巖土輔導之動靜結合分析基樁受力特性
發布時間：2011-08-30 共1頁
1、靜載荷試驗P-s曲線分析
為研究方便，人們將端承摩擦樁的P-s曲線劃分為3個區段：
(1)OA段：稱為初直段。在豎向荷載不大的情況下，樁側土處于彈性變形階段，樁側土的極限摩阻力高，OA段就較長，反之OA段較短。
(2)AB段：稱為過渡段。這一段為曲線，表明摩阻力逐漸增大，過渡到極限值，出現塑性變形，塑性區隨荷載增大沿樁身向下擴展，其形態主要取決于土質特性及樁的幾何參數。
(3)BCD段：稱為終直段。此時土的變形規律與OA段和AB段明顯不同，樁側阻力已全部發揮，樁側土進入塑性變形階段，它的特征是：沉降量明顯增大;殘余沉降量也明顯增大;每一級荷載的穩定時間明顯變長。
最后，樁側及樁底土達到破壞。事實上，到C點時樁周土承載已達到極限。對于完整的樁應出現以上變化正常的幾個區段，并可根據現行的標準確定承載力。對于缺陷樁，可以根據不同區段的曲線變異來判斷樁身缺陷大致是出現在樁的上部、中部或下部。
一般樁在荷載作用下發生的破壞，是由以下兩種情況引起的：樁身強度破壞(包括樁身存在缺陷的情況);地基土強度破壞(樁身完整的情況下，樁的破壞多是由地基強度破壞引起的)。
僅僅依靠P-s曲線及s-lgt曲線，較難區分樁在荷載作用下的破壞原因。根據大量靜載試驗資料，專家們總結出樁身存在松散、離析或斷裂等缺陷時與處于軟土中的樁(包括鉆孔樁泥皮過厚的情況)P-s曲線形態一致;樁身夾泥或斷樁，或樁身有裂隙等缺陷時，與樁底支承在有孔隙強風化巖上或樁底有過厚虛土的完整樁P-s曲線形態相類似。如果沒有詳實的勘察資料及豐富的測試經驗，則無法區分樁的破壞是樁身質量問題引起的，還是樁周土的問題引起的。若在靜載荷試驗時輔以小應變測試，問題就可迎刃而解，誤判率就會大大降低。
2、實例分析
某工程采用鉆孔灌注樁，樁長13.2m，樁徑550mm，設計承載力750kN。樁底持力層為⑥層全風化基巖。根據建設、設計方要求，進行一組靜載荷試驗，按《建筑樁基技術規范(JGJ94-94)》規定，試驗時采用錨樁配置橫梁反力裝置，千斤頂加荷。
根據地質勘察報告，地層自上而下為：①雜填土，層底深度為0.4～0.45m;②黃土狀粘土，稍濕，具大孔結構，層底深度為2.20～2.30m;③粉質粘土，濕-很濕，土質較均勻，層底深度為3.60～3.8m;④粘土，濕，含較多氧化鐵及鐵錳結核，層底深度4.40～4.70m;⑤殘積土，濕-很濕，為閃長巖風化，呈土狀，部分呈砂狀，手捏易碎，原巖的結構構造無法辯認，層底深度為13.10～13.60m;⑥全風化基巖，濕，閃長巖全風化呈砂狀，部分呈土狀，偶見塊狀，礦物成分已蝕變，原巖結構較難辯認，最大揭露深度為18.70m。
靜載測試進行前，先對試樁及其錨樁進行了低應變測試，發現試樁樁身存在缺陷。從測試曲線分析，在3～4m處存在縮頸，程度不嚴重。但波形中存在二次反射，說明該缺陷具備一定規模或者在6～8m亦存在一定缺陷。為驗證其承載力，決定仍對其進行靜載試驗。按技術規范要求應加荷至1500kN，分15級加荷，每級荷載100kN。加荷過程中，加荷至700kN時沉降量陡增，為驗證缺陷性質及其對承載力的影響，決定繼續加荷，此時估計出現兩種情況：樁完全破壞，無法加荷;樁身有裂隙，壓實后，承載力可以穩定。但加至1000kN時，發現每一級荷載都很難穩定，而且加至1000kN時，沉降量已超過60mm，表現為陡降形曲線，只好停止加荷。從P-s曲線看，在P=60.0kN時，出現拐點，但s700/s600=17.52/1.19=13.58>>5(s700、s600分別為荷載700kN和600kN時樁頂沉降量)。而從s-lgt曲線看：小于700kN的各級荷載作用下，沉降穩定，荷載達700kN時，沉降在近7h左右仍未穩定。其后各級荷載下的沉降都沒能穩定而且沉降量明顯增大。根據規范有關規定，確定其極限承載力為600kN。
靜載試驗后，又對該試樁再次進行了低應變檢測，對比試驗前后兩條實測曲線，曲線波形基本相同，對缺陷的反映沒有變化，也就是說，樁受荷后，樁身沒有變化，即樁承載力未達設計要求并非樁身缺陷所致。
為進一步驗證這個結論，又挑選了一根完整樁進行靜載試驗，按同樣方法進行靜載測試。當加荷至700kN時，同樣出現了沉降量陡增的現象，s700/s600=7.66/1.35=5.67>5。P-s曲線中出現明顯的第二拐點，s-lgt曲線中P=200～600kN曲 線平坦，分布均勻，P=700kN時曲線明顯彎曲變形，穩定時間達4h。繼續加荷至800kN時，出現穩定現象但沉降量已達15.90mm，根據規范規定，判斷其承載力為600kN。也就是說，完整樁的承載力也無法滿足設計要求，其承載力值與原試樁相當。
3、結束語
(1)分析可知，原試樁為輕微缺陷樁，缺陷對樁的承載力影響不大，可作為完整樁看待。而該工程的主要問題在于施工質量欠佳，導致泥皮過厚，引起基樁承載力降低，經設計人員作補樁處理后，該工程順利施工。如果沒有低應變輔助分析，僅將該樁作為缺陷樁處理，后果將不堪設想。
(2)用低應變輔助靜載荷試驗在基樁質量檢測中是非常必要的，它可以大大地豐富靜載荷試驗的信息量，提高對靜載荷試驗曲線的分析能力。同時亦有助于積累經驗，為基樁低應變檢測樁身質量提供依據。
