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樁基豎向承載力的檢測方法
更新時間:2023-04-03 08:59
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建築樁基(jī)是基(jī)礎性承重結構,在其發揮承載作用時,豎向承載力在維持建築穩定中為主要(yào)因素。科學(xué)檢測豎向承載力,可使樁基穩(wěn)定生效,避免超負荷而損(sǔn)壞。本文分析了(le)利用靜載試驗結合經(jīng)驗公(gōng)式(shì)實(shí)施檢測的方法(fǎ),經過對比,本文認為在此類檢測中前者應用價值更高。

【關鍵詞】樁基;承載力(lì)檢測;豎向承(chéng)載力;方(fāng)法研(yán)究

對單(dān)個樁基進行承載力檢測(cè)時,可(kě)應用多手段,除靜載試驗與經驗(yàn)公式外,還可進行靜力分析以及(jí)對樁基進行動測(cè)。采用不同手段,影(yǐng)響因(yīn)素不同,檢測精度存在差異。本文以實(shí)際案例為研(yán)究樣本,以靜載試驗作為檢測方式,測定樁基體的豎向(xiàng)承載極限值。然(rán)後以經驗公式實施計算,比(bǐ)較結果差異。

1、靜載試驗檢(jiǎn)測

1.1理(lǐ)論依據

靜載(zǎi)試驗屬於動測模擬法,以動測(cè)模擬(nǐ)法進行基樁檢測,精準度約為15%,應用此種檢測方法成本低於高應變檢測(cè)以及高落錘檢測,僅需後者(20~30)%。應用此檢測時,可采取隨機抽檢(jiǎn)方式,可操作性強(qiáng),測試易於完成。進行此種檢測,可促進樁基質量優化,提升經濟效(xiào)益。其(qí)局限在(zài)於,要求所檢測樁基為摩擦樁(zhuāng),同時(shí)試驗地點的地質條件(jiàn)符合要求[1]。

動測法的理論依據是動力學,以儀器為檢測工具(jù),確(què)定結構動力特征或者材料動力特征,設定相(xiàng)關參數。材料要求具有彈性,可為個體,也可為係統材料。參數(shù)中(zhōng)包括模態、幅值以及固有頻率等,其中幅值可細(xì)化為位移、速度或者加速度,並了解動應力分布,分析以上參數,可知剛度和質量(liàng)的分布規律受其影響,計算時,分布質量元素組建成質量矩陣,力和相關變形關係等剛度元素組(zǔ)建剛度(dù)矩陣(zhèn),然後進行計算。在理論上,強度問題(tí)並不屬於動(dòng)力學研究(jiū)範疇,分析樁基問題本質,可將其視為對強度和剛度之間函數關係的構建,也可描述為強度、剛度的統計關係。

靜載(zǎi)檢測中獲取沉降與荷載之(zhī)間的關係曲線,標記為Q-S,進行試驗時,采用準靜態模式,以曲線的形成作為(wéi)樁基承載力的基礎性依據。在確定承載力時,受(shòu)主觀因素影響(xiǎng),取決於(yú)曲線中的取點位(wèi)置,而曲(qǔ)線取點是闡述樁承載力的限製條件。Q-S曲線可反映承載動態(tài)變化,顯示沉降過程,最終結果即為(wéi)樁基承載(zǎi)力。此過程與檢(jiǎn)測結果存在相關性,並有規(guī)律可(kě)循,基於此原理,可進行動測。在靜載試驗中,基(jī)礎依據為Q-S曲線。施工工藝(yì)、樁(zhuāng)型和土層皆可影響曲線形狀(zhuàng)。基於此種背景(jǐng),承載力的確定是檢測難點。從全局(jú)而言,該曲(qǔ)線常見兩種基礎(chǔ)形狀,在兩種形狀間,發生局部畸變。在檢測試驗中,可根據區域分設(shè)標準曲線。

1.2基(jī)礎資料

此工程以樁基為工(gōng)程基礎,經過(guò)勘測(cè),確定建設地(dì)點不存在地表水,地下水為深度埋藏狀態,對樁基無顯著影響。靜力觸探試驗顯示,建設區域主要包括兩個地質層(céng),土質為黃土和老黃土。黃土(tǔ)分布(bù)集中(zhōng)於河穀和溝壑區域,可見土體質地較為均勻,可見少量小石,並見孔隙,屬(shǔ)於硬塑土體。經測量,其層厚(hòu)為(1.8~6.5)m。老(lǎo)黃土土質均勻,可見少量鈣(gài)質結核,在試驗區廣泛分布,鑽孔時無揭穿。

1.3檢測方法

所用試驗樁為(wéi)旋挖鑽孔灌注類型,靜載試驗選擇錨樁法實(shí)施,試(shì)樁時使用S1號樁,規格為長25m,直徑1.5m;錨樁使用M(1~4)號樁,長30m,直徑(jìng)為1.5m。依據相關(guān)規範,並(bìng)聯使用8個同型號液壓千斤頂,以液壓表執行荷載控製,錨樁(zhuāng)布置采用“四錨一”的方式進行。進行試驗加載時執行慢(màn)速維持荷載,以逐級等量加載的方式進行,單級荷載持(chí)續120min,達到最大荷載為止;繼而逐(zhú)級卸載,歸零截止,卸(xiè)載設置為2倍加載量(liàng)。維持過程持續(xù)、平穩,控製在負荷內。單級加載或卸(xiè)載≥1min,分設10級加載,單級設置1000kN,首次荷載設為分級荷載2倍量。當試(shì)驗滿足以下條件時停(tíng)止加載:(1)本級荷載沉降量>上級荷載5倍。此種情況中,當樁基平穩沉降,總沉降不足40mm,應持續加載,使總(zǒng)沉降超(chāo)過40mm為止。(2)本級荷載沉降>上級荷載(zǎi)2倍(bèi),同時24h後持續提升,沉降不穩。加載結束後,開始卸載,卸載時荷載設定加載狀態下2倍分級荷載,單級(jí)卸(xiè)載應堅持1h,同步檢(jiǎn)測(cè)樁頂沉降,確定鋼筋(jīn)計數據。卸(xiè)載結束,對殘餘沉降(jiàng)進行檢測,持續(xù)3h。

1.4檢測結果

經過荷載試驗,確定試驗樁荷載情況,得出荷載和沉降、時間的相關關係曲(qǔ)線,分析曲線可知,加載或者荷載(zǎi)不足8000kN,沉降曲線與直線相似(sì),此(cǐ)種狀態(tài)下,樁(zhuāng)基和土體互相產(chǎn)生影響(xiǎng),樁基同時發生(shēng)彈性變形,導致沉降加劇,樁基在與(yǔ)土體(tǐ)發生摩擦時產生的阻力是其承載力的主要來源。加載超過8000kN,沉降量提升,沉降曲(qǔ)線弧度(dù)變大(dà),土體和樁(zhuāng)基出現相對位移,在此過程中樁端阻力產生影響(xiǎng),同時樁側(cè)土在此時為彈塑性變形(xíng)期。樁端與樁側的阻力同時生(shēng)效,但無法抵抗荷載,導致樁(zhuāng)端土出現塑性(xìng)變形,樁頂位置的沉降迅猛提升,故而破壞基(jī)樁。試裝繼續加載,達到12000kN,樁頂沉降(jiàng)量達到72.87mm,卸載結束,回彈量峰值是9.15mm,回彈率12.56%,顯示(shì)該時期(qī)樁端土和樁周土徹(chè)底塑性變形,土(tǔ)體結(jié)構破壞,無承載能力。基於相關規定,結合承(chéng)載力計算值,以曲線分布為參考,可(kě)知其(qí)極限承載力是9000kN左右。

2、經驗公式計算

利用經驗公式(shì)計算樁基(jī)承載力(lì),獲取理論值。其公式如下:

將試驗數據代入該公式中,進(jìn)行計算,得出該樁的單樁承載力數據,可(kě)知其容許值是9910.5kN。結合之前靜載試驗數據,與之相比較,經分析發現,靜載試驗檢測出的(de)樁基承載力較低,應用(yòng)經驗公式計(jì)算出的理論承載值較高。經過試驗檢測和公式計算,分析(xī)結果(guǒ)顯示,樁側阻力是為樁基提供承載(zǎi)力的核心支持,在承載作用中,樁端阻力產生承載(zǎi)支持作用偏低。試驗(yàn)數據和公式計算得出的理論值存在差(chà)異,和公式計算(suàn)相比,試(shì)驗數據承(chéng)載值較(jiào)小。進行原因分析(xī),是因(yīn)為在試驗中,為樁側摩阻力設置特征值階段,土體取值區域不科學,範圍過大,在實際檢測時,應基於實際靜載(zǎi)試驗(yàn)數據(jù),確(què)定樁基設計的相關數據。在此次研究(jiū)中,黃土層是支持樁端的主要圖層,以試驗信息和公式計算所得數據進行(háng)分析,可知(zhī)核心(xīn)承載力是樁側摩(mó)阻力,由此可知,此工程所(suǒ)用基樁具有摩擦樁的顯著特征(zhēng)[2]。

3、結果比較

將靜載試驗和經驗公式兩種檢測結果進行比較,可得(dé)出可靠性較(jiào)強的結論。經過二者比較,可知在(zài)此次工程中,建築(zhù)物(wù)所在位置土體性質多(duō)樣化特點較弱,利用靜(jìng)載試驗,對固定樁中的長樁進行承載力(lì)檢測,然後根據檢測所得數據,進行反向計算,對樁側阻力進行取值時,可有(yǒu)效設定特征值,進而促進樁基(jī)設計完善。經過比較可知,以靜載試驗實施檢測,所獲(huò)取的最終承載力(lì)較低,進行原(yuán)因分析,核心因素是對樁側摩(mó)擦力進行取值時,所設定的特征值偏高,與土體取值區域適配度較(jiào)低。研究提示設計樁基時,應將靜載試(shì)驗的實(shí)際檢測作(zuò)為依據,促進科學設計。比較二(èr)者結果,可知在此案例中,相關(guān)樁基屬於摩擦樁類型,樁(zhuāng)側摩阻(zǔ)力(lì)是(shì)樁基承載力的(de)核心來源(yuán)。

結論:

綜上所述,進行樁基研究,檢測其豎向承載力時,可綜合多種手段,進行結果比較,定位檢(jiǎn)測差異,提升精準度,促進(jìn)科學檢測。根據樁基承載(zǎi)力可優化樁基(jī)使(shǐ)用和建築設(shè)計,促進(jìn)穩定建設。在檢測過(guò)程中,應考慮土質、樁(zhuāng)側摩阻力影響,科(kē)學確定極限承載力。


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