朱皓
(廣西壯族自治區(qū)建筑工程質(zhì)量檢測中心 廣西南寧 530005)
自平衡檢測屬靜力試樁范疇,近年來在很多國家得以廣泛應(yīng)用,具有設(shè)備簡單、場地限制小、物料投入少、施工效率塊等優(yōu)勢,在復(fù)雜條件下的樁基試驗(yàn)檢測中十分適用。
某地鐵工程B、C標(biāo)段屬地面高架段,總長6km左右。其下部結(jié)構(gòu)為鉆孔摩擦樁,不僅數(shù)量較大,而且樁身長。尤其是工程標(biāo)志性建筑,其主塔基礎(chǔ)為65m長,直徑為1800mm的樁基,受力情況復(fù)雜。為切實(shí)滿足承載力方面的要求,項(xiàng)目建設(shè)單位與設(shè)計(jì)單位通過試樁對樁基的承載力進(jìn)行驗(yàn)證,以此確定最佳的樁長,最終為設(shè)計(jì)提供可靠參考依據(jù)。
自平衡檢測是豎向抗壓樁具體工作情況相近的檢測技術(shù)。其裝置為荷載箱,按樁基種類、尺寸、荷載等為依據(jù)進(jìn)行制作。樁身指定位置安裝荷載箱,在試驗(yàn)檢測過程中在地面實(shí)施加壓,伴隨壓力不斷增大,箱體將產(chǎn)生分離,通過樁身加載,對樁側(cè)與樁端的摩阻力進(jìn)行調(diào)整,到處于極限狀態(tài)為止。在荷載箱當(dāng)中,壓力使用壓力表進(jìn)行測定,而位移則用位移計(jì)進(jìn)行測定。得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)后,繪制荷載與位移的關(guān)系曲線,進(jìn)一步推斷出樁頂荷載和位移的關(guān)系曲線,以此確定極限承載力[1]。
2.2.1 加載裝置
采用有效行程為15cm的環(huán)形荷載箱,其加壓值可以達(dá)到60MPa,配置高壓油泵,加壓單位為0.4MPa。
2.2.2 位移傳感器
在樁基布置位移傳感器,其量程不能低于50mm,采用磁性表座將其與基準(zhǔn)鋼梁連接、固定,傳感器共布置8只。其中3只對向上位移進(jìn)行量測,3只對向下位移進(jìn)行量測,另外2只對樁頂?shù)南蛏衔灰七M(jìn)行量測。荷載箱上板和下板之間應(yīng)設(shè)置位移計(jì),對兩者的相對變位進(jìn)行測量。
2.2.3 應(yīng)力量測
樁身的軸力用應(yīng)變計(jì)進(jìn)行量測,主要設(shè)置在巖土分界處,以對稱的形式在樁身上布置4個(gè),取其平均值。此外,樁端還應(yīng)設(shè)置壓力計(jì),用于量測樁端的實(shí)際反力。
在檢測過程中,將荷載箱埋設(shè)到樁中,和鋼筋籠連接后設(shè)在平衡點(diǎn)處,同時(shí)將位移棒與油管同時(shí)引出至地面。在樁頂采用油泵給荷載箱持續(xù)充油,向荷載箱的內(nèi)腔不斷施加壓力,使荷載箱的頂、底部分離,分別產(chǎn)生上、下推力,調(diào)動樁側(cè)、樁端摩阻力予以維持加載[2]。
在自平衡檢測開始以后,荷載將在樁身軸線上傳遞。樁受到荷載后,未發(fā)生斷裂、離析與破損,則混凝土應(yīng)變將與鋼筋應(yīng)變相等,采用預(yù)先設(shè)置在莊重的應(yīng)變計(jì),則能測得不同荷載條件下的應(yīng)變,確定不同荷載條件下各樁截面的軸力、摩阻力及其與荷載、深度之間的關(guān)系,即傳遞規(guī)律。
2.5.1 加載
以較慢的速度持續(xù)加載。①成樁至試驗(yàn)間隙時(shí)間:樁身實(shí)際強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)規(guī)定應(yīng)達(dá)到15d以上;②因試樁噸位相對較大,所以每級加載取極限承載力的1/15,第一級為極限承載力的2/15,卸載的每級荷載按1/3控制;③在每級加載以后,每 5min、15min、30min、45min、60min 分別測量、讀取一次,之后即可按照30min的時(shí)間間隔進(jìn)行測讀。傳感器與計(jì)算機(jī)直接相連,由計(jì)算機(jī)對測讀進(jìn)行控制,并顯示出相應(yīng)的關(guān)系曲線[3]。
2.5.2 終止加載的條件
(1)當(dāng)實(shí)際位移量不少于40mm,且該級荷載對應(yīng)的下沉量不少于之前一級荷載實(shí)際下沉量5倍時(shí),停止加載。將停止加載時(shí)的前一級荷載作為樁基的極限荷載。
(2)當(dāng)實(shí)際位移量不少于40mm,且該級荷載施加后在24h內(nèi)保持穩(wěn)定時(shí),停止加載。將停止加載時(shí)的前一級荷載作為樁基的極限荷載。
(3)當(dāng)實(shí)際位移量在40mm以內(nèi),且荷載值不小于設(shè)計(jì)值與安全系數(shù)的乘積時(shí),停止加載,將該級荷載作為樁基的極限荷載。
2.5.3 卸載
(1)在卸載時(shí),必須分級進(jìn)行,一般分成五級。在卸完一級荷載后,應(yīng)對樁頂實(shí)際回彈量進(jìn)行檢測,具體的觀測方法和沉降觀測完全相同。在回彈量趨于穩(wěn)定后,對下一級荷載進(jìn)行卸除。
(2)在卸載至無荷載后,應(yīng)在最開始的0.5h以內(nèi),按15min的時(shí)間間隔進(jìn)行觀測。
本工程所選3處試樁的參數(shù)為:①1#試樁:樁徑為1.8m,采用C25混凝土,樁長為65m,預(yù)計(jì)加載值為33200kN,樁底和荷載箱之間的距離為22.0m,以粉質(zhì)黏土層為持力層;②2#試樁:樁徑為1.0m,采用C25混凝土,樁長為35m,預(yù)計(jì)加載值為9000kN,樁底和荷載箱之間的距離為14.5m,以粉細(xì)砂層為持力層;③3#試樁:樁徑為1.2m,采用C25混凝土,樁長為35m,預(yù)計(jì)加載值為10000kN,樁底和荷載箱之間的距離為14.74m,以粉土層為持力層[4]。
試樁檢測基本情況為:①1#試樁:混凝土強(qiáng)度、彈性模量分別為32.7MPa和 3.21×10.4MPa,終止加載級數(shù)與加載值分別為16級、18700kN;②2#試樁:混凝土強(qiáng)度、彈性模量分別為35.1MPa和2.97×10.4MPa,終止加載級數(shù)與加載值分別為18級、5320kN;③3#試樁:混凝土強(qiáng)度、彈性模量分別為26.1MPa和2.16×10.4MPa,終止加載級數(shù)與加載值分別為19級、6530kN[5]。
正式檢測前先用聲測法檢測樁身的完整性,從檢測結(jié)果可知,樁身質(zhì)量滿足要求,實(shí)測結(jié)果如表1所示。
表1 樁身聲測法檢測結(jié)果
試樁自平衡檢測分析結(jié)果為:①1#試樁:上、下部極限承載為17600kN,上部樁長、自重、修正系數(shù)分別為38.00m、1450kN、0.8,經(jīng)計(jì)算,其單樁豎向抗壓極限承載為37788kN;②2#試樁:上、下部極限承載為5320kN,上部樁長、自重、修正系數(shù)分別為 20.5m、241kN、0.8,經(jīng)計(jì)算,其單樁豎向抗壓極限承載為11319kN;③3#試樁:上、下部極限承載為6530kN,上部樁長、自重、修正系數(shù)分別為 20.26m、344kN、0.8,經(jīng)計(jì)算,其單樁豎向抗壓極限承載為14263kN[6]。
綜上所述,自平衡檢測為合理可行且經(jīng)濟(jì)有效的檢測技術(shù),在大直徑、深樁基中尤為適用,相較于傳統(tǒng)檢測方法,既省時(shí)、省力,又經(jīng)濟(jì)、可靠,檢測結(jié)果滿足精度要求。本工程通過對自平衡檢測的合理應(yīng)用,取得理想成效,為設(shè)計(jì)方案的選定提供了必要的參考依據(jù)。
[1]劉炳才.自平衡法在超大直徑超深工程樁檢測中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(5):206~207.
[2]劉曰偉,劉金亭,李勇.自平衡測試技術(shù)在大直徑嵌巖樁工程中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展,2013(10):20~21.
[3]魏亮,陳飛.自平衡法在大直徑大噸位樁基檢測中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究,2014(12):21~22.
[4]劉國強(qiáng),王亞堃,胡德功,等.青島海灣大橋大直徑深嵌巖樁承載特性試驗(yàn)分析[J].路基工程,2011(6):73~76.
[5]龔成中,何春林,戴國亮.大直徑深嵌巖樁的承載特性與樁長設(shè)計(jì)研究[J].路基工程,2011(2):14~16.
[6]何春林,龔成中.大直徑深嵌巖樁兩種原位試驗(yàn)方法對比分析[J].公路,2012(12):7~11.