張自安 伍志珍

摘要：以硃山湖北路西延伸段橋梁工程為例，對(duì)自平衡法樁基靜載試驗(yàn)在水下大樁徑樁基工程檢測(cè)中應(yīng)用的實(shí)施方案、質(zhì)量控制、結(jié)果分析、前景應(yīng)用進(jìn)行了探索和實(shí)踐，并取得了良好的試驗(yàn)結(jié)果，為今后在水上試樁，坡地試樁，基坑底試樁，狹窄場(chǎng)地試樁積累了經(jīng)驗(yàn)。

Abstract： Taking the project of west extension of Zhu Shan Hubei Road as an example， this paper explores and practices the implementation scheme， quality control， result analysis and prospect application of static load test of pile foundation with self-balanced method in the detection of underwater large diameter pile foundation. Good test results have been obtained， which has accumulated experience for future testing piles on water， on slope， on the bottom of foundation pit and on narrow site.

關(guān)鍵詞：自平衡法；樁基檢測(cè)；實(shí)施方案；施工

Key words： self-balanced method；pile foundation testing；implementation scheme；construction

中圖分類(lèi)號(hào)：TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）10-0123-03

1 工程概況

硃山湖北路西延伸段位于硃山湖北岸，平行于硃山湖大道，連接軍山第一大道與楓樹(shù)南街，沿線湖岸均為規(guī)劃用地，設(shè)計(jì)道路主線長(zhǎng)3129.326m，其中橋梁長(zhǎng)676.6m，道路紅線寬為30m，橋梁寬度為27m。橋梁共三座，硃山湖一橋（20+8×30+20）m，中心樁號(hào)為K1+312；硃山湖二橋（20+6×30+20）m，中心樁號(hào)為K1+897；硃山湖三橋（20+4×30+20）m，中心樁號(hào)為K2+437。橋臺(tái)基礎(chǔ)采用直徑為1.5m的鉆孔灌注樁，單樁頂承載力容許值9000kN。

硃山湖橋梁工程屬于水上橋梁，施工樁基采用鉆孔灌注樁工藝，基礎(chǔ)均采用2根？準(zhǔn)1.5m的單排樁。由于大部分施工過(guò)程，材料運(yùn)輸及堆放，人員活動(dòng)均是在主棧橋和支棧橋上完成的，本身就面臨著施工場(chǎng)地狹小，人員流通大，交叉施工繁多等諸多問(wèn)題。在這樣復(fù)雜的施工環(huán)境下，樁基自身面臨著樁徑大，樁長(zhǎng)較長(zhǎng)以及水上施工等問(wèn)題，因此，自平衡法靜載試驗(yàn)是較好的一種選擇。

2 原理及實(shí)施方案

2.1 試驗(yàn)原理

自平衡法樁基靜載試驗(yàn)是在樁身平衡點(diǎn)位置安設(shè)荷載箱，沿垂直方向加載，即可同時(shí)測(cè)得荷載箱上、下部各自承載力。其主要裝置是一種經(jīng)特別設(shè)計(jì)可用于加載的荷載箱，它主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四部分組成；頂、蓋的外徑略小于樁的外徑，在頂、底蓋上布置位移棒；將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后，即可澆筑混凝土成樁。荷載箱上部樁身的摩擦力與下部樁身的摩擦力及端阻力平衡來(lái)維持加載，根據(jù)向上向下Q——S、S——lgt和S——lgQ曲線來(lái)確定樁承載力。

2.2 實(shí)施方案

總體施工流程：

①樁基鉆進(jìn)成孔。綁扎和焊接鋼筋籠，位移管、聲測(cè)管連接用套筒圍焊。②嚴(yán)格按試樁圖紙確定鋼筋應(yīng)變計(jì)在主筋上的位置，鋼筋應(yīng)變計(jì)宜焊接于主筋上。③荷載箱立放在場(chǎng)地上，鋼筋籠所有主筋與荷載箱外緣圍焊，并確保鋼筋籠與荷載箱起吊時(shí)不會(huì)脫離，保證鋼筋籠與荷載箱在同一水平線上，再點(diǎn)焊喇叭筋，喇叭筋上端與主筋，下端與內(nèi)圓邊緣點(diǎn)焊，保證荷載箱水平度小于1%。④下鋼筋籠并澆筑混凝土。⑤布置平衡梁（基準(zhǔn)梁），采用I32A工字鋼，跨度為8m，安置在試樁上側(cè)，用于固定磁性表座；一端鉸接固定，一端自由支撐。⑥搭設(shè)防風(fēng)蓬架（保護(hù)罩），確保測(cè)試時(shí)儀表不受外界環(huán)境的影響。⑦加載檢查樁基承載力。

2.3 操作要點(diǎn)

2.3.1 試樁基準(zhǔn)梁和防風(fēng)棚搭設(shè)

每次試驗(yàn)前需要布置平衡梁（基準(zhǔn)梁），采用I32a工字鋼，跨度為8m，安置在試樁上側(cè)，用于固定磁性表座；一端鉸接固定，一端自由支撐?；鶞?zhǔn)樁作為基準(zhǔn)梁的支承點(diǎn)，須在樁側(cè)打入槽鋼，打入土中深度2m（可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整），確保其穩(wěn)定，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。為盡量減少試樁時(shí)外部因素的影響，須搭設(shè)防風(fēng)蓬架（保護(hù)罩），確保測(cè)試時(shí)儀表不受外界環(huán)境的影響。

2.3.2 注意事項(xiàng)

①成孔時(shí)施工單位應(yīng)進(jìn)行樁位偏差、樁徑、孔深、樁孔傾斜率、孔底沉淀土厚度的檢查。綁扎和焊接鋼筋籠，位移管、聲測(cè)管連接用套筒圍焊，確保護(hù)管不滲泥漿，與鋼筋籠綁扎成整體。

②焊接過(guò)程中注意保護(hù)應(yīng)變計(jì)導(dǎo)線，穿過(guò)荷載箱預(yù)留孔時(shí)，預(yù)留25cm左右的導(dǎo)線于預(yù)留孔內(nèi)。

③試樁混凝土標(biāo)高同工程樁，導(dǎo)管通過(guò)荷載箱到達(dá)樁端澆搗混凝土，當(dāng)混凝土接近荷載箱時(shí)，拔導(dǎo)管速度應(yīng)放慢，當(dāng)荷載箱上部混凝土大于2.5m時(shí)導(dǎo)管底端方可拔過(guò)荷載箱，澆混凝土至設(shè)計(jì)樁頂；荷載箱下部混凝土坍落度宜大于200mm，便于混凝土在荷載箱處上翻。

④埋完荷載箱，保護(hù)油管及鋼管封頭（用鋼板焊，防止水泥漿漏入）。

⑤灌注混凝土?xí)r，要求制作一定量的混凝土試塊，待測(cè)試時(shí)作混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)。

⑥測(cè)試期間應(yīng)保證不間斷供電（380V、220V兩種電源），試樁周?chē)?0m內(nèi)不得有較大的振動(dòng)。

⑦基準(zhǔn)樁作為基準(zhǔn)梁的支承點(diǎn)，須在樁側(cè)打入槽鋼，打入土中深度2m（可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整），確保其穩(wěn)定。（基準(zhǔn)系統(tǒng)的搭設(shè)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整）

3 加載檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析

3.1 加載檢測(cè)

3.1.1 荷載箱位置確定

1-1#基樁，埋設(shè)一個(gè)荷載箱。根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果以及灌注樁施工的方便，建議荷載箱位置距樁底約3.5m處。

6-2#基樁，埋設(shè)一個(gè)荷載箱。根據(jù)表2計(jì)算結(jié)果以及灌注樁施工的方便，建議荷載箱位置距樁底約0.8m處。

3.1.2 加、卸載分級(jí)

工程樁加載分10級(jí)進(jìn)行，卸載分5級(jí)進(jìn)行。

3.1.3 測(cè)試順序

成樁后15天進(jìn)行測(cè)試。

3.1.4 觀測(cè)程序

①加載量測(cè)： 每級(jí)加載后在第1h內(nèi)應(yīng)在5、15、30、45、60min測(cè)讀一次，以后每隔30min測(cè)讀一次。電子位移傳感器連接到電腦，直接由電腦控制測(cè)讀，同時(shí)在電腦屏幕上顯示Q—s曲線、s—lgt曲線和s—lgQ曲線。

②卸載量測(cè)：每級(jí)荷載卸載后，應(yīng)觀測(cè)樁頂?shù)幕貜椓浚^測(cè)辦法與加載相同。卸載到零后，至少在2h內(nèi)每30min觀測(cè)一次。

③穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：

每級(jí)加載下沉量，在最后30min不大于0.1mm時(shí)即可認(rèn)為穩(wěn)定。

④終止加載條件：

1）位移量大于或等于40mm，本級(jí)荷載的位移量大于或等于前一級(jí)荷載的位移量的5倍時(shí)，加載即可終止。取此終止時(shí)荷載小一級(jí)的荷載為極限荷載。

2）總位移量大于或等于40mm，本級(jí)荷載加上后24h未達(dá)穩(wěn)定，加載即可終止。取此終止時(shí)荷載小一級(jí)的荷載為極限荷載。

3）總位移量小于40mm，但荷載已達(dá)到壓力箱極限或位移達(dá)到荷載箱行程，加載即可終止，取此最大加載值荷載為極限荷載。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、整理

3.2.1 單樁極限承載力判斷標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)測(cè)荷載箱向上（Q+—s+）、向下（Q-—s-）兩條曲線，根據(jù)位移協(xié)調(diào)原則，轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)樁頂Q—s曲線，如圖4所示，根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000），判斷試樁極限承載力。

3.2.2 數(shù)據(jù)整理

①硃山湖二橋。

二橋6-2#、樁基分別于2015年9月25日完成混凝土澆筑工作，施工過(guò)程正常；2015年10月26日對(duì)該樁機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，試樁加載至第10級(jí)2×9402kN，向上、向下位移較小，但已達(dá)到要求最大加載值，故停止加載。檢查結(jié)果見(jiàn)表3。

檢查結(jié)論：本次實(shí)測(cè)6-2#樁單樁抗壓極限承載力不小于18804kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為9402kN，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

②硃山湖一橋。

一橋1-1#、樁基分別于2015年10月12日完成混凝土澆筑工作，施工過(guò)程正常；2015年11月03日對(duì)該樁機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，試樁加載至第10級(jí)2×9196kN，向上、向下位移較小，但已達(dá)到要求最大加載值，故停止加載。檢查結(jié)果見(jiàn)表4。

檢查結(jié)論：本次實(shí)測(cè)1-1#樁單樁抗壓極限承載力不小于18392kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為9196kN，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

自平衡法靜載實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)新興的樁基承載力檢測(cè)方法，是我們了解新技術(shù)的一個(gè)窗口。適用于面臨著場(chǎng)地限制或運(yùn)輸物料困難，特別是其樁基屬于大直徑、大噸位水下樁，試樁仍然可以作為工程樁使用，有很高的經(jīng)濟(jì)效益。

目前我國(guó)的各項(xiàng)工程所遇到的場(chǎng)地情況越來(lái)越復(fù)雜，這種新興的檢測(cè)方式將成水上試樁，坡地試樁，基坑底試樁，狹窄場(chǎng)地試樁，斜樁，嵌巖樁，抗拔樁等施工一種很好的選擇，推廣應(yīng)用前景良好。

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