超长螺旋钻孔灌注抗拔桩承载性能分析

周怡

摘 要：为了研究超长螺旋钻孔灌注抗拔桩的承载性能，采用慢速维持荷载试验法对3根桩展开试验、研究，结果表明：以黏土为主的地层中，桩长33.0m、桩径500mm的长螺旋钻孔灌注桩，其竖向抗拔承载力标准值可达1800kN；最大位移为27.23mm，最大回弹量为5.82mm。

关键词：长螺旋钻孔灌注桩；抗拔桩；承载性能

前言

某国际会展中心设计为68层，建筑高度约330m，地下为3层的地下室，深度17.0m。地下室底板标高1879.3m，抗浮设计水位为1891.0m。

桩身周围地层从上到下依次为：可塑-硬塑状态的黏土；中密-密实状态的粉土；可塑-硬塑状态泥炭质土；硬塑-可塑状态的黏土；密实-中密状态的粉土；可塑-硬塑状态的泥炭质土；密实状态的粉砂；硬塑-坚硬状态的黏土；可塑-硬塑状态的泥炭质土；硬塑-坚硬状态的黏土；密实状态的粉砂；坚硬状态的黏土。

由于基坑大深度、大面积开挖引起基坑坑底土体卸荷回弹，需要在基坑开挖至设计标高施做抗拔桩。对于常规抗拔桩的性能前人做过大量研究，对于大深度、大面积、深开挖基坑底部超长抗拔桩的研究较少，因而有必要对这类大深度、大面积、深开挖基坑底部的超长抗拔桩性能进行试验分析，模拟基桩的实际受力状态，试验单桩的竖向抗拔极限承载能力，以合理设计该类型的抗拔桩，为生产实践服务。

本次研究对3根长螺旋钻孔灌注桩进行了单桩竖向抗拔静载试验，桩长33m，桩径为500mm。

1 试桩方案

1.1 试验加载

采用慢速維持荷载法进行加载试验，每级加载量为最大试验荷载的1/10。设计预估单桩竖向抗拔极限承载力为1800kN[1]，试验最大试验荷载为1800kN，每级试验加载量为180kN，但第一级荷载为试验加载量的2倍，即360kN。

在各级加载试验中，判断稳定的条件为桩顶沉降量连续两次在每小时内不大于0.1mm（由1.5h内的沉降观测值计算）。

试验数据的测读间隔为：试验第一个小时内，加载后5min测读第一次，之后每隔15min测读一次，一个小时后，每小时读两次。

1.2 试验卸载

卸载试验的目的是为了测试桩顶位移恢复情况，卸载试验条件为加载试验达到预定值后，分5级卸载，每级卸载量为360kN，比加载量翻一倍，每级荷载持续一小时，数据分三次测读，分别在卸载后的第15min、30min和60min读取；当完全卸载后，试验继续维持三个小时并读取数据，测读间隔为卸荷后每5min一次，持续30min，之后则隔30min一次。

1.3 终止加载条件[2]

下列任一情况发生时，终止加载：

（1）达到钢筋屈服强度标准值，或某根钢筋拉断。

（2）任一级荷载作用下的桩顶上拔量超过前一级的5倍。

（3）桩顶累计位移量超过100mm。

（4）桩顶上拔量已达到设计设定的限值。

2 试验结果分析

本次抗拔桩承载性能分析共对3根桩进行试验，结果如下：

抗拔桩Q-s曲线总体呈抛物线状，与抗压摩擦桩相似。同时由抗拔力与桩顶位移曲线图可见，荷载加至720kN前，抗拔桩的抗拔力与桩顶位移曲线线性相关，抗拔桩变形处于可恢复的阶段，属于弹性变形；加荷至900kN以后，抗拔力与桩顶位移曲线曲率明显增大，且速率也同时加大，说明抗拔桩变形处于不可恢复的阶段，转为塑性变形为主[3]。可见桩的竖向抗拔承载力标准值为1800kN。但亦由图可见，3根试验桩的卸荷回弹曲线均为线性相关曲线，卸荷过程的变形属于弹性变形，可判定为大部分是桩身混凝土本身的变形。

3 结束语

（1）以黏土为主的地层中，桩长33.0m、桩径500mm的长螺旋钻孔灌注桩，其竖向抗拔承载力标准值可达1800kN。

（2）3根试桩的最大位移为27.23mm，最大回弹量为5.82mm，回弹率为21.4%。

参考文献

[1]徐和，刘云云.桩的抗拔承载力预估[J].同济大学学报，1994，22（3）：385-389.

[2]黄茂松，郦建俊，王卫东，等.开挖条件下抗拔桩的承载力损失比分析[J].岩土工程学报，2008，30（9）：1291-1297.

[3]陈尚荣.抗拔桩的承载力和变形特性研究[D].上海：同济大学，2008.