CN106592652A - 一种深基坑内钻孔灌注抗拔桩的极限承载力测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深基坑内钻孔灌注抗拔桩的极限承载力测试方法，其特点是采用串接在桩身纵向钢筋上的钢筋计测试坑底以下抗拔桩身的承载力，具体测试包括：在坑底标高处设置贯通抗拔桩全截面的施工断缝，并在该处桩身的纵向钢筋上串接钢筋计；对地面基桩进行抗拔测试，分级读取钢筋计的应变数据并计算纵向钢筋总拉力；对初步确定的坑底以下抗拔桩身总承载力作10~15%折减的修正作为设计与施工采用的抗拔桩身承载力。本发明与现有技术相比具有场地测试费用低廉、安装方便、测试速度快，不占有额外工期的优点，有效规避了深地下室基坑坑底以上桩侧土摩阻力对测试结果的干扰，优化与完善了深开挖条件下的抗拔桩承载力的设计与计算方法。

Description

一种深基坑内钻孔灌注抗拔桩的极限承载力测试方法

技术领域

本发明涉及桩基工程技术领域，尤其是一种以地面试桩准确判别深基坑内钻孔灌注抗拔桩的极限承载力测试方法。

背景技术

抗拔桩作为抗浮基础的主要形式之一在工程中应用十分广泛，当试桩成果作为设计依据时，必须先于基坑开挖工程在地面完成试桩工作，但上覆土层的侧摩阻力以及开挖形成的大面积卸荷对试桩工作造成诸多干扰因素。当深基坑开挖后，由于大面积开挖后基坑底面以下土体竖向压应力降低，导致桩土界面法向应力降低。同时，桩周土体由于竖向卸荷处于超固结状态，其应力场和位移场发生改变，基坑底面以下的土体将产生卸荷回弹，对桩身在桩顶以下很长范围内产生上拔作用。这对基坑底面以下抗拔桩工作性状产生以下两个方面影响：(l)大面积深开挖后桩土界面法向应力降低，将导致基坑底面以下抗拔桩极限承载力及竖向刚度下降；(2)土体回弹将带动基坑底面以下基桩回弹，上下段桩的桩土界面均产生相对位移，形成初始的侧摩阻力分布，并在桩身产生拉力。目前，为了降低或减少对地面试桩的影响一般都采用双套管法施工，如上海世博500kv大型地下变电站的试桩。

现有技术的双套管法施工虽可保证基坑底面以上桩身与土体分离，但只能消除基坑开挖段土层的侧摩阻力，无法反映由于开挖卸荷导致桩土界面法向应力的降低及土体回弹对抗拔桩承载性状的影响，而且其抗拔桩测试的工程造价相对较高，因此推广前景有限。工程中一般先地面施工抗拔桩，再挖去土体后施工地下室，地下室形成后随地下水位的逐步上升抗拔桩逐渐进入受拉工作阶段。可见土体开挖对抗拔桩造成的卸载影响是显然存在的，在地面试桩即使消除了基坑底面以上的摩阻影响，也不能克服卸载影响。在土体开挖好之后在基坑底部进行试桩可以克服卸载影响，一般认为较为准确，虽然此时的地下水位与实际工作状况仍然不同，仍会对测试造成影响。但是时间顺序上就无法将坑底试桩结果作为设计依据，因为开挖之前必须完成桩基施工，否则在坑底先进行试桩再等桩基设计图出来后进行坑底工程桩施工是无法想象的。因此，掌握大面积深开挖抗拔桩承载特性，寻求简便、实用的下部桩身承载力地面测试与设计方法便显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种深基坑内钻孔灌注抗拔桩的极限承载力测试方法，采用抗拔桩身设置一条全截面贯通的施工缝以及桩身的纵向钢筋上串联钢筋计的测试方法，采集钢筋应变计算钢筋拉力，以此反映基坑坑底以下抗拔桩身的承载力，有效规避了基坑坑底以上桩侧土摩阻力对测试结果的干扰，大大降低了超大超深基坑内的抗拔桩的承载力的测试成本和技术难度，节约工程测试时间，操作简便，测试准确，尤其适用于超大超深基坑内的钻孔灌注抗拔桩承载力的测试。

本发明的目的是这样实现的：一种深基坑内钻孔灌注抗拔桩的极限承载力测试方法，其特点是采用串接在桩身纵向钢筋上的钢筋计测试基坑底面以下抗拔桩身承载力的方法，具体测试按下述步骤进行：

（一）、钢筋计的安装

在基坑坑底标高处设置一条由混凝土分段浇注且贯通抗拔桩身全截面的施工断缝，施工断缝将抗拔桩身分离为基坑底面上、下两部分，并在施工断缝处桩身的部分或全部纵向钢筋上串接钢筋计，所述钢筋计两端的连接杆由帮条与纵向钢筋焊接，其连接部位采用泡沫塑料的保护套包裹，并用塑料胶带缠绕绑紧在保护套外以隔离钢筋计与混凝土的粘结，确保在施工断缝处形成一个仅由钢筋计受力的理想断面；所述钢筋计为数个串接在部分或全部纵向钢筋上且对称设置；所述保护套包裹的长度≥1500mm。

（二）、钢筋计的测试

钢筋计安装后将测试导线与地面智能读数仪连接，当抗拔桩身养护成型后采用静载设备对地面基桩加载进行抗拔测试，然后根据加载制度，分级读取钢筋计的应变数据并计算纵向钢筋总拉力，以此初步确定基坑底面以下抗拔桩身总承载力。

（三）、抗拔桩承载力的确定

根据地面基桩测试数据建立桩-土数值模型，并利用已获得的地面基桩测试数据作反分析，在获得数值模型参数合理值后模拟开挖过程，分析基坑底面以下抗拔桩身的荷载传递规律，确定开挖卸载下的抗拔桩身承载力损失特性，然后依据数值模型反分析及开挖模拟分析结果，对上述步骤（二）初步确定的基坑底面以下抗拔桩身总承载力作10~15%折减的修正，其修正值作为设计与施工采用的抗拔桩身承载力，用于指导工程设计与施工。

本发明与现有技术相比具有场地测试费用低廉、安装方便、测试速度快，不占有额外工期的优点，有效规避了深地下室基坑坑底以上桩侧土摩阻力对测试结果的干扰，不必等待基坑开挖至坑底后进行坑底试桩试验，优化和完善了深开挖条件下的抗拔桩承载力的设计与计算，大大降低了超大超深基坑内的抗拔桩的承载力准确测试成本和技术难度，尤其适用于超大超深基坑内的钻孔灌注抗拔桩承载力的准确测试。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为钢筋计与纵向钢筋串接示意图；

图4为图3的B-B剖面图。

具体实施方式

本发明采用串接在桩身纵向钢筋上的钢筋计测试基坑底面以下抗拔桩身承载力的方法，其具体测试按下述步骤进行：

（一）、钢筋计的安装

参阅附图1～附图2，在基坑坑底标高处设置一条混凝土分段浇注且贯通抗拔桩身1全截面的施工断缝3，施工断缝3将抗拔桩身1分离为基坑底面以上和以下两部分，在施工断缝3处桩身的部分或全部纵向钢筋2上串接钢筋计4，并保持桩身纵向钢筋2的连续，使测试得到的钢筋计4拉力能准确反映基坑底面下抗拔桩身1的承载力特征，所述钢筋计4为数个串接在部分或全部的纵向钢筋2上且对称设置。

参阅附图3～附图4，所述钢筋计4两端的连接杆由邦条6与纵向钢筋2焊接，其连接部位采用20~30mm厚泡沫塑料的保护套7包裹，并用塑料胶带8缠绕绑紧在保护套7外以隔离钢筋计4与混凝土间的粘结，虽然已经在坑底标高处设置了施工断缝3，即要求浇注混凝土时浇注至坑底标高并满足超浇高度后拔出混凝土下料管稍作停顿后续浇，但现场对此位置不好控制，施工者为了保证坑底以下段的桩身质量往往会超浇很多，通过设置一段长度≥1500mm泡沫塑料的保护套7，不仅削弱了该处的桩身截面，而且破坏了该段范围内钢筋与混凝土间的粘结力，这样在地面试桩加载过程中该段长度范围内混凝土将首先受拉开裂，在施工断缝3处形成一个仅由钢筋计4受拉的理想断面，确保该处钢筋计4的总合力为施加在坑底位置桩截面上的总拉力。

（二）、钢筋计的测试

钢筋计4安装后将测试导线与地面智能读数仪连接，抗拔桩身1养护成型后采用静载设备对地面基桩加载进行抗拔测试，测试过程与现有的静载加载过程相同，试验测试的加载设备应预留足够的加载能力，然后根据加载制度分级读取钢筋计4的应变数据，并计算纵向钢筋2总拉力，以此初步确定基坑底面以下的抗拔桩身1总承载力。为保证地面加载值有足够比例的载荷有效传递至基坑底面以下桩身，必须完全克服开坑底以上的桩侧土极限摩阻力，虽然事先可以根据地质勘察报告提供的桩基设计参数进行基坑底面以上极限摩阻力估算，但估算值往往偏小很多，可能需要对估算值作1.0倍以上的放大。因此，抗拔桩身1加载所需设置的受压反力基础（反力桩或反力浅基础）以及加载千斤顶的能力应预留足够的余量，以避免加载能力用完时坑底以下桩身尚未达到预期受力，预留足够能力的反力基础及选用足够能力的加载千斤顶对试桩工作至关重要。

（三）、抗拔桩承载力的确定

根据地面基桩测试数据建立桩-土数值模型，并利用已获得的地面基桩测试数据作反分析，在获得数值模型参数合理值后模拟开挖过程，分析基坑底面以下抗拔桩身1的荷载传递规律，确定开挖卸载下的抗拔桩身1承载力损失特性，然后依据数值模型反分析及开挖模拟分析结果，对上述步骤（二）初步确定的基坑底面以下抗拔桩身1总承载力作10~15%折减的修正，其修正值作为设计与施工采用的抗拔桩承载力，作出与实际边界条件相符的抗拔桩身1承载力建议值，用于指导工程设计与施工。

下面以某项目地块大面积深开挖基坑的抗拔桩基础工程对本发明作进一步说明。

实施例1

该项目地块的试桩桩径为600mm，桩长为47.5m，桩内设置20根直径为25mmHRB400钢筋，基坑开挖深度为22.1m，坑底以下有效桩长25.4m，开挖宽度为20m。采用本发明得到坑底面以下抗拔桩承载力基本在2600 kN左右，与地面试桩上部加载3500 kN相比，抗拔桩的承载力损失比例为25%，该值包含了基坑开挖段的侧阻的损失和开挖卸载的损失。本发明应用于大面积深开挖基坑的抗拔桩基础工程，采用钢筋应力测试法测试下部桩身承载力，并按测试结果作10~15%折减的修正作为设计和施工采用的抗拔桩承载力，该方法的实践完善了抗拔桩的分析理论与计算方法，可为今后的深开挖条件下抗拔桩的设计提供理论支撑与指导，并对不同试桩方法下（常规试桩、套管试桩、坑底试桩）抗拔单桩荷载传递规律的影响进行分析，揭示大面积深开挖抗拔桩的工作机理。

以上只是对本发明作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种深基坑内钻孔灌注抗拔桩的极限承载力测试方法，其特征在于采用串接在桩身纵向钢筋上的钢筋计测试基坑底面以下抗拔桩身承载力的方法，具体测试按下述步骤进行：

（一）、钢筋计的安装

在基坑坑底标高处设置一条由混凝土分段浇注且贯通抗拔桩身全截面的施工断缝，施工断缝将抗拔桩身分离为基坑底面上、下两部分，并在施工断缝处桩身的部分或全部纵向钢筋上串接钢筋计，所述钢筋计两端的连接杆由帮条与纵向钢筋焊接，其连接部位采用泡沫塑料的保护套包裹，并用塑料胶带缠绕绑紧在保护套外以隔离钢筋计与混凝土的粘结，确保在施工断缝处形成一个仅由钢筋计受力的理想断面；所述钢筋计为数个串接在部分或全部纵向钢筋上且对称设置；所述保护套包裹的长度≥1500mm；

（二）、钢筋计的测试

钢筋计安装后将测试导线与地面智能读数仪连接，当抗拔桩身养护成型后采用静载设备对地面基桩加载进行抗拔测试，然后根据加载制度，分级读取钢筋计的应变数据并计算纵向钢筋总拉力，以此初步确定基坑底面以下抗拔桩身总承载力；

（三）、抗拔桩承载力的确定

根据地面基桩测试数据建立桩-土数值模型，并利用已获得的地面基桩测试数据作反分析，在获得数值模型参数合理值后模拟开挖过程，分析基坑底面以下抗拔桩身的荷载传递规律，确定开挖卸载下的抗拔桩身承载力损失特性，然后依据数值模型反分析及开挖模拟分析结果，对上述步骤（二）初步确定的基坑底面以下抗拔桩身总承载力作10~15%折减的修正，其修正值作为设计与施工采用的抗拔桩身承载力，用于指导工程设计与施工。