上海山南勘测设计有限公司 上海 200000
摘要：本文结合济阳路钢管桩施工后静载荷试验案例，通过对柴油锤锤击施工与ICE免共振技术沉桩后对该工程桩进行静载荷对比试验，分析了影响试验各种因素，同时也探讨了承载力不足给各方带来的不利影响，结果表明：在28D休止期条件下ICE沉桩未能完全恢复桩周土承载力及同一条件下ICE沉桩承载力明显低于柴油锤施工试桩承载力。
关键词：ICE；免共振；钢管桩；单桩承载力；岩土力学参数
前言
ICE免共振技术沉桩工艺是近年来兴起的一种钢管桩施工工艺，因其施工时对周边环境无噪声污染被广泛使用。免共振打桩法不置换土地，也消除了膨润土的使用，减少了开挖到最低限度的土壤量，每节桩焊缝处进行探伤检测。单桩承载力检测是衡量工程桩是否满足设计要求的重要指标，而桩基静载试验是最直接最准确的承载力检测方法，能为设计提供依据。
1 试验场地条件概况
拟建场地地貌类型为滨海平原地貌类型，场地地势略有起伏。地基土为第四纪全新世Q34～晚更新世Q13的沉积层，主要由填土、粉（砂）性土、淤泥质土、黏性土组成。根据地基土沉积年代、成因类型及物理力学性质差异，将场地沿线100.23m深度范围内土层划分为8个主要层次，其中①、③、⑤、⑦层分别根据各自的土层特性分为若干亚层及次亚层。本工程区域均为古河道沉积区。本工程采用钢管桩与钻孔灌注桩，钢管桩：Φ700、桩长55m-65m、持力层⑦2-2灰黄～灰色粉砂，本工程采用ICE70RF免共振锤施工，锤由最大起重量可达400吨重的移动设备吊起。工程桩是由一些直径700mm，长16m的钢护筒焊接而成。
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图1-1部分桩位图 图1-2对比试桩桩位布置图
2 静载试验检测原理
单桩竖向抗压静载荷试验是指在桩顶部逐级施加竖向压力，观测桩顶部随时间产生的沉降，以确定相应的单桩竖向承载力的试验方法。
试验目的：确定单桩竖向抗压/抗拔极限承载力；判定竖向抗压/抗拔承载力是否满足设计要求；本方法示意图如下：
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图2-1竖向抗压静载荷试验安装示意图（锚桩法、工字型）
3 试验准备及要求
3.1 试验仪器
3.1.1 荷载测量
静载试验千斤顶施加荷载，荷载测量通过并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。
3.1.2 位移测量
1）基准梁应具有足够的刚度，采用工字钢。一端固定在基准桩上，另一端应可沿基准梁方向水平移动。
2）基准桩的设置满足以下条件：基准桩不动；没有被触碰的危险；附近没有振源；不受直射阳光与风雨等干扰；不受试桩下沉的影响。
3）位移量测装置为电测位移传感器，检测仪器采用计算机配合一套RS-JYC型静载自动测试系统及插件。
3.1.3 反力装置
本试验采用锚桩反力装置，荷载装置由钢梁、锚桩、基准桩、液压千斤顶、自动检测记录系统等组成。
3.2 加、卸载分级
本次试桩每级荷载增量先按预估极限承载力的十分之一确定，依据设计要求加载至预估极限承载力或地基破坏。第一级荷载为分级荷载的两倍，卸载量为加载量的两倍。
3.3 观测时间
加载：每次加载后测读采样时间为：5、15、30、45、60min测读试验桩、锚桩位移变形量，以后每隔30min测读采样一次，直至桩顶沉降量达到相对稳定标准，且测读时间不小于两小时，方可进行下一级加载。
卸载：每级卸载后测读60min，按5、15、30、60min进行采样，即可卸下一级荷载。荷载卸至零时的测读采样时间为：5、15、30、60、90、120、150、180min。
3.4 慢速法沉降相对稳定标准
在某级荷载作用下，60min内对应的沉降量小于0.1mm，并连续出现两次，可定为该级沉降达到稳定。
3.5 加载终止条件
抗压试验当出现下列情况之一时，可终止加载：
1）达到设计要求的最大加载量且沉降达到稳定；
2）桩身、桩顶出现明显破坏现象；
3）试桩在某级荷载作用下的沉降量大于前一级荷载沉降量的5倍；
4）试桩在某级荷载作用下的沉降量大于前一级的2倍，且经24小时尚未稳定；
5）当荷载－沉降曲线呈缓变形时应按总沉降量控制：桩长小于、等于40m，总沉降量宜按60～80mm控制；桩长大于40m时，可根据具体要求控制100mm以上；
4 数据分析方法
现场采集回来的数据经过U盘转存至电脑后，通过软件计算分析就可以得出该工程单桩竖向抗压承载力极限值，
4.1单桩极限承载力确定
4.1.1 单桩竖向抗压极限承载力可按下列方法综合分析确定：
1）根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q-s曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。
2）根据沉降随时间变化的特征确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。
3）出现“某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准”情况，取前一级荷载值。
4）对于缓变型Q-s曲线可根据沉降量确定，宜取s＝40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；钢桩宜取s＝100mm对应的荷载为极限承载力，当桩长超过40m时，桩长每增加10m沉降量相应增加10mm。
4.2 实测曲线分析
4.2.1、试桩承载力低于预期
（一）2018年7月30日桩周土体龄期达到28D后第一次对ICE沉桩钢管桩TY1#试桩进行静载荷试验，设计要求8000kN，结果在加载至6400kN时沉降急剧加大，最终破坏，单桩竖向抗压极限承载力取值5600kN，见如下
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表4-1 ICE沉桩TY1#试桩结果汇总表 图4-1 ICE沉桩TY1#试桩曲线结果汇总图
（二）由于受第一次静载检测承载力结果与预期相差较大的影响，甲方召集相关单位进行探讨会议，大家表示对此结果不可思议，施工单位解释说他施工没有任何问题，勘察单位也表示勘察也没有问题，最后甲方决定在该试桩周围重新打孔勘察，勘察结果与之前一样，最后设计说该试桩28D后再次对该试桩进行静载试验，结果如下：
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表4-2 ICE沉桩TY1#试桩复测结果汇总表 图4-2 ICE沉桩TY1#试桩复测结果汇总图
第一次检测后41天后对该试桩进行第二次测试，结果发现该试桩结果与第一次结果没有太大提高，由于本次分级为半级加载，依照规范标准判定最终承载力为6000kN
4.2.2、两种施工工艺对比试验
由于实测承载力大大低于设计承载力，接下来设计对ICE沉桩表示担忧，笔者随即向甲方提出进行对比试验的方案，经过甲方与设计多次开会讨论后决定对ICE施工工艺进行对比，在ICE沉桩旁边十来米的地方用柴油锤施工另一根试桩检测其承载力以作比对，试验后结果如下：
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表4-3 ICE沉桩休止期28天后静载试验汇总表 图4-3 ICE沉桩休止期28天后静载试验汇总图
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表4-4 柴油锤施工休止期28天后静载试验汇总表 图4-4柴油锤施工休止期28天后静载试验汇总图
通过试验我们发现 ICE沉桩休止期28天后静载实测极限承载力为6500kN，而柴油锤施工试桩实测承载力不低于7500kN，ICE沉桩承载力低于柴油锤施工试桩承载力。
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表4-5 ICE沉桩第一次试验结束后 图4-5 ICE沉桩第一次试验结束后
28天静载试验汇总表 28天静载试验汇总图
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图4-6 柴油锤施工第一次试验结束后 图4-6 柴油锤施工第一次试验结束后
28天静载试验汇总表 28天静载试验汇总图
通过第二次试验我们发现 ICE沉桩第一次试验结束后28天静载试验实测极限承载力为6500kN，而柴油锤施工第一次试验结束后28天静载试验实测承载力不低于9500kN，ICE沉桩承载力明显低于柴油锤施工试桩承载力。
5 试验难点及解决措施
5.1 经过济阳路工程检测后，最棘手的问题总结如下：ICE沉桩试桩承载力比预期的要低，有时甚至达不到设计要求，桩周土体恢复时间较慢，给后期带来很多不确定性。
5.2 笔者通过整理该工程数据后，给甲方和设计提供了一些建议，最后设计决定，在现行条件下，第一，对已施工完成的部分桩进行锚杆桩加固提高承台的整体承载力，第二，对后期施工的ICE沉桩工程桩适当提供一个修正系数，有必要的前提下可以适当增加工程桩数量，最后圆满保证了该工程的验收。
6 结论
通过对本工程静载对比试验，分析得出，28D休止期条件下ICE沉桩未能完全恢复桩周土承载力，桩周土体恢复周期应适当加长；
在同一地质条件，同一桩型，同一施工队伍，28D休止期条件下ICE沉桩承载力明显低于柴油锤施工试桩承载力。
参考文献：
[1]DGJ08－11-2010.地基基础设计规范[S].
[2]DG/TJ08－2042-2008.建设工程检测管理规程[S].
[3]JGJ106-2014.国家规范建筑基桩检测技术规范[S].
[4]DG/TJ08-218-2017.建筑地基与基桩检测技术规程[S].
[5]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].
撰写日期：2020-5