土木工程施工论文摘要

论文摘要

论文题目:《深大基坑开挖对桩基的影响及其检测技术问题研究》

论文来源：《施工技术》2014年12月第43卷增刊

关键字：基坑; 回弹隆起; 桩基础; 承载性状; 桩基检测

论文作者：葛爱兵, 张飞, 李飞 , 徐劲

论文摘要：

深大基坑开挖卸荷导致土体回弹隆起，对坑底桩基形成不可忽视的影响。目前采用的地表试桩测试技术，桩基工作条件与基坑开挖到坑底时的工程桩具有明显不同。结合软土深大基坑工程实例，分析土体开挖卸荷对坑底工程桩的影响，并根据桩基承载力与承载性状等的变化，初步探讨了静载试验、自平衡试验、钻芯法试验以及钻芯孔内摄像等桩基检测方法在基坑开挖影响的桩基承载性状测试中的应用，获得了开挖卸荷条件下的单桩承载力特性、桩位偏移以及拉断上拔破坏等缺陷评估方法。

1 工程概况

地上建筑面积约76450.32㎡，高198m，地下建筑面积约28910㎡，设3层地下室。三面环水，基坑西北侧距越河约10.0m，西南侧为先锋路，东南侧临近已建地下1 层非机动车库，距离仅为 1.50m。本项目基坑面积约14 000㎡，周长约520m，开挖深为8.55～10.05m，桩基采用直径为1.0m的钻孔灌注桩，桩长约55m。基坑开挖影响深

度范围内土质较差，以淤泥质黏土为主，坑底接近承压含水层，水头较高，软土的开挖隆起稳定及围护墙变形势必对桩基以及东南侧临近的已建非机动车库产生较大影响。

2 基坑开挖施工对工程桩的影响

深大基坑开挖对工程桩的影响，包括坑外临近基坑的桩基水平位移影响与坑内桩基回弹与拉力的影响这两个方面。

2.1 承载力削弱

深大基坑开挖施工，土体挖除形成大范围超大的卸荷作用，坑底工程桩桩顶截断标高以上一定范围内的上覆土压力已经部分或全部卸除。基坑开挖宽度足够大时，卸除的上覆土压力将形成开挖到坑底后的工程桩桩侧法向土压力的大幅度减少，最终表现为任一深度处桩土间侧摩阻力强度的降低。这将造成桩基承载力与竖向刚度不同幅度地下降，使试桩承载力可能会高估实际桩的承载力，即形成土体围压减小引起的坑底桩基承载力削弱问题。同样的分析原理也适用与抗拔桩。

2.2承载性状影响

深大基坑土体开挖卸荷将形成坑底土体的回弹隆起趋势，使土体自桩顶以下在很大长度内对桩身产生上拔作用而产生摩阻力，而桩身下部一定深度则会出现向下的摩擦力，用来平衡坑内土体回弹对桩身上部产生的上拔力，使桩身全长处于受拉状态。这种作用效应会对后期施工地下室与上部结构在桩顶开始加载后桩的荷载传递产生影响，导致竖向刚度减弱

3 桩基承载性状的检测

3.1 静载试验

确定深大基坑开挖条件下的单桩竖向抗压承载力的静载试验，应采用接近于桩基实际工作条件的试验方法。试验中可利用堆载或锚桩等反力装置，由千斤顶在试验桩桩顶逐级施加荷载，测得荷载与桩顶竖向位移等变化，并获得荷载与位移曲线( Q －s) 、位移与时间曲线( s －lgt) 等资料，确定单桩承载力，实测桩身摩阻力和桩端阻力等。

深基坑底部的工程桩，桩顶往往位于地面下数十米，开挖到坑底由于软土和地下水等条件，目前的桩基测试技术手段只能在地面桩顶处试桩。试桩的方法通常有两种，第 1 种可称为常规试桩法，由得到的承载力扣除开挖面以上桩的侧摩阻力来估算桩的实际承载力。第2 种可称为套管试桩法，在基坑开挖深度范围内的桩侧加设套管，消除开挖范围内的桩侧摩阻力。

考虑到坑底土质与地下水等条件的限制，对于开挖卸荷下的桩基承载力静载试验的实现，可以采用锚桩法或荷载锚桩联合使用的方法进行，争取在坑底试桩。

3.2 自平衡检测方法

对于大开挖的基坑底试桩、坡地试桩以及水上试桩等桩基工程和大直径大吨位的桩，适合进行桩基自平衡静载检测方法。自平衡法的试验原理是将千斤顶( 荷载箱) 安设在桩底附近，通过油泵油路在地面加载，千斤顶( 荷载箱) 向上顶桩身的同时，向下压桩底，使桩的

摩阻力和端阻力互为反力，分别得到荷载－位移曲线，叠加后得到桩顶的承载力和位移关系的Q－s曲线。

3.3 桩身质量缺陷勘验

3. 3. 1 桩身钻孔取芯试验

钻芯法是一种微弱破损或局部破损的桩基检测方式，适合桩径较大的桩基检测。具体试验操作前，应设计钻芯法检测方案，掌握检测桩的桩长、桩径、混凝土设计强度等级、钢筋的布置以及持力层的情况等资料，以确定钻孔的深度、数目和位置。钻孔位置的确定，应避开桩体内钢筋，并尽量靠近用其他无损检测方法所确定的有缺陷的地方，以便试验对照验证，论证桩体缺陷与开挖的直接关系。3．3．2 钻芯孔内水下电视摄像

随着光学技术与数字技术的发展，钻芯孔内摄像技术被逐渐应用于桩基完整性的检测试验中，其既可以定性描述桩身混凝土状态，又可以对裂缝位置与缺陷状态进行一定的定量分析。采用桩身钻孔取芯法试验的桩基，为更直观地测试桩身断裂处的状态，对桩身混凝土的密实度及完整性进行分析和判断，宜进一步采用钻芯孔内摄像方法进行观测试验。对于深开挖工程，钻芯法与钻芯孔内水下电视摄像综合使用，从而对深大基坑开挖对桩基承载性状的影响进行科学评价。

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读后感想：深大基坑开挖由于坑底卸荷导致土体回弹隆起，将对已存在的坑底工程桩产生不可忽视的影响，导致桩基承载力削弱和竖向刚度下降，以及土体竖向卸荷对桩基产生向上的摩阻力，引起坑内桩身的受拉裂缝甚至拔断等问题。工程中，可以综合采用静载试验或自平衡试验、钻芯法试验以及钻芯孔内摄像等检测方法，测试基坑开挖卸荷对坑底桩基承载力与承载性状的影响，以指导工程实践与减少工程事故的发生。