单桩竖向抗压静载试验在PHC管桩工程检测中的运用

严四甫, 王四安

(湖北省地质局 第五地质大队,湖北 黄石 435002)

在桩基类型中,高强度预制管桩具有成本较低、施工时间短、桩身变形小、成桩长度不受施工机械的限制、桩身耐打抗弯性强，及对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强、单桩承载力适中等优势,通过锤击或静压将其沉入地下,广泛运用于大型厂房等建(构)筑物的基础[1]。PHC管桩施工后,单桩竖向抗压静载试验在桩基检测中占有重要地位,经过试桩检测确定单桩承载力特征值满足设计要求,经过工程桩检测后合格的桩基,才能保证建筑物的整体质量,尽可能避免安全事故的发生。

1 工程及地质概况

随着中国经济的快速发展、城乡一体化的推进,生活污水的排放严重影响着人民生活的健康,党的十八以来,中央和地方政府加大了对环境保护和治理的投入。在建浠水县清泉镇(南岸)污水处理工程一期是该县2019年三大重点工程之一。该工程位于黄冈市浠水县西北,安时大道—清泉镇延伸线安家大塆旁,白莲河以南。厂区全部采用PHC-AB500AB(100)-12预制管桩,砼强度等级C80,设计持力层为⑥-1强风化片麻岩,单桩竖向抗压设计特征值800 kN。综合楼高四层,工程桩48根;高效沉淀池一层,工程桩76根;全厂区设计试桩单桩竖向抗压静载试验检测3根,桩长8.01～12.78 m;工程桩单桩竖向抗压静载试验检测3根,桩长8.00～12.00 m;桩基全部采用静压沉桩施工工艺进行施工。

建筑场地在勘探深度范围内土(岩)层自上而下分层工程特性指标见表1。

表1 场地土(岩)层工程特性指标Table 1 Engineering characteristics index of soil (rock) layer in site

2 单桩竖向抗压静载试验

依据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106—2014),现场采用慢速维持荷载堆载法[2],利用电动油泵逐级加载,开展试桩或工程桩检测。试验的主要目的是确定试桩单桩竖向抗压极限承载力,判定工程桩单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。

3 试桩检测

3.1 试桩检测时加载及卸载分级

试桩检测时最大加载量1 920 kN(按单桩设计承载力特征值的2.4倍),分12级加载,第一级加载量为分级荷载的2倍即320 kN,之后每级加载量为160 kN;卸载分6级完成,每级卸载量为加载分级值的2倍,即320 kN。荷载及对应油压分级、校准方程如表2所示;设备安装示意图见图1。

表2 荷载及对应油压分级表Table 2 Classification table of load and corresponding oil pressure

3.2 各受检试桩单桩竖向抗压静载试验汇总(见表3-表5)

表3 试桩(S1)——单桩竖向抗压试验汇总表Table 3 Summary table of pile test (S1)—vertical compression test of single pile

表4 试桩(S2)——单桩竖向抗压试验汇总表Table 4 Summary table of pile test (S2)—vertical compression test of single pile

表5 试桩(S3)——单桩竖向抗压试验汇总表Table 5 Summary table of pile test (S3)—vertical compression test of single pile

3.3 单桩竖向抗压静载试验Q-s、s-lgt曲线(见图2-图4)

图1 设备安装示意图Fig.1 Equipment installation diagram

图2 S1试桩Q-s、s-lgt曲线Fig.2 Q-s and s-lgt curves of S1 test piles

3.4 试桩——单桩竖向抗压极限承载力的确定

3.4.1试桩检测结果汇总表(见表6)3.4.2试桩检测结论

通过本次竖向抗压静载试验,S1试桩、S2试桩、S3试桩单桩竖向抗压极限承载力分别为1 920 kN、1 760 kN、1 920 kN。根据规范统计,三根试桩承载力平均值为1 866.7 kN,极差为160 kN,极差小于极限承载力平均值的30%。

图3 S2试桩Q-s、s-lgt曲线Fig.3 Q-s and s-lgt curves of S2 test piles

图4 S3试桩Q-s、s-lgt曲线Fig.4 Q-s and s-lgt curves of S3 test piles

桩号桩径/mm最大试验荷载及对应沉降极限承载力及对应沉降荷载/kN沉降/mm荷载/kN沉降/mm残余沉降/mm最大回弹量/mm回弹率/%S1试桩5001 92030.341 92030.3416.7813.5644.69S2试桩5001 92040.231 7607.89///S3试桩5001 92022.241 92017.3215.137.1131.98

单桩竖向抗压特征值(933.4 kN)>设计特征值(800 kN)。

4 工程桩检测

4.1 工程桩检测时加载和卸载

工程桩检测时最大加载量1 600 kN(按单桩设计承载力特征值的2.0倍),分10级加载,第一级加载量为分级荷载的2倍即320 kN,之后每级加载量为160 kN;卸载分5级完成,每级卸载量为加载分级值的2倍,即320 kN。荷载及对应油压分级、校准方程如表7。

表7 荷载及对应油压分级表Table 7 Classification table of load and corresponding oil pressure

4.2 各受检工程桩单桩竖向抗压静载试验情况汇总(见表8-表10)

表8 6#工程桩——单桩竖向抗压试验汇总表Table 8 Summary table of No.6 engineering pile—vertical compression test of single pile

表9 38#工程桩——单桩竖向抗压试验汇总表Table 9 Summary table of No.38 engineering pile—vertical compression test of single pile

表10 56#工程桩——单桩竖向抗压试验汇总表Table 10 Summary table of No.56 engineering pile—vertical compression test of single pile

4.3 单桩竖向抗压静载试验Q-s、s-lgt曲线(见图5-图7)

图5 6#工程桩Q-s、s-lgt曲线Fig.5 Q-s and s-lgt curves of No.6 engineering piles

图6 38#工程桩Q-s、s-lgt曲线Fig.6 Q-s and s-lgt curves of No.38 engineering piles

图7 56#工程桩Q-s、s-lgt曲线Fig.7 Q-s and s-lgt curves of No.56 engineering piles

4.4 工程桩——单桩竖向抗压承载力的评价

4.4.1工程桩检测结果汇总表(见表11)4.4.2工程桩检测结论

通过本次单桩竖向抗压静载试验,根据规范,6#、38#、56#三根工程桩单桩竖向抗压极限承载力均为1 600 kN。工程桩单桩竖向抗压承载力满足设计要求。

5 结语

高强度预应力管桩是用途比较广泛、适用性较强的一种桩基础,为控制基桩质量,避免安全事故的发生,特别是基桩的承载力能否达到设计要求,并对工程桩的质量进行较完整的评价,通过单桩竖向抗压静载测试显得尤为重要。

表11 工程桩检测结果汇总表Table 11 Summary table of test results of engineering piles