摘要：本文主要针对现下建筑地基基础施工中的沉降控制工作，通过某工程桩基础试验项目，来对桩身压力、基底压力、桩基沉降速度等情况进行准确的测定和评估，并结合具体试验结果，提出一些有效的优化措施，以便为加强桩基础施工质量，保证其桩基础沉降的稳定性，提供准确的参考依据。
关键词：沉降控制；桩基础试验；研究分析；优化建议
在现下建筑地基基础设计施工中，沉降控制工作最为重要，合理的沉降控制，不仅可以提升整个建筑项目的施工质量和应用功能，而且还能保障其长期运行使用的安全性和稳定性。而目前，大多数施工单位在控制地基基础沉降时，都会采用桩基加固技术来进行，因此，为了确保这种沉降控制方式的可行性和实效性，要通过一定的桩基础试验来进行科学论证，这样才能保证建筑地基处理施工质量，从而在降低工程造价成本的基础上，帮助相关施工单位获得良好的经济效益和社会效益。
1.桩基础试验项目概况
1.1试验场地条件及土层参数
某桩基础试验项目位于广州市白云区一栋23层的高层建筑物，经过相关施工技术人员的提前勘测，获取了详细的现场土层物理力学参数如表1所示；场地地层剖面图如图1所示；地下水位情况位于地表以下5.7m处。
表1
图1
1.2试验内容
该项目试验设计，共分为四大步骤，即载荷板试验、单桩静载试验、6d桩基础试验和天然地基试验。这几个实验过程必须按照严格的规范顺序来进行。
首先，要进行载荷板试验，可采用面积为0.5m2的方形载荷板持力层，即表一中2层砂质粉土，所测天然地基承载力特征值为150kPa；其次，进行单桩静载试验，可选择桩长5m、桩径150mm的桩端持力层，即表一中4层砂质粉土为试验目标，利用30型地质钻冲设备进行钻孔，并灌入水灰比为0.5的水泥浆，插入直径89 mm、壁厚2.75 mm的钢管，这样根据其最后成型的养护成桩进行测量，单桩承载力特征值为70kN；再次，进行 6d桩基础试验，选取桩数为n =
4 x4、桩间距为6d、承台尺寸为3.15m x 3.15m x 1m、承台混凝土强度等级为C30、埋深0.7m的复合桩为测量对象，按照国家相应的建筑桩基技术规范，测得该复合桩基础承载力特征值为1750kN、承台效应系数ηe=0.44、取特征值的2倍即获得桩的极限荷载分级加载参数为3500kN；最后，天然地基试验，所选的试验目标的承台尺寸、埋深等可以按照6d桩基础试验目标为基准，通过试验可知，该测量目标的天然地基承载力特征值为150kPa，若是按照国家所规定的建筑地基基础设计规范，可以将300kP作为极限荷载分级加载参数。
1.3试验装置与试验方法
该桩基试验项目所设计的反力装置，主要以混凝土配重块为主，并采用千斤顶分级加载方式以及预估极限荷载值为1/10的慢速维持荷载试验法，以加载一小时为准，按照时间间隔5、15、30、45、60min的顺序获得相应的桩顶沉降量，并在之后的每30min分钟内测读一次，直至1h内无超过0.1 mm沉降量的事件发生，则可证明该项目桩基础沉降稳定。如若在加载过程中，出现某级荷载下沉降量超过前级荷载沉降量，且在一天内沉降量变化十分明显，这种情况下就要立即停止加载。
2.试验结果
2.1单桩和6d桩基础桩身压力对比分析
对于6d桩基础而言，其沉降控制一般是由桩身和桩端土层的收缩反应来决定的，因为承台的关系，所以桩间土压缩和桩身压缩基本相同，但是在收缩过程中，桩身压力也会受桩身轴力衰减所影响，即桩身轴力衰减越快，桩身压力就越小。而桩身轴力的衰减会随着桩侧摩阻力的发挥而发生相应的改变，具体可以通过图2单桩桩身压力和图36d桩基础桩身压力的对比情况来进行分析。
图2 图3
从图2、图3可知，在同样工作荷载作用下，单桩桩身压力衰减速度要低于6d桩基础桩身压力，这种情况主要是因为桩间土在承台的作用下所产生的收缩反应所致，且由于桩间土的压缩，现场土质也会得到有效的改善，就连桩侧摩阻也会随着桩间土剪、压变形的增大而逐渐升高。相反，若是桩身内力沿长度方向衰减过快，则6d桩基础的桩身压力就会低于单桩桩身压力。
2.2基底压力对比分析
2.2.1荷载水平下基底压力对比
从图4-6d桩基基础承台剖面基底压力图以及图5-天然地基剖面基底压力图可以看出，6d桩基础承台的基底压力分布形态有别于天然地基桩基础承台，当其荷载参数超过承载力特征值2100kN时，桩基承台外围和中间部位的基底压力就会随着桩间土的收缩而出现较大的差异；相对，若荷载水平低于1750kN时，桩基承台外围和中间部位的基底压力就会符合国家相应的规范基准，即71kPa。而天然地基剖面基底压力则比较平稳，如若加载到150kPa时，其沉降量就会高于6d桩基础承台1750kN荷载水平下的沉降量。
图4 图5
2.2.2相同沉降情况下基底压力对比
图6为天然地基和6d桩基础沉降与基底压力曲线对比图，从图中可以看出：当沉降量较小于10mm时，天然地基基底压力会高于桩基础基底压力；当沉降量位于10-20 mm范围内时，天然地基基底压力会与桩基础基底压力保持一致；当沉降量大于20 mm基准数值时，天然地基承载力会随着沉降速度的加快而逐渐升高，而桩基础桩间土承载力则处于平稳状态；当处在相同沉降条件下时，则桩间土承载力会与天然地基承载力保持一致。
图6
2.3沉降特征对比分析
图7为6d桩基础桩间土在不同荷载水平条件下的土层沉降图、图8为天然地基在不同荷载水平下的土层沉降图。从图7可以看出，当桩基沉降数值高于15 mm时，桩端下部土体会发生相应的收缩反应；若桩基沉降数值从上到下呈逐渐缩小状态时，则桩身范围内存在压缩反应就会越大，例如，桩基沉降量为10 mm，其桩身部分压缩反应就会使之降到8m；而桩基沉降量为25 mm时，桩身范围压缩反应就会使之降到17mm。另外，当6d桩基础荷载数值接近极限荷载数值时，其桩基沉降量就会随之加大，桩顶近承台部分桩间土压缩反应也会变得越来越明显。而从图8可得知，天然地基主要压缩层深度约为0.5B，当地基承载力达到150kPa时，主要压缩层会升至1B范围内，这时桩基的压缩沉降值就会约占整个压缩层的85％左右。
图7 图8
结论
本文通过对广州市白云区一栋23层的高层建筑物模型进行桩基试验，可以得知：
第一，当6d桩基础桩身压力衰减速度快于单桩桩身压力时，6d桩基压缩量就会小于单桩桩身压缩量；
第二，当承台不同断面的基底压力分布形态为中间小两边大的马鞍形状时，即使处在同一沉降数值下，桩间土承载力发挥值也会与天然地基承载力特征值相一致；
第三，当相同工作荷载条件下，6d桩基础压缩深度为0.5B时，天然地基压缩深度会升至1.5B；
第四，当相同工作荷载条件下，6d桩基础的沉降量与相应单桩沉降量和天然地基沉降量叠加在一起时，6d桩基础群桩效应会低于其它两个桩基础群桩效应，并且其桩基础承载力特征值和沉降量可直接通过天然地基载荷板试验及单桩静载荷试验来进行评估。
参考文献：
[1]刘金丹，赵铁兵.软土中群桩承载变形特性与减沉复合6d桩基础设计计算[D]岩土工程学报，2017，01：141 -145
[2]李向东.竖向荷载下桩身压缩和桩基沉降变形研究[D]中国建筑科学研究院，2017，08：123-126
论文作者:赵景乐
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
标签：荷载论文; 桩基础论文; 桩基论文; 基底论文; 压力论文; 地基论文; 就会论文; 《基层建设》2018年第22期论文;