1、-51-第7 期新国展二期项目试验桩静载试验数据分析周晓波1，吴兴征2，辛军霞1（1.北京市建设工程质量第一检测所有限责任公司，北京 100039；2.河北大学建筑工程学院，河北 保定 071002）【摘要】试验桩单桩竖向抗压静载试验是施工前为桩基设计提供依据的重要检测手段。结合新国展二期项目，针对 6 根试验桩的静载检测成果，探讨其采用桩侧和桩底注浆等施工工艺后单桩的承载传递规律。采用振弦式传感器测读钢筋应变量，由此得到桩身检测截面轴力分布，最终计算各土层的侧摩阻力。结果表明，各测试断面轴力随着荷载增加而增大，在同级荷载水平下轴力随着深度增加而逐渐减小。对于接近桩底的位置，其侧摩阻力的发挥随
2、荷载增加而呈增大趋势。【关键词】基桩；静载试验；桩身内力；侧摩阻力【中图分类号】TU473.1【文献标志码】A【文章编号】16713702（2023）07005105作者简介：周晓波，男，工程师，研究方向为地基基础检测与岩土工程。Analyses of Static Loading Tests for Pilot Piles from Phase II Project of New National ExhibitionZHOU Xiaobo1，WU Xingzheng2，XIN Junxia1（1.Beijing Building Construction Research Institut
3、e，Beijing 100039，China；2.College of Civil Engineering and Architecture，Hebei University，Baoding Hebei 071002，China）Abstract：The vertical compressive static load test of the pilot pile is an important evaluation means of providing a basis for the design of the pile foundation before the construction
4、of important projects.Based on the static load testing results of the six pilot piles in the second-phase of the New International Exhibition project，the characteristics of load transferring of a single pile after using construction techniques such as grouting along the pile side and at the pile bot
5、tom are discussed.The strain of the steel reinforcements is measured by the vibrating wire sensor，and the axial force distribution of each detection section along the pile shaft is obtained.Consequently，the shaft friction resistance of each soil layer is calculated.The results show that the axial fo
6、rce of each test section increases with the increasing of the load，and the axial force gradually decreases with the increase of the depth under the same load level.For the section close to the bottom of the pile，the shaft friction resistance increases with the increasing of the load.Keywords：foundat
7、ion pile；static test；internal force of pile；shaft friction resistance0引言新国展二期是国家展览馆项目的延续，它位于北京市顺义新城第 23 街区。项目北至安华街，南至新国展一期地块，西至裕安路，东至裕东路。该项目总用地面积为六万余平方米，其中建设用地面积不到一半。项目建设内容为展厅及配套设施，其中地上建筑面积为四万余平方米。展厅基本采用混凝土框架结构，建筑高度为 24 m，最大跨度为 50.7 m，多为有柱 3 层结构，地上 2 层和地下 1 层。鉴于工程桩数较多，在项目大面积动工之前先行完成了 6 根试验桩，旨在探讨采用桩侧
8、和桩底注浆等施工工艺后单桩的承载传递特性。1工程概况该项目试验桩采用钢筋混凝土灌注桩，桩身混凝土强度等级 C 35。共设置 SZA 和 SZB 两类桩型。SZA 型桩有效桩长 20 m，桩径 0.8 m，桩端持力层esearch&Explore研究探索R2023年第41卷第7期-52-esearch&Explore研究探索R工程质量第41卷为 6 层。由桩底算起，在 6 m 和 12 m 处各布置一根桩侧注浆管，桩端布置注浆管两根。SZB 型桩有效桩长 30 m，桩径 1 m，桩端持力层为 8 层。自桩底算起，在 10 m 和 20 m 处各布置一根桩侧注浆管，桩端布置两根注浆管。共计对 6
9、根试验桩进行静载测试，即两种类型的桩各有 3 根，它们的具体设计参数如表 1 所示。为了解桩的荷载传递性状，在主要地层界面处埋设有电阻应变式钢筋应力计，各断面处对称埋设 3 只。为了实测桩端在各级荷载下的位移量，在桩端处埋设有桩尖位移沉降杆。1.1地质情况1）地形地貌。本工程位于北京东北部的顺义区后沙峪镇，在地貌单元上位于温榆河故道与白河故道所夹台地范围内。拟建场地原为农业用地，原地表高程约 25.0 m 左右，后被堆填大量的建筑垃圾，勘探期间地形整体基本平坦，局部起伏较大，呈南高北低、东高西低之势，勘探点孔口高程约为 24.3032.08 m。地表可见大量建筑与生活垃圾，篙草繁盛，局部林木茂
10、密。2）场地地层构成。根据地勘报告1，拟建场地本次勘察揭露 50 m 深度范围内，表层为人工填土层，其下为第四纪新近冲洪积层以及一般第四纪冲洪积沉积层。各层土体描述如下。杂填土：杂色，稍湿湿，主要以建筑垃圾为主，含大量灰渣、砖块、水泥块等。细砂层：褐黄色，中密密实，稍湿，颗粒成分以长石、石英为主，含云母、氧化铁。局部夹粉砂、中砂薄层或透镜体。粉质黏土层：灰色，局部灰黄色，很湿，可塑，含云母、氧化铁及有机质。细砂层：灰色，密实，很湿，颗粒成分以长石、石英为主，含云母与氧化铁。黏质粉土 砂质粉土层：灰色，稍湿湿，密实，含云母、氧化铁及有机质。细砂中砂层：灰色，密实，很湿，颗粒成分以长石、石英为主，
11、含云母、氧化铁。粉质黏土层：灰色，很湿，可塑且局部硬塑，含云母、氧化铁及有机质。细砂中砂层：灰色，密实，很湿，颗粒成分以长石、石英为主，含云母、氧化铁。局部夹粉砂、粗砂薄层或透镜体。黏质粉土 砂质粉土层：灰色，稍湿，密实，含云母、氧化铁及有机质。细砂层：灰色，密实，很湿，颗粒成分以长石、石英为主，含云母、氧化铁。控制性探孔的最大深度为 105 m，该场地的地质勘察报告给出的桩侧土体及持力层以细砂和中砂为主。场区内量测到三层地下水，其中浅层地下水水位的标高为17.4721.47 m。试验桩处各地层的典型地质剖面如图 1 所示。表 2 给出桩周各层土体的直剪抗剪强度指标及极限侧摩阻力和端阻力特征值
12、。表 1各桩桩长及测试加载值桩号设计桩长/m施工桩长/m有效桩长/m预估极限试验加载值/kN实测承载力试验值/kNSZA-130.0030.1020.0013 00012 000SZA-226.9027.1020.0013 00012 000SZA-326.9027.1520.0013 00013 100SZB-140.0040.2030.0016 00017 600SZB-241.1741.30（含10 m 护筒）30.0016 00016 000SZB-341.5341.70（含10 m 护筒）30.0016 00017 600图 1典型地质剖面-53-第7 期1.2试验桩平面图试验桩的平
13、面布置如图 2 所示。2静载试验数据分析2.1荷载-位移曲线单桩竖向抗压静载试验采用堆载法，加荷方式为液压千斤顶（高压油泵），慢速维持荷载法分级施加。加载值由静荷载测试分析仪测读，加载分为十级至十四级，用 4 个位移传感器测读试点的沉降量。桩顶部测得的 6 根桩荷载-位移曲线如图 3 所示2。桩端部（即桩底）测得的 6 根桩荷载-位移曲线如图 4 所示。设置沉降杆用于测试桩端位移。沉降杆外管采用壁厚 2 mm 与直径 50 mm 的钢管，沿桩身通长布置，顶部高于桩顶 200 mm，底部与桩尖连接并焊死，并浇筑于混凝土内。测量杆采用直径 25 mm 钢筋，于试验前安装于外管内，底端固定，顶部高于
14、外管 100 mm，测量杆顶部焊方板用于放置位移传感器。六根桩由静载测试给出的承载力如表 1 所示，桩型SZA 的最大极限试验加载值为 13 100 kN，桩型 SZB 的最大极限试验加载值为 17 600 kN。这些极限承载力由线性插值算法按照沉降为 40 mm 对应的荷载进行取值。2.2桩身内力测试数据分析沿桩身每一不同深度的土层分界处各布设 3 只钢筋应力计3。通过振弦式读数仪的频率计采集频率，经换算得到钢筋的应变。依据 JGJ 1062014建筑基桩检测技术规范条文中第 A.0.13 条的规定，桩身内力测试与抗压静载试验同步进行，由钢筋应变量求得断面处桩身轴力 Q 及桩侧土的分层侧阻力
15、qs。桩身第 i 断面的轴表 2桩周各土层参数层号土层名称黏聚力/kPa内摩擦角/桩侧摩阻力特征值/kPa桩端阻力特征值/kPa1杂填土0.05.02细砂0.020.050.03灰色黏土18.68.950.04细砂0.026.060.05灰色粉土14.425.055.06细砂0.028.060.01 200.07灰色黏土20.510.250.08细砂0.027.060.01 200.0图 2试验桩平面布置（单位：m）图 3荷载-桩顶沉降曲线图 4荷载-桩底沉降曲线周晓波等：新国展二期项目试验桩静载试验数据分析-54-esearch&Explore研究探索R工程质量第41卷力如式（1）所示。Qi
16、=Essi As（1）式中：Es 为钢筋弹性模量，si 为第 i 断面的钢筋应变，As 为钢筋断面面积。则第 i 断面的 qsi 如式（2）所示。qsi=Qi-Qi+1uli（2）式中：u 为桩身周长，li 为第 i 断面的桩长。图 5 给出试验桩 SZA-01 在各级荷载下的轴力分布曲线。由图可见，该桩体所承受的竖向荷载克服桩侧摩阻力向下传递，桩身轴力随埋深增加而减小，且减小幅度受到桩周土层剪切强度的影响而有所不同。其它桩体的轴力分布趋势与此类似，即各断面处轴力在同级荷载水平下随着深度增加逐渐减小；同一深度处，桩身轴力的量值随着荷载等级的增加而递增。图 6 和图 7 分别给出两类试验桩的各土
17、层侧摩阻力的成果。尽管两类桩加载值不尽相同，但在加荷等级较低时，试桩顶部测试断面的侧摩阻力明显大于底部断面的值；而对于桩端附近的土层，由于桩土间的相对位移量较小，侧摩阻力并未有效发挥。当加荷等级较高时，试桩顶部断面的侧摩阻力明显较小，而底部断面的侧摩阻力最大。尤其是对于 SZA 类桩，其桩顶部的侧摩阻力基本接近于零，这说明桩与周围土体间已经发生较大的位移。通过对比多级荷载水平下的成果可见，随着加载等级的增加，桩上部的侧摩阻力先增加然后减小；而接近桩底的位置，其侧摩阻力随着荷载等级的增加而逐步增大，并逼近甚至达到土层的侧摩阻力的极限值。由于采取了桩周高压注浆工艺，灌注桩能充分发挥侧阻力，在量值上
18、侧摩阻力甚至超过该土层实测的极限侧摩阻力。由此可见，注浆工艺的实施对于提高基桩的承载力，降低各桩间承载性能的离散性均有意义。图 8 给出 SZA 类试验桩在各级荷载作用下端阻力占比（即端阻力与桩顶总荷载之百分比）变化情况。可以看出，随着荷载量值的增加，端阻力占比明显增大，由图 5试验桩 SZA-01 在各级荷载下的轴力沿深度分布情况图 6SZA 类试验桩各级荷载下的侧摩阻力沿深度分布情况图 7SZB 类试验桩各级荷载下的侧摩阻力沿深度分布情况图 8SZA 试验桩各级荷载下端阻力变化-55-第7 期加载初始的 10%20%增长到 60%70%。在同等加载水平的多数情况下，不考虑基桩自重的端阻力占
19、比略低于考虑自重的情况。图 9 给出 SZB 类试验桩在各级荷载作用下端阻力占比变化情况。由图可见，随着荷载量值的增加，端阻力占比显著增大，由加载初始的 10%20%增长到 40%50%。由于 SZB 类的有效桩长比 SZA 类的桩长增加 10 m，同等荷载水平下端阻力的占比显著降低。在同等加载水平的多数情况下，考虑基桩自重的端阻力占比高于不考虑自重的情况。图 9SZB 试验桩各级荷载下端阻力变化3结语针对新国展二期项目，基于六根试验桩的静载检测成果，分析其采用桩侧和桩底注浆等施工工艺后单桩的承载传递规律。采用振弦式传感器测读钢筋应变量，得到桩身检测截面轴力分布并计算各土层的侧摩阻力。试验桩的
20、桩身内力测试结果表明，各测试断面轴力随荷载增加而增大，各断面处轴力在同级荷载作用下自上而下逐渐减小。桩侧摩阻力发挥随荷载增大而增加，尤其是桩底部位。当荷载等级较高的情况下，桩顶部的侧摩阻力较低，这是由于桩与周围土体间发生较大的相对位移所致。各级荷载下桩端阻力的占比随着荷载级数的增加而显著增大。Q参考文献 1 北京中岩大地科技股份有限公司.新国展二期试验桩项目岩土工程初步勘察报告R.北京：北京中岩大地科技股份有限公司，2021.2周晓波，包自成，辛军霞，等.北京城市副中心站综合交通枢纽工程试验桩静载试验数据分析J.工程质量，2022，40（3）：17.3中国建筑科学研究院.建筑基桩检测技术规范：
21、JGJ 1062014S.北京：中国建筑工业出版社，2014.周晓波等：新国展二期项目试验桩静载试验数据分析住房城乡建设部召开视频会议认真学习贯彻习近平总书记重要批示精神全力做好银川烧烤店爆炸事故应急处置工作2023 年 6 月 22 日下午，住房城乡建设部倪虹部长主持召开燃气及市政基础设施安全防范工作视频会议，传达学习习近平总书记等中央领导同志重要批示指示精神，连线已赴宁夏事故现场的秦海翔副部长了解情况，部署各省、自治区、直辖市住房城乡建设（燃气）主管部门，举一反三，抓紧组织开展城市燃气安全隐患再排查再整治、扎实做好燃气管道等老化更新改造、推进城市生命线安全工程建设以及排水防涝等市政基础设施安全生产工作。会议要求，各地要认真学习贯彻落实习近平总书记重要批示指示精神，进一步提高政治站位，深刻汲取事故教训，压实各方责任，形成工作合力，加快构建燃气及市政基础设施安全防范齐抓共管工作格局，以强烈的责任感和使命感，扎实做好各项安全隐患排查整治工作，切实保障城市安全，为人民群众筑牢安全屏障。（来源：中国建设新闻网）