山洞電廠試樁及樁身承載力評(píng)價(jià)
[摘要]通過試驗(yàn)樁的全過程提取沖孔灌注樁身承載力，試驗(yàn)內(nèi)容包括：鋼筋應(yīng)力計(jì)、靜載、大應(yīng)變、小應(yīng)變；結(jié)論采用動(dòng)靜對(duì)比法得出建議結(jié)果，確定豎向力、水平力、抗拔力設(shè)計(jì)承載力統(tǒng)計(jì)特征值。
[關(guān)鍵詞]試樁；鋼筋計(jì)；靜載；樁身承載力；樁身設(shè)計(jì)承載力統(tǒng)計(jì)特征值
1 前言
1.1工程概況
越南山洞熱電廠（2ｘ110MW）工程，廠址位于越南社會(huì)主義共和國(guó)北江省山洞縣境內(nèi)的Dongri煤礦附近，地處山區(qū)，道路條件差，交通不便。原場(chǎng)地起伏較大，山溝部分是回填土，不能滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求，原狀土層存在較多孤石, 根據(jù)初步設(shè)計(jì)階段的巖土工程勘察報(bào)告和施工圖階段的試樁技術(shù)要求，對(duì)廠區(qū)主要建筑物的地基處理擬采用沖孔灌注樁方案。
1.2、試驗(yàn)?zāi)康?/span>
（1）確定單樁豎向、水平向和抗拔承載能力及其控制指標(biāo)；(2）確定各層土的樁側(cè)摩阻力、樁端持力層的端阻力及摩阻力；（3）確定單樁在高（低）應(yīng)變動(dòng)荷下與靜荷載試驗(yàn)相關(guān)關(guān)系；(4）確定樁端進(jìn)入持力層的合理深度；
1.3 試驗(yàn)原則及試驗(yàn)內(nèi)容
1.3.1 試驗(yàn)原則
根據(jù)試樁任務(wù)書的要求，確定此次試樁的原則為：
（1）選擇適宜試樁位置，盡可能保證試樁成果有代表性；
（2）試樁區(qū)域的3根試樁中應(yīng)有1根做破壞性試驗(yàn)或3倍的估算單樁承載力設(shè)計(jì)值，其余按不小于估算單樁承載力設(shè)計(jì)值的2.0倍加載；
（3）每個(gè)試樁區(qū)域的3根試樁中應(yīng)有2根試樁做水平載荷試驗(yàn)；
（4）不同長(zhǎng)度的樁各選擇2根試樁進(jìn)行樁身應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試；3根試樁均進(jìn)行高應(yīng)變測(cè)試，其余所有試樁和抗拔樁均進(jìn)行低應(yīng)變測(cè)試；
1.3.2 試驗(yàn)內(nèi)容
（1）豎向靜載荷試驗(yàn);（2）應(yīng)力應(yīng)變?cè)囼?yàn);（3）水平抗力試驗(yàn);（4）抗拔試驗(yàn)（5）動(dòng)力錘擊試驗(yàn)
（6）對(duì)施工工藝進(jìn)行試驗(yàn)
2 場(chǎng)地巖土工程條件(略)
3. 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
3.1 試驗(yàn)位置及試樁布置
根據(jù)設(shè)計(jì)提供的灌注樁試樁技術(shù)要求，依回填土的厚度分為兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)（A,C）設(shè)計(jì)確定的試樁區(qū)。
3.2 試樁設(shè)計(jì)參數(shù)
沖孔灌注樁試樁設(shè)計(jì)及施工參數(shù)
注： （1）選用第三系基巖（中等風(fēng)化層）作為樁端持力層。
（2）灌注樁參數(shù)： 混凝土等級(jí)：C25; 鋼筋：主筋（II 級(jí)）；箍筋（I 級(jí)）；加勁筋（II 級(jí)
;
螺旋箍筋范圍：距樁頂1.5m 范圍內(nèi)間距100mm ，1.5-8.5m 范圍內(nèi)間距200mm ，其余范圍內(nèi)間距300mm 。
4 試樁成樁工藝
4.1 沖孔灌注樁介紹及施工
為保證鋼筋計(jì)安裝的準(zhǔn)確性對(duì)稱安放鋼筋計(jì)的樁位進(jìn)行了詳細(xì)的鉆探。(超前鉆勘探資料略)
施工設(shè)備：采用中國(guó)制造的KP-1500型沖孔樁機(jī)，最大允許成樁直徑1500mm
；PM3P 型的
泥漿泵，配備12t 汽車吊一臺(tái)，其他輔助設(shè)備若干。
4.2 樁頭的制作
試樁頂部應(yīng)制作樁頭，樁頭配置加密鋼筋網(wǎng)2～3層，和以薄鋼板圓筒做成加箍筋與樁頂混凝土澆成一體，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，其尺寸及配筋按照加載設(shè)備和測(cè)試設(shè)備要求制作。
5 試驗(yàn)檢測(cè)與結(jié)果
5.1 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn) 5.1.1 試驗(yàn)方法
本次沖孔樁的豎向抗壓靜力載荷試驗(yàn)按照中國(guó)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》 (JGJ 106-2003 J 256-2003)第四章所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。試驗(yàn)裝置及現(xiàn)場(chǎng)情況見右照片：
5.1.2 單樁豎向極限承載力的確定方法
01)當(dāng)Q-S 曲線上有可判定極限承載力的陡降段，且樁頂總沉降量達(dá)到40mm ； 2)樁頂總沉降量達(dá)到40mm 后，繼續(xù)增加2級(jí)或2級(jí)以上荷載仍無(wú)陡降段。 5.1.3 樁試驗(yàn)結(jié)果
A 組垂直靜載試樁結(jié)果匯總表(曲線圖略)
C 組垂直靜載試驗(yàn)結(jié)果匯總表(曲線圖略)
施工和加載情況分析是樁底沉渣過厚原因。
5.2 單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)
本次鉆孔樁的豎向抗拔靜載試驗(yàn)按照中國(guó)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》 (JGJ 106-2003 J 256-2003)第五章所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
說明： 試驗(yàn)D1樁時(shí)荷載加至1500 kN 樁身和鋼筋都沒有達(dá)到極限，因此試驗(yàn)B1樁時(shí)荷載在1500 kN 后繼
續(xù)往上加，至1950 kN 抗拔裝置出現(xiàn)嚴(yán)重變形，為確保試驗(yàn)安全停止了試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于試驗(yàn)樁底端嵌入巖石1m ，該試樁的極限抗拔強(qiáng)度將主要取決于鋼筋的抗拉強(qiáng)度，允許抗拔力可取750 kN 。
5.3 單樁水平靜載試驗(yàn)
本次鉆孔樁的水平靜載試驗(yàn)按照中國(guó)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》 (JGJ 106-2003 J 256-2003)第六章所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 使用2塊百分表作為讀數(shù)儀表，上表和下表的間距為500mm ，所有百分表均經(jīng)過越南國(guó)家計(jì)量單位進(jìn)行了標(biāo)定。
水平靜載試驗(yàn)結(jié)果匯總表
5.4 樁身應(yīng)力測(cè)試 5.4.1 測(cè)試原理
計(jì)算公式
軸力計(jì)算P gi ＝k （f 02－f i 2 ）
式中：P gi ——第i 次測(cè)量的鋼筋拉（壓）力，i=1、2、3…；
f 0——初始頻率； f i ——實(shí)測(cè)頻率；
k ——鋼筋計(jì)靈敏度系數(shù)；
試樁彈模應(yīng)為：E =〔E s ×16 A g +E c ×(A -16A g )〕/A (-2) 計(jì)算得：Φ1000試樁彈模為3.132×104MPa ，Φ800試樁彈模為3.138×104MPa ；
* 計(jì)算樁身混凝土截面應(yīng)力σh ：σhi ＝ · (-3)
* 計(jì)算樁身截面軸力N ：N i ＝σhi ·A (-4)
*
計(jì)算樁身側(cè)摩阻力q s ：q si ＝－ (-5) q si 為每段地層H i 的側(cè)摩阻力； D 為樁的直徑；?N i
為地層的上下界面的軸力差。
鋼筋計(jì)測(cè)試表格整理如下( 試驗(yàn)記錄略)
1) 垂直(水平)應(yīng)力測(cè)試記錄表;
2) 垂直(水平)應(yīng)力測(cè)試加載時(shí)間內(nèi)讀數(shù)計(jì)算表; 3) 垂直(水平)鋼筋計(jì)應(yīng)力計(jì)算表; 4) 垂直應(yīng)力測(cè)試樁身砼應(yīng)力計(jì)算表; 5) 垂直應(yīng)力測(cè)試樁身軸力計(jì)算表; 6) 垂直應(yīng)力測(cè)試樁身摩擦力計(jì)算表; 7) 樁豎向抗壓樁身軸力分布圖;(H-Q) 8) 樁身豎向抗壓側(cè)阻力分布圖; (h-qs) 9) 豎向抗壓樁端---阻力荷載分布;(D-Q)
10) 樁水平力試驗(yàn)樁身應(yīng)力分布圖; (水平H-h-σg) 11) 樁身水平力--最大彎矩截面鋼筋應(yīng)力圖; (水平H-σg)
5.4.2測(cè)線安裝及測(cè)試(鋼筋計(jì)安裝埋設(shè)記錄略)
5.4.3 豎向抗壓樁樁身應(yīng)力測(cè)試結(jié)果
A1、A2鋼筋計(jì)抗壓測(cè)試分析
說明:A1樁在-7m 左右偏樁，經(jīng)過修孔，孔徑較大，此處摩擦力增長(zhǎng)明顯。
5.4.4 單樁水平靜載試驗(yàn)樁身應(yīng)力測(cè)試結(jié)果
i
i
H N D ?π1s
E E
g gi A P
A2鋼筋計(jì)水平測(cè)試分析: ( 試驗(yàn)記錄及報(bào)告略)
5.5 樁的動(dòng)力測(cè)試
A、小應(yīng)變（PIT）檢驗(yàn)
按照ASTM D5882-96(Standard Test Method for Pile Integrity Testing) 中之規(guī)定，使用PITWAP軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及分析處理。對(duì)各試驗(yàn)樁進(jìn)行了樁身完整性的檢測(cè)，以判斷施工質(zhì)量是否滿足試驗(yàn)要求，其結(jié)果全部符合要求，（小應(yīng)變（PIT）檢驗(yàn)結(jié)果匯總表及檢驗(yàn)報(bào)
告略）
B、大應(yīng)變（PDA）檢測(cè)
按照ASTM D4945 (Standard Test Method for High – Strain Dynamic Testing of Piles) 中之規(guī)定，使用錘重8.7 t，落距2米，自由下落對(duì)試樁施加沖擊力；使用CAPWAP軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及分析處理。
大應(yīng)變（PDA）檢驗(yàn)結(jié)果匯總表大應(yīng)變（PDA）檢驗(yàn)報(bào)告略
6 試驗(yàn)成果綜合評(píng)價(jià)
6.1 樁的豎向極限承載力評(píng)價(jià)
從整個(gè)試樁結(jié)果分析，大應(yīng)變和垂直靜載結(jié)果很相近，結(jié)合鋼筋計(jì)測(cè)試結(jié)果，單樁豎向極限承載力統(tǒng)計(jì)值在10500 kN以上，綜合考慮多個(gè)因素可初步判定豎向極限承載力統(tǒng)計(jì)值為11000 kN ，單樁豎向設(shè)計(jì)承載力統(tǒng)計(jì)值為5500 kN 。
6.2 單樁豎向極限承載力計(jì)算參數(shù)的選取
按規(guī)范<JGJ 106 2003>單樁豎向極限承載力可按下列方法綜合分析確定：
★根據(jù)沉降隨荷載變化的特征確定：對(duì)于陡降型Q-S曲線，取其發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值。
