单桩竖向静载试验中对于承载力不合格情况的分析
摘 要
对某地铁车辆段大吨位钻孔灌注桩进行单桩承载力检测，试验桩在加载至12600kN时Q~S曲线发生陡降破坏，不满足设计要求。结合地质资料、施工记录、通过静载数据比对、分析静载试验数据，推断桩身可能存在结构性问题。经过开挖验证，证明推断无误。
关键词：桩身强度，后注浆，偏心受压，承载力
一、概况
某地铁车辆段运用库项目，基础形式采用钻孔灌注桩基础，桩基设计等级为一级，桩身参数：桩长38m，桩径800mm，混凝强度C45，桩身采用后注浆技术，分别在桩侧8m、18m、28m，桩端38m位置进行后注浆。单桩承载力特征值为7000kN，桩端持力层为细中砂⑦1层、粉细砂⑦2层。
135#桩经过低应变法和声波透射法桩身完整性检测，桩身完整为Ⅰ类桩。随后进行桩帽浇
筑，待混凝土强度达到试验要求后进行单桩竖向抗压静载试验，按照《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014[1]分9级加载，拟设定最大加载值为14000kN。加载至第8级时Q~S曲线发生陡降，根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014[1]，135#桩的单桩竖向抗压极限承载力值为11200kN。经过现场初步勘察发现：桩帽完好未发生明显破坏，因桩帽以下已经进行垫层施工，故暂时无法直观判断产生承载力不足的原因。
二、对试验结果分析
1、承载力验算
勘察报告地层情况和后注浆增强系数见表2.1
表2.1 地层特性及后注浆增强系数
岩土名称 | 层厚（m） | 桩极限侧阻力标准值qsk（kPa） | 桩极限端阻力标准值qpk（kPa） | 后注浆侧阻力增强系数βsi | 后注浆端阻力增强系数βp |
砂质粉土 | 3.5 | 58 | / | 1.8 | / |
粉质黏土 | 8 | 62 | / | 1.6 | / |
粉细砂 | 11.5 | 70 | / | 1.8 | / |
细中砂 | 16 | 80 | 1700 | 1.8 | 2.6 |
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根据《建筑桩基技术规范》JGJ 9-2008[2] 中5.3.10条进行验算：
计算得桩身承载力极限值为14560kN，满足规范要求。
2、后注浆情况分析
根据《建筑桩基技术规范》JGJ 9-2008[2]中6.7.4条进行验算：
计算得后注浆量应大于等于3.2吨，注浆压力宜为1~10MPa。经过调取施工单位的施工记录得到注浆压力和方量为：桩侧8m注浆水泥用量0.7吨，注浆压力5MPa，桩侧18m注浆水泥用量0.6吨，注浆压力5MPa，桩侧28m注浆水泥用量0.6吨，注浆压力5MPa，桩端注浆水泥用量1.7吨，注浆压力为5MPa。总水泥用量为3.6吨，满足规范要求。
3、桩身强度分析
根据《建筑桩基技术规范》JGJ 9-2008[2]中5.8.2条进行验算：
参考《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010[3]中4.1.4条取值为21.1MPa。
可得单桩竖向承载力特征值为7420kN，则单桩竖向承载力极限值为14840kN，满足规范要求。经过调取施工单位混凝土浇筑记录，证明混凝土标号和方量均满足设计要求。
1.
静载数据比对
库区共布桩4258根，根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011[4]取总桩数1%进行单桩静载荷试验，检测43根同型号、同标高的试验桩。考虑到可能会有地层突变或地下暗流等其他影响因素，故参考135#桩的临近试验桩的静载试验数据进行比对。分别采取了133#、136#、138#这三根试验桩进行横向分析，试验桩相对位置见图2.1。133#、136#、138#三根桩在最大加载值下沉降分别为19.69mm、15.96mm、24.85mm，Q~S沉降曲线
平缓光滑，均没有出现比例界限，三根试验桩的单桩承载力特征值取极限值的一半，为7000kN。排除地层突变和地下水的影响。
图2.1
5、试验数据分析
根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014[1]规定，对135#试验桩在桩顶下20cm、两个方向对称布置4块位移表进行沉降观测，经过仔细研究试验数据发现4块位移表沉降在第三级以后开始出现差距，随试验压力的增加，沉降差逐渐增大，直至试验桩破坏。具体沉降值见表2.2。
