摘 要：隨著超高層建筑和大跨度橋梁的建設，超長樁的應用越來越廣泛，超長樁的受力性狀與中長樁有所區(qū)別，分析和認識超長樁的工作性狀有充分的現(xiàn)實意義。

　　關鍵詞：超長樁；灌注樁；豎向靜載荷試驗；單樁承載力

　　1．引言

　　超高層建筑和大跨度橋梁的建設，使得基底荷載越來越大，超長樁的應用越來越廣泛（有的樁長達100米以上），對基樁承載力和變形都提出了更高的要求。結合相關文獻的理論與實測研究，可普遍認為樁長L≥50m且長徑比L/D≥50的樁為超長樁[1].理論研究和工程實踐均表明，超長樁的受力性狀與中長樁（包括短樁）有所區(qū)別。充分分析和認識超長樁的工作性狀，包括荷載-沉降曲線特性，軸力測試分析，樁側摩阻力發(fā)揮性狀分析，樁側摩阻力與樁土相對位移的關系，樁端阻力發(fā)揮性狀分析，有充分的現(xiàn)實意義，研究超長樁不僅是樁基理論自身發(fā)展的需要，更是工程界的迫切要求。

　　2．工程背景

　　本次試驗結合山東凱寶皇都國際商會中心樁基工程進行。擬建建筑物結構形式為框剪結構，結構層數(shù)為37層，基礎形式為樁筏基礎。試驗樁共3棵，設計樁徑為1000mm，設計樁長為71m，試驗要求最大加載值超過20000kN，確定單樁豎向極限承載力值及相應荷載下樁端阻力，為設計提供依據(jù)。

　　3．工程地質概況

　　本試驗場區(qū)勘察深度范圍內，表層為素填土，其下為第四紀晚更新世（Q3、Q2）土層，地基土自上而下分為如下幾層：（1）素填土（2）粉質粘土（2）-1粉土（3）粉質粘土（4）粉土（4）-1粉砂（4）-2粉質粘土（5）粉質粘土（5）-1粗砂（5）-2膠結砂（6）粗砂（7）粉質粘土（7）-1姜石（7）-2粗砂（8）粉土（9）粉質粘土（9）-1粗砂（9）-2姜石（10）粉質粘土（10）-1膠結砂（11）粉質粘土（12）粉質粘土（13）粉質粘土

　　4、樁身應力測試

　　為給設計單位提供樁端阻力值，因甲方要求施工工期緊，我們并沒有按每層土分別在土層界面處布置鋼筋應力計以便測得每層土的側摩阻力。試樁SZ1在樁頂和樁端1倍樁徑處沿周長分別均勻布置了三只鋼筋應力計；試樁SZ2、 SZ3除在樁頂和樁端與試樁SZ1一樣布置了應力計外，在樁長50m處又增加布置了一組（三只）鋼筋應力計。

　　試樁施工前，將鋼筋應力計與主筋對焊連接，焊接時采取濕毛巾連續(xù)澆水降溫措施，保證鋼筋計在允許的溫度范圍內不致產(chǎn)生附加應力。試驗前在試驗室內將鋼筋計逐個標定，得出每只應力計實際的率定系數(shù)，在試樁進行靜載試驗時，鋼筋應力計中鋼弦的振動頻率就會發(fā)生變化，用頻率儀測出鋼弦的頻率變化即可得出鋼弦的受力大小，通過下述公式，計算出每級荷載下樁身軸力[2].

　　式中N（i，j）-第i級荷載下第j截面樁身軸力（kN）；

　　-分別為樁身砼和鋼筋的彈性模量（MPa），本次試驗中，試樁混凝土強度等級為C40，取=3.25×104 MPa，鋼筋采用 25，HRB335，取=2.0×105 MPa

　　-分別為樁身截面積和單根主筋的截面積（㎡）；

　　-加載前第j截面鋼筋應力計的頻率（Hz）；

　　-第i級荷載下第j截面鋼筋應力計的頻率（Hz）；

　　K-鋼筋應力計的率定系數(shù)（kN/Hz）。

　　根據(jù)式（1）算出各級荷載下樁身各截面處軸力，如圖1所示[3]（僅以SZ3為例）

　　5．靜載試驗結果綜述

　　SZ1試樁分級為12級，前11級分級加載增量為2000kN，第一次加兩級，以及逐級等量加載，第12級單級加載增量為1000kN，加載至23000kN，已達到設計要求最大加載量大于20000kN的要求，本級沉降穩(wěn)定，終止加載而卸載，未到極限荷載。最終樁頂累計沉降量30.25mm，卸載后殘余沉降13.30mm，回彈率56%；SZ2試樁分級為12級，前10級分級加載增量為2000kN，第一次加兩級，以后逐級等量加載，第11、12級單級加載增量為1000kN，加載至22000kN，樁頂沉降急劇增大，單級沉降已超過前級沉降的5倍，且樁頂累計沉降量超過60mm，終止加載而卸載，取前一級荷載為極限荷載；SZ3試樁分級為13級，前10級分級加載增量為2000 kN，第一次加兩級，以后逐級等量加載，第11、12、13級單級加載增量為1000kN，加載至23000kN，已達到設計要求最大加載量大于20000kN的要求，本級沉降穩(wěn)定，終止加載而卸載，未到極限荷載。最終樁頂累計沉降量32.1mm，卸載后殘余沉降量14.48mm，回彈率55%，

　　6．荷載-沉降曲線特征分析

　　本次試驗三棵樁在成樁后分別進行了樁端樁側后注漿處理工藝，解決了樁端沉渣及泥皮過厚問題，SZ1、SZ3試樁Q-S曲線呈緩變形，沒有明顯的拐點，SZ2試樁加載至22000kN，沉降突然加大荷載迅速掉至14000kN，繼續(xù)補載也加不上兩級，沉降繼續(xù)發(fā)展，從預埋鋼筋應力計反映到頻率儀上，在50m處同一端面出現(xiàn)兩側頻率值向相反方向變化，說明此時樁身出現(xiàn)彎折或已發(fā)生嚴重偏斜，觀察樁頂，已明顯出現(xiàn)向側邊偏移。可以判斷若不出現(xiàn)上述情形，SZ2試樁Q-S曲線仍會和SZ1、SZ3一樣呈緩變形，不會出現(xiàn)明顯的拐點。

　　7．結論

　　（1）樁端樁側采用后注漿工藝的超長灌注樁，Q-S曲線在試驗荷載作用下，呈緩變型，無明顯拐點，其極限承載力往往由樁頂變形值或控制樁身強度來確定。

　�。�2）由于樁身長，淺部側摩阻力小，在極限荷載下，樁頂沉降主要表現(xiàn)為樁身壓縮，壓縮量由彈性壓縮和塑性變形兩部分組成，在高應力水平下，樁身塑性壓縮量大，不能把超長樁作為彈性桿件進行計算。超長樁的沉降計算，除要計算樁端力及樁側摩阻力傳遞到樁端引起的樁端沉降外，還要充分考慮樁身壓縮變形。

　�。�3）上部土層的側摩阻力先于下部發(fā)揮作用，荷載達到一定水平后，下部土層的側摩阻力才逐漸發(fā)揮出來。樁身下部位移小，下部側摩阻力存在不能充分發(fā)揮現(xiàn)象，即超長樁側摩阻力本身的發(fā)揮是一個異步過程。超長樁的端阻力發(fā)揮有明顯的滯后性，端阻力在整個承載力中所占的比例遠小于側摩阻力，超長樁為摩擦樁或端承摩擦樁。

　�。�4）超長樁樁身長徑比大，剛度較小，樁頂荷載不易向下傳遞，承載效率較低，極限承載力往往由樁頂變形和樁身強度來控制，由于樁身壓縮量大，在樁頂沉降達到控制值時，樁端沉降量還不大，還遠未達到樁端阻力完全發(fā)揮所需要的樁端沉降量，這就嚴重影響了超長樁端承力的發(fā)揮。所以設計時要選擇合適的樁長及長徑比。