1 場地水文地質條件
1.1 工程概況
本工程是北京地鐵奧運支線第三座車站，車站基坑分地下兩層，地下壹層采用放坡開挖，地下二層基坑采用鉆孔灌註樁圍護，內支撐采用鋼支撐系統。由於車站站址處地下水位較高，車站結構自重及頂板上覆土不能滿足抗浮要求，在結構底板下設置抗拔樁，抗拔樁采用擠擴支盤灌註樁。樁頂位於結構底板以下，標高為 27.80m。本試驗將模擬工程樁在基坑中標高為 35.50m 的地下壹層打 3 根試驗樁（位置見圖 1），對試驗樁單樁豎向抗拔性能進行原位試驗檢測。
1.2 地質概述
本工程場地位於永定河沖積扇的北部邊緣。地層自上而下分布如下：
人工堆積層：人工填土層總厚為 0.70 m～4.00m，層底標高為 40.34m～43.59m。
第四紀沖洪積層：本大層總厚度為 7.40m～13.00m，層底標高為 30.51m～33.93m。
粉質黏土層：本大層總厚度為 3.80m～11.90m，層底標高為 22.56m～26.60m。
卵石層。
1.3 水文條件
據北京市勘察設計院提供的數據，地下水分三層，分別為潛水、層間水和承壓水、層間水和承壓水以側向徑流和越流方式補給為主，以側向徑流和人工開采方式排泄。
第壹層地下水為潛水，水位標高為 36.28m～39.39m（水位埋深為 5.00m～8.20m）。
第二層地下水為層間水，水位標高為 25.46m～34.74m（水位埋深為 9.30m～18.70m）。
第三層地下水為承壓水，水位標高 11.06m～19.69m（水位埋深為 25.00m～33.10m），水頭高度為2m～5m。
2 樁基設計及施工方法
2.1試驗樁設計簡述
本試驗設計 3 根試驗樁，4 根錨樁。設計樁長為24.50m，樁徑 850mm，樁身混凝土強度 C30，設計要求單樁豎向抗拔承載力特征值 4040kN。樁徑、樁身混凝土強度、主配筋規格與工程樁相同。試驗樁在基坑開挖的地下壹層打樁，地下壹層標高比工程樁樁頂標高高出 7.70m，故試驗樁施工時混凝土只需灌註到樁長 24.50m 處，上部的 7.70m 的部分不必灌註。
2.2 擠擴支盤灌註樁的施工（參見中國工程建設標準送審稿《擠擴支盤灌註樁技術規程》）
1）測量定位及護筒埋設；
2）成孔設備就位及鉆具檢驗；
3）成孔、成盤及支盤檢驗；
4）鋼筋籠制作、吊放並吊放導漿管和清孔；
5）灌註水下混凝土並做成樁質量檢測。
為了研究擠擴支盤抗拔樁的受荷特征和與樁身側摩阻力傳遞規律，在支盤上下和兩支盤間的樁身內預埋了鋼弦式鋼筋應力計，埋設位置見圖 2。
3 測試方案
3.1 承載力測試
3.1.1 方法原理與設備
根據現場實際情況，本試驗采用錨樁法。錨樁法試驗是利用錨樁給試驗樁提供反力的試驗方法。本試驗在每根試驗樁的兩側各打 1 根反力樁作為錨樁。試驗樁上部的 7.70m 只配主筋不灌註混凝土，主筋露出地面 1m。將試驗樁主筋錨固在加載鋼梁上，鋼梁兩端支撐於反力樁樁頂。確定試驗樁與反力樁中心距離不小於 3.4m[2]。試驗樁與反力樁之間的相對位置如圖 3 所示，中間兩根反力樁重復使用壹次。每根反力樁需要提供不低於 5000kN 的抗壓承載力，根據勘察報告經計算表明，反力樁樁端需進入卵石層 800mm，樁長約 25.50m，樁頂位於標高 35.50m，樁徑、樁身混凝土強度與試驗樁相同。配筋在樁頂附近適當加強，以防試驗壓力過大，樁頭破碎。
試驗設備包括：反力系統、自動化荷載加載裝置及荷載、樁頂上拔、反力樁沈降觀測系統。反力系統為 1 根反力主梁，長 8m，兩端為中點供力能力大於 10 000kN，觀測系統由 4 支電子位移計、2 支數顯百分表、壓力傳感器和靜載荷試驗儀組成。布置示意圖如圖 4 所示。
3.1.2 試驗加載、卸載方式
試驗樁設計單樁豎向抗拔承載力特征值為 4040kN，試驗最大加載值不小於單樁豎向抗拔承載力特征值的 2 倍，即不小於 8080kN，加載采用慢速維荷法，分 10 級進行。
本試驗選用 2 臺千斤頂分別置於反力樁上。通過安置在千斤頂上的測力傳感器測讀壓力，兩儀器的壓力讀數之和即為試樁樁頂荷載。在試樁樁頂安裝 4 支電子位移計測讀各級荷載作用下的樁頂上拔量，並用數顯百分表測量反力樁沈降量。
3.1.3 位移量觀測
1）基準梁的安裝
每樁試驗樁設 2 個 I 32a 工字鋼作為基準梁，基準梁架在基準樁上，壹端固定，壹端自由支撐。2根基準樁間距至少大於 6.8m。基準樁可用鋼管樁或灌註樁，埋入地下 2m。位移計通過磁性表座固定在基準梁上。
2）樁頂上拔量觀測方式[3]
a. 每級荷載施加後按第 5min、15min、30min、45min、60min 測讀樁頂上拔量，以後每隔 30min 測讀壹次。
b.試驗樁上拔穩定標準：每壹小時內的樁頂上拔量不超過 0.1mm，並連續出現兩次（從分級荷載施加後第 30min 開始，按 1.5h 連續三次每 30min 上拔觀測值計算）。
c.當樁頂上拔速率達到相對穩定標準時，再施加下壹級荷載。
d. 卸載時，每級荷載維持 1h，按第 15min、30min、60min 測讀樁頂上拔量後，即可卸下壹級荷載。卸載至零後，應測讀樁頂殘余上拔量，維持時間為 3h，測讀時間為第 15 min、30min，以後每隔30min 測讀壹次。
3.2 支盤探測
3.2.1 地層勘探
在試驗樁旁布置地質鉆孔 1 個，孔深 34.00m。SH30 型鉆機沖擊鉆進、套管護壁。要求查明地面以下 34.00m 深度內的地層，準確分層。
3.2.2 支盤位置、大小、厚度探查
在每根樁上布置 3 個鉆芯孔，孔外徑 100mm，孔均勻對稱分布在距樁中心 850mm 處，孔深以鉆穿支盤為準。記錄支盤深度，厚度。支盤混凝土芯樣全部保存。
4 試驗中應註意的問題
4.1 鋼筋計安裝
支盤樁的實際成盤位置與設計成盤位置會有偏差，應根據場地實際土質條件確定成盤位置後方可安裝鋼筋計。
4.2 鋼筋計安裝方式
可以采用綁條焊接和套管對接兩種方式。采用綁焊式時，應註意對鋼筋計降溫，避免焊接溫度過高對鋼筋計造成損害，導致數據不準確；套管對接連接，鋼筋計套絲時應將其可靠固定，避免松動而導致損壞。
4.3 鋼筋計數據線的保護
鋼筋計數據線引出時，應把數據線出頭處放置於樁體鋼筋籠的環狀面上，以防混凝土灌註設備碰壞。此外，還應該做好施工前的鋼筋計保護工作。
4.4 數據線標識
本次試驗測點較多，樁體較長且是分段施工，因此應提前貼好標簽。建議每隔 0.5m 貼壹個防水標簽，導線最好能伸出地面 3m～5m。
4.5 數據線註意保護
鋼筋計導線比較脆弱，為防止導線受損，采用給導線套管的方式來解決這壹問題。推薦采用防火金屬套管，該套管本身具有壹定強度，導線在該套管內可自由滑動，而且該管還具有防高溫效果，很好解決擠壓拉扯和高溫問題。
4.6 分段施工註意防水
由於樁體較長，分段施工時導線必須斷開，接頭處的防水至關重要。推薦采用連接套管，導線內的銅絲連接好後用塑封管封好，然後用套管套好，塗抹防水膠，擰死套管兩頭，此時導線被扣在套管內，避免被拉斷。
5 結語
本試驗是國內首次支盤樁的原位靜載抗拔試驗，通過對試驗中各環節的闡述以及試驗過程中註意事項的分析，可以為同類基樁的試驗提供參考。
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