效桩顶以上2.5 m 左右土层侧摩阻力经计算后取值100 kN，故本场地工程基桩(钻孔灌注桩，规格:φ0.60 m×32.00 m，桩顶大沽高程:0.300 m)的单桩竖向抗压极限承载力统计值可按不小于2 600 kN 考虑，其单桩竖向抗压承载力特征值可按不小于1 300 kN 考虑。

4 结语

1)检测单桩极限承载力最直接可靠的方法是静载荷试验。为保证静载荷试验结果的真实可靠，做试验前，应认真收集工程勘察和试桩设计施工资料，做好试验的施工方案。

2)由试验结果知试验桩的承载力均能满足工程的需求，达到预期的实验效果，为此地质的桩基设计提供了实践数据。

［1］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.

［2］刘 渤.超高层建筑桩基础承载性能研究［D］.北京:中国地质大学(北京)硕士学位论文，2010.

［3］张新波.变径灌注桩的特点及与普通灌注桩性能对比分析［D］.秦皇岛:燕山大学硕士学位论文，2008.

［4］赵志蒙.超长钻孔灌注桩承载性状研究［D］.西安:长安大学硕士学位论文，2008.

［5］王安明，李彰明，黄志全，等.滨海盐渍土地基灌注桩承载性状试验研究［J］.自然灾害学报，2007，16(6):160-164.

［6］汪仁和，王 伟，陈永锋.冻土中单桩抗压承载力模型试验研究［J］.冰川冻土，2005，27(2):188-193.

［7］洪 鑫.单桩静载荷试验的理论模拟及影响因素分析［J］.岩土工程学报，2012，34(1):176-183.

［8］JGJ 106—2003，建筑基桩检测技术规范［S］.