摘要：针对大厚度湿陷性填土承载力计算不准确，采用现场原位静载荷试验来评价桩基承载力。依托陕北某项目，在具有代表性的大厚度填土场地开展了3处不同桩长的单桩竖向静载荷试验，测试不同桩长、不同荷载下的桩基受力性能及桩顶沉降变形规律，初步分析了大厚度填土对桩身受力的影响，为同类型场地桩基设计及检测提供技术参考。
0引言
随着黄土高原地区工程建设的快速发展，特别是陕北地区受黄土高原地形起伏大的影响，工程建设面临着从受地形限制的沟谷地区向土地整理后的大厚度填土场地的发展，由于受填土厚度及填土质量的影响，无法用理论计算的方法准确的计算桩基的承载力，因此现场原位载荷试验成了评价桩基承载力的有效方法。
1试验场地的岩土工程条件
试验场地位于陕西省榆林市府谷县，原始地貌为黄土粱峁，地形起伏大，冲沟纵横，沟谷深切，沟谷形态多呈“V”字型。现状地形已完成黄土粱峁沟壑挖填整平工作，整平后地形平坦，地势开阔。地质勘察报告揭示试验场地56m深度范围内为人工填土、黄土状粉土、粉土、粉质粘土、砂岩，人工填土为大面积厚层填土，厚度在10m～48m之间，属欠固结土，土质均匀性差，物理力学指标离散性强。勘探深度内未发现地下水。
2试验概况
2.1试验方案设计
为准确评价不同厚度填土对桩基承载力的影响，在场地内共设置3处试桩，试桩设计参数见表1。
表1 试桩设计参数
试验采用锚桩横梁反力方式，试验方案典型图如图1所示。为了研究桩体在桩周土（填土）浸水条件下的实际承载力，在第三组试桩区进行现场浸水试验。浸水试坑为40m×30m矩形，坑深0.5m，坑底铺设10～15cm厚卵石，浸水期间坑内水头高度不小于0.3m，坑壁及蓄水池进行防渗处理。为加快浸水速度，坑内布置15个直径为Φ108mm、深度为35m渗水孔，孔内采用粒径5～20mm卵砾石填充。
图1 试验方案布置典型图
2.2试验过程
试验采用PDS-JY型全自动桩基静载荷测试分析系统，慢速维持荷载法，第一组、第二组进行天然状态下静载荷试验，第三组进行浸水状态（即饱和状态）下静载荷试验，其中第三组3-1试桩加至设计荷载且沉降稳定后进行浸水，浸水至土体饱和且沉降稳定后，继续进行加载，直至试桩破坏；3-2、3-3试桩加载前进行浸水，浸水至土体饱和后开始加载，直至试桩破坏。
2.3荷载分级
第一组加至试桩破坏时荷载加至7200kN、7800kN，其中1-1、1-2加至7200kN，1-3加至7800kN，分别分11级、12级加载；第二组试桩荷载最终加至12000kN，分14级加载，试桩未破坏；第三组试桩荷载最终加至13000kN，分13级加载，试桩未破坏。
2.4终止加载标准
当出现下列情况之一时，可终止加载：
1）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍（当桩顶沉降能相对稳定且总沉降量小于40mm时，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm）；
2）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准；
3）在Q-s曲线上有可判定的陡降段，且桩顶总沉降量超过40mm；
4）已达到锚桩的最大抗拔力；
5）加载至预估极限承载力。
3试验结果分析与评价
3.1试验结果
第一组至第三组试桩竖向静载荷试验结果，Q-s曲线分别如图2～图4所示。
图2 第一组试桩Q-s曲线
图3 第二组试桩Q-s曲线 图4 第三组试桩Q-s曲线
第一组中1-1、1-2试桩最终加至7200kN，在该级荷载下桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍，且桩顶总沉降量超过40mm，Q-S曲线出现陡降段，s-lgt曲线尾部发生明显向下弯曲，试桩破坏，逐级卸载，试验终止。
第二组试桩最终加至12000kN，试桩未发生破坏，Q-S曲线未出现明显陡降段，s-lgt曲线尾部未发生明显向下弯曲，加载荷载已大于预估极限承载力，逐级卸载，试验终止。
第三组试桩最终加至13000kN，试桩未发生破坏，Q-S曲线未出现明显陡降段，s-lgt曲线尾部未发生明显向下弯曲，加载荷载已大于预估极限承载力，逐级卸载，试验终止。
依据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014对三组试桩竖向抗压极限承载力进行分析评价，结果见表2。
表2 试桩竖向抗压承载力
根据表2可以得出上述三组试桩承载力均满足表1中的设计要求。
由于第一组、第二组试桩未考虑大厚度填土的桩侧负摩阻力问题，故根据《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）及《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025-2004）进行承载力折减，折减时应同时扣除桩周土提供的正摩阻力，经计算，第一组取中性点深度ln=13.66m，取中性点以上桩周土平均负摩阻力
=40kPa，取中性点以上桩周土正摩阻力
=82kPa；第二组取中性点深度ln=23.17m，取中性点以上桩周土平均负摩阻力
=40kPa，取中性点以上桩周土正摩阻力
=79kPa；第三组试桩浸水后，根据水分计数据分析，浅层10m范围内土体平均含水率达到39.07%，基本达到饱和状态；10m至30m范围内土体的平均含水率为26.3%，未达到饱和状态；30m以下土体的含水率仅为14.4%，未达到饱和状态，故第三组试桩承载力应考虑10m至35m可能产生的负摩阻力进行折减，经计算，取中性点深度ln=15.00m，取中性点以上桩周土平均负摩阻力
=40kPa，取中性点以上桩周土正摩阻力
=80kPa，计算结果见表3。
表3 试桩承载力折减计算
经折减后，第一组试桩承载力特征值不满足设计要求，第二组试桩满足设计要求，第三组试桩（浸水后）承载力特征值远大于设计值，经分析第三组试桩折减后承载力特征值大于设计值是由于桩端嵌入基岩，桩端阻力发挥了较大的贡献。
4结论
现场静载荷试验是评价大厚度填土地区桩基承载力最直接有效的一种手段，其试验承载力受填土厚度及填土质量的影响，结合现场三组试桩试验数据同时考虑后期填土的固结作用，对试验数据进行折减，三组试桩中第二组、第三组可以满足设计要求，第一组试桩不满足设计要求，大厚度填土的负摩阻力可产生较大的下拉荷载，因此，大厚度填土地区桩基承载力应通过现场载荷试验评价桩基的承载力，并根据试验方案考虑是否进行承载力折减，为设计和施工提供可靠的试验数据。
参考文献
[1]JGJ 94-2008 建筑桩基技术规范[S].2008.
[2]GB 50025-2004 湿陷性黄土地区建筑规范[S].2004.
[3]邵生俊,李俊.大厚度湿陷性黄土地层的现场砂井浸水试验研究[J].岩土工程学报,2016,38:1549-1558.
[4]孙金鑫.CFG桩竖向抗压静载试验技术应用研究[J].山西建筑,2018,44:79-80.
论文作者:秦仕伟,何理祥
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：承载力论文; 荷载论文; 桩基论文; 三组论文; 厚度论文; 填土论文; 载荷论文; 《基层建设》2019年第19期论文;