單樁豎向抗拔極限承載力單樁豎向抗拔承載力檢測概述

單樁豎向抗拔承載力檢測指通過一定的方法測試單樁抵抗豎向抗拔的能力并進行分析處理的過程。獲取單樁豎向抗拔承載力的方法有單樁豎向抗拔靜載試驗、規(guī)范經(jīng)驗公式和理論分析。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析處理，可以對工程試樁的抗拔極限承載力進行推算，但這些方法的推算結(jié)果與實測值往往有較大的差異。單樁豎向抗拔檢測是利用靜力學的基本定理，通過采用相應(yīng)的加荷設(shè)備和反力支座形成檢測加荷系統(tǒng)，模擬接近于豎向抗拔樁的實際工作條件進行測試的方法。

作為建筑基礎(chǔ)的“基礎(chǔ)”——基樁，在工程里的重要作用尤為特殊。由于單樁的承載力是樁土共同作用的，其間的應(yīng)力傳遞機理與過程極其復雜，確定樁端、樁側(cè)阻力這一隨機變量的規(guī)律與代表值，是一個大家一直努力研究的棘手課題。統(tǒng)計分析要求具有足夠數(shù)量且相同條件的子樣形成樣本，一般工程僅兩三根試樁。而且土層的性質(zhì)與分布亦千變?nèi)f化，即便是同一項工程的樁，其規(guī)格、類型、埋深等也不可能完全相同。過度追求速度，輕視基本試驗，過于自信的經(jīng)驗判斷“計算”，造成樁的承載力，特別是豎向抗拔承載力的潛在危險，尤其是在重大工程、地質(zhì)復雜區(qū)域的樁基工程中。筆者以親歷測例，對單樁豎向抗拔檢測進行探討 。

單樁豎向抗拔極限承載力工程及地質(zhì)概況

某高層建筑，所在位置地勢平坦，西北靠山，東南臨海。地上22層及2層裙房，地下2層，地下室高度為9.3m。建設(shè)用地面積8,825.23平方米，總建筑面積58,837.77平方米。為框架核心筒結(jié)構(gòu)。設(shè)計樁徑為φ0.8m、1.0m、1.1m、1.2m、2.0m，樁長為6.0m～25.9m的沖孔灌注樁，樁身砼強度等級為C40，樁底巖土層為微風化巖。工程樁總數(shù)為62根。

各巖土層自上而下簡述：

1 、雜填土( Q m l) ： 稍濕、稍密狀態(tài)，局部中密，揭露厚度0.90m～6.30m。

2 、淤泥質(zhì)中砂( Q m c ) ： 飽和， 稍密， 揭露厚度0 . 4 0 m ～ 2 . 5 0 m 。

3 、粉質(zhì)粘土（ Q e l）：濕，可塑，揭露厚度0 . 4 0 m ～ 2 1 . 9 0 m 。

4 、凝灰質(zhì)砂巖（ J 3）：全風化， 揭露厚度0 . 9 0 m ～ 1 2 . 8 0 m ； 強風化， 揭露厚度0 . 3 0 m ～ 1 0 . 5 m ； 中風化， 中風化， 揭露厚度0.10m～1.90m；微風化，揭露厚度2.95m～6.06m。

單樁豎向抗拔極限承載力檢測概述

1、檢測加卸載

據(jù)委托方提供的相關(guān)資料和現(xiàn)場踏勘，通過低應(yīng)變法對三根受檢樁進行樁身完整性檢測，樁完整性類別均為Ⅰ類。按照深圳市《建筑基樁檢測規(guī)程》采用單樁豎向抗拔靜載檢測方法并制訂了檢測方案。采用經(jīng)換填處理的地基代替錨樁提供支座反力。加載系統(tǒng)由經(jīng)檢定合格的靜載測試儀、柱式傳感器、千斤頂、油泵等組成。

采用慢速維持荷載法，逐級等量加載，每級加載為預定最大試驗荷載的1/10，第一級取分級荷載的2倍，在每一級荷載作用下，每一小時內(nèi)的樁頂上拔量不超過0.1mm，方可施加下一級荷載；卸載逐級等量進行，每級卸載量取加載時分級荷載的2倍。

2、位移觀測

在樁頂面裝設(shè)4個經(jīng)檢定合格的MS-50型位移傳感器（同時由建設(shè)單位委托第三方，在樁身頂面設(shè)置釘點，采用徠卡TM30全站儀進行監(jiān)控測量）。每級荷載施加后按第5、15、30、45、60min自動采集樁頂上拔量，以后每隔30min測讀一次；卸載每級荷載維持1h，按第15、30、60min自動采集樁頂上拔量后，即可卸下一級荷載，卸載至零后，采集樁頂殘余上拔量，維持時間為3h，采集時間為第15、30min，以后每隔30min采集一次。

3、檢測結(jié)果

據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)分析整理，繪制出荷載-上拔值關(guān)系即Q-s曲線和上拔值-時間對數(shù)關(guān)系即s-lgt曲線。

由采集數(shù)據(jù)及關(guān)系曲線得，24#樁在加荷第4級荷載過程中，樁頂上拔量大于前一級荷載作用下的上拔量5倍；29#樁在加荷第4級荷載過程中，累計樁頂上拔量超過100mm；44#樁在加荷第9級荷載過程中，樁頂上拔量大于前一級荷載作用下的上拔量5倍。

4、檢測結(jié)論

驗收檢測24、29和44#樁單樁豎向抗拔承載力檢測值分別為2,280kN、2,280kN、3,960kN，均不滿足設(shè)計要求（設(shè)計各樁單樁承載力特征值分別為2,850kN、2,850kN和2,200kN） 。

設(shè)計者往往憑經(jīng)驗計取單樁承載力設(shè)計值?；驹囼灂r，其真意并非欲經(jīng)試驗得出真正的承載力，僅僅是想驗證一下取值是否“符合”而已。就建設(shè)者而言還可將試樁保留為工程樁。更有基本試驗也“懶得”進行的，此類情況并不少見。由于建設(shè)單位的特殊強勢地位，往往急于“變現(xiàn)”——將圖紙變?yōu)閷嵨锂a(chǎn)品并售賣，過度追求速度和經(jīng)濟效益，忽略過程的重要，連帶“脅迫”相關(guān)方均主動或被動地跟從。就該例而言，“拼命”搶，似乎既滿足建設(shè)方與施工方的需求（越快越好，節(jié)約成本），設(shè)計方也落個省事（省得費盡心思精打細算，也省得得罪雇主），“三全其美”何樂而不為？最終卻還得變更設(shè)計，大量增加抗浮錨桿，增加底板厚度等等。盡管造成損失，但隱患得以排除亦算萬幸?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計規(guī)范》第8.5.6條第一款明確規(guī)定，“單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過單樁豎向靜載荷試驗確定。在同一條件下的試樁數(shù)量，不宜少于總樁數(shù)的1%且不應(yīng)少于3根。單樁的靜載荷試驗，應(yīng)按本規(guī)范附錄Q進行?！?

目前抗拔樁的研究主要為承載力，對變形的研究較少。而且只關(guān)注側(cè)阻的“量”，忽略了抗拔樁側(cè)摩阻力與抗壓側(cè)摩阻力發(fā)揮特點的差異，而抗拔樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮過程對抗拔樁極限承載力產(chǎn)生了較大的影響。為追求高承載力一味提高混凝土強度等級，增大配筋率、樁長和樁徑，設(shè)計浪費普遍存在?？拱螛杜R界位移比抗壓樁小。相同樁頂荷載下抗拔樁的樁身變形要比抗壓樁大得多。很多學者致力于研究單樁豎向抗拔承載力檢測的其他方法，如自平衡法。盡管表面節(jié)省工時、穩(wěn)定可靠，具有較強的實用性等優(yōu)越性，但其僅僅是表面現(xiàn)象。

因為將很多類似傳統(tǒng)豎向抗拔檢測所需的工作時間及產(chǎn)生的費用提前到了受檢樁的施工前及施工階段中（如：荷載箱準備及其檢定；延長樁長以加強反力；增加鋼筋籠段；鋼筋籠與荷載箱連接及穩(wěn)固焊接；預埋護管、油管及位移測量桿等等，其耗費的時間與金錢絕不亞于單樁豎向抗拔靜載試驗。甚至將使“關(guān)鍵線路”時間延長，耗費更高），并且由于其預埋等特殊操作難度令這些準備工作更須小心翼翼，難保萬無一失。而且最終仍未能直接獲得實際結(jié)果，須經(jīng)計算公式由相關(guān)參數(shù)條件取值（受地質(zhì)情況差異影響較大）計算得出。及其在驗收檢測中形成樣品特定的弊端。還有很多研究通過建立相關(guān)模型進行分析預測（推算）的方法。因樁不比砼試塊，可在試驗室大批量地有針對性地進行制作研究，建立專用曲線。因檢測設(shè)備、條件、方法、時間、費用以及樁的承載力受制于多種不確定因素等原因，往往沒有取得真正的極限承載力，特征值、設(shè)計值的計算也就謬之甚遠。統(tǒng)計分析推算的方法應(yīng)慎用。

不管研究哪種方法，不應(yīng)僅追求簡便、低廉、快速。更應(yīng)注重準確可靠、真正優(yōu)化。為使檢測結(jié)果更準確有效，廣東省建筑科學研究院的專家對單樁豎向抗拔靜載試驗進行了改進，并就測試措施做出了相當細致的說明?？梢姶_認或推定單樁豎向抗拔極限承載力的檢驗測試，需要認認真真踏踏實實地做好各個環(huán)節(jié)的每項相關(guān)工作。就本例而言通過第三方的監(jiān)測結(jié)果比對，驗證了測試結(jié)果的準確性、可靠性相當高；提前計劃并合理安排焊接、吊裝等，耗時并不長（扣除下雨天氣，平均為三天）；以62元/噸計，檢測費用約3萬元/根樁。

單樁豎向抗拔檢測的現(xiàn)狀并不樂觀，極限承載力的取得及其重要意義并未真正被廣泛重視；自平衡法的可靠性和優(yōu)越性還處于理想的想象狀態(tài)，“特定”的樣品檢測，不宜驗收應(yīng)用，其他分析推算方法的受限性，不便推廣使用；依公式估算的特征值與實測值差異相當大；傳統(tǒng)的最直觀、可靠的單樁豎向抗拔靜載試驗的重要作用不可替代，其耗時長、費用高只是誤認和“偏見” 。