單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)操作方法及結(jié)果分析

張興長

（中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 710065）

單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)操作方法及結(jié)果分析

張興長

（中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 710065）

文章通過對(duì)安平特大橋墩臺(tái)基礎(chǔ)單樁豎向靜載試驗(yàn)，表述了試驗(yàn)反力裝置的受力計(jì)算及設(shè)計(jì)方法。在試驗(yàn)分級(jí)加載過程中采用靜力載荷測(cè)試儀自動(dòng)控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，大大降低了人工采集數(shù)據(jù)的誤差，為試驗(yàn)結(jié)果分析提供可靠的基礎(chǔ)資料。采用該試驗(yàn)方法安全快捷，能準(zhǔn)確判斷試樁承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。

豎向抗壓；反力裝置；數(shù)據(jù)采集

（一）概述

1.工程概況

安平特大橋位于新建京滬高速鐵路土建工程JHTJ-3標(biāo)段北京至徐州段橋鄒城市境內(nèi)。為32～32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，本橋全長1502.18m。本橋基礎(chǔ)1#～5#、11#、12#橋墩和京方橋臺(tái)為鉆孔樁基礎(chǔ)，其他為明挖基礎(chǔ)。橋址范圍內(nèi)地層上部覆蓋層為新生界第四系洪、坡、殘積以及沖積、湖積層，主要巖性為粉質(zhì)黏土、砂類土等，下伏基巖為斜長花崗巖。橋址區(qū)沿線地下水水位埋深較深，一般埋深大于10m，局部地段3～5m。

2.設(shè)計(jì)概況

按設(shè)計(jì)要求對(duì)本橋3#墩基礎(chǔ)灌注樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)，試驗(yàn)樁為2#樁，其平面布置及設(shè)計(jì)參數(shù)分別見圖1、表1。

圖1 試樁及錨樁平面布置示意圖

表1 2#樁主要設(shè)計(jì)參數(shù)表

（二）單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)操作方法

1.錨樁設(shè)計(jì)

采用三根錨樁加一側(cè)配重方案，三根錨樁分別借用 1#、3#、6#工程樁，錨樁的配筋數(shù)量和直徑均根據(jù)設(shè)計(jì)抗拔反力進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算、加強(qiáng)。一側(cè)配重=單樁豎向抗壓承載力試驗(yàn)值*安全系數(shù)/4=4593*1.3/4=1493KN。

（1）錨樁主筋強(qiáng)度校核

錨樁主筋受力驗(yàn)算公式：?jiǎn)胃^樁主筋應(yīng)力=（單樁豎向抗壓承載力試驗(yàn)值-配重）*安全系數(shù)/（錨樁數(shù)量*主筋截面積*主筋數(shù)量）

錨樁設(shè)計(jì)主筋為16Φ20，本次試樁要求錨樁主筋最大應(yīng)力為：σ=4593000*1.3/(4*3.14159*102*16) =297N/mm2

主筋采用HRB335，鋼筋的極限應(yīng)力取300N/mm2。

設(shè)備自重可作為儲(chǔ)備考慮，主筋強(qiáng)度滿足要求。

（2）錨樁抗拔力計(jì)算

錨樁抗拔側(cè)阻力按下式計(jì)算：

式中ukT——基樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；iu——樁身周長，對(duì)于等直徑樁取du= ；sikq——樁側(cè)表面第i層土的抗壓極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，查《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94080505）表5.3.5-1極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值取值；iλ——抗拔系數(shù)，查《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94080505）表5.4.6-2取值。

計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 錨樁側(cè)阻力計(jì)算表

從計(jì)算表中，3根錨樁的極限抗拔力為：2291*3=6873kN

安全系數(shù)f=(6873+1493)/4593=1.82

滿足反力不小于最大試驗(yàn)荷載的 1.3倍的低限。另外設(shè)備自重可作為儲(chǔ)備考慮。因而，錨樁設(shè)計(jì)是能滿足要求的。

根據(jù)上述計(jì)算，最終確定錨樁施工為：錨樁樁徑Φ1000,樁長17m；鋼筋籠主筋采用原設(shè)計(jì)主筋16Φ20(通長，出露樁頂1500cm)，加勁筋Φ20＠2000，承臺(tái)底以下3m范圍內(nèi)箍筋加強(qiáng)，繞筋加強(qiáng)段φ10＠100，非加強(qiáng)段φ10＠200。錨樁樁頂高程為117.465m，樁底高程為100.465m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，錨樁數(shù)量共3根。一側(cè)配重為1500KN鋼筋。

2.試驗(yàn)平臺(tái)處理

樁基施工完成后，開挖承臺(tái)基礎(chǔ)時(shí)同時(shí)開挖配重放置平臺(tái)，按設(shè)計(jì)樁頂高程鑿除樁頭后，澆筑15cm厚C20混凝土墊層。試驗(yàn)平臺(tái)布置見圖3。

3.試樁處理

單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)的受檢樁進(jìn)行了樁頭加固處理（見圖4），具體操作如下：

a.試樁先鑿掉樁頂部的破碎層和軟弱混凝土，鑿除后使樁頭頂面平整。

b.樁頭主筋全部直通至樁頂混凝土保護(hù)層之下，并使主筋保持在同一高度上。

c.距樁頂1.5m（1.5倍樁徑）范圍采用5mm厚鋼板圍裹，樁頂設(shè)置50×50mmф10鋼筋網(wǎng)片3層，間距100mm。用強(qiáng)度C40混凝土（樁頭混凝土強(qiáng)度宜比樁身混凝土提高1～2級(jí)，且不得低于C35）將其澆灌成一體，并將樁頭抹平。

圖4 試樁樁頭配筋示意圖

4.試驗(yàn)加載裝置

本次試驗(yàn)使用了錨樁+配重+橫梁反力裝置，反力裝置采用25t汽車吊吊裝。其裝配及附件詳見圖5。

圖5 反力裝置裝配圖

試驗(yàn)加載時(shí)，通過錨樁、配重、橫梁聯(lián)合裝置提供反力，用油壓千斤頂在承壓板上逐級(jí)加壓，用位移傳感器（在樁的兩個(gè)正交直徑方向?qū)ΨQ安裝的 4個(gè)位移傳感器）測(cè)讀每級(jí)荷載的沉降量。加載、補(bǔ)壓、控載、判穩(wěn)及測(cè)讀記錄沉降量的全部工作均由RS-JYB（或JCQ-503A或JCQ-503B或JK-Ⅲ）型靜力載荷測(cè)試儀自動(dòng)控制完成。

圖6 試驗(yàn)裝置示意圖

5.試驗(yàn)加載方法

單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，加載分 9級(jí)進(jìn)行，其中第一級(jí)取分級(jí)荷載的 2倍，后采用逐級(jí)等量加載，等量荷載為最大加載量的1/10。卸載分5級(jí)進(jìn)行，每級(jí)卸載量取加載時(shí)分級(jí)荷載的2倍。具體加載、卸載量見表3。

表3 靜載試驗(yàn)主要技術(shù)參數(shù)

每級(jí)荷載施加后按第5、15、30、45、60min測(cè)讀樁頂沉降量，以后每隔 30min讀一次。每一小時(shí)內(nèi)的樁頂沉降量不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（從分級(jí)荷載施加后第30min 開始，按1.5h連續(xù)三次每30min 的沉降觀測(cè)值計(jì)算），即可加下一級(jí)荷載。

卸載時(shí)，每級(jí)荷載維持1h，按第15、30、60min測(cè)讀樁頂沉降量后，即可卸下一級(jí)荷載。卸載至零后，測(cè)讀樁頂殘余沉降量，維持時(shí)間為 3h，測(cè)讀時(shí)間為第 15、30min，以后每隔30min測(cè)讀1次。

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，可終止加載：

（1）某級(jí)荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的 5倍（注：當(dāng)樁頂沉降量能相對(duì)穩(wěn)定且總沉降量小于40mm時(shí)，宜加載至樁頂總沉降量超過40mm）。

（2）某級(jí)荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的2倍，且經(jīng)24h尚未達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

（3）已達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大加載量。

（4）當(dāng)工程樁作錨樁時(shí)，錨樁上拔量已達(dá)到允許值。

（5）當(dāng)荷載-沉降曲線呈緩變型時(shí)，可加載至樁頂總沉降量60～80mm；在特殊情況下，可根據(jù)具體要求加載至樁頂累計(jì)沉降量超過80mm。

（三）結(jié)論

通過該試驗(yàn)操作，了解了單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)過程中反力裝置設(shè)計(jì)及安裝方法。同時(shí)該試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集采用靜力載荷測(cè)試儀自動(dòng)控制，降低了人工采集數(shù)據(jù)的誤差，提高了數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，為試驗(yàn)結(jié)果分析提供可靠的基礎(chǔ)資料，能準(zhǔn)確判斷試樁承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。且試驗(yàn)過程安全快捷，從反力裝置安裝到試驗(yàn)檢測(cè)、試驗(yàn)裝置拆除需5～7天。

[1] 中國建筑科學(xué)研究院主編.建筑樁基技術(shù)規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[2] 中國建筑科學(xué)研究院主編.建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

U443.2

A

1008-1151(2011)05-0069-02

2011-02-18

張興長（1977－），男，陜西蒲城人，中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司京滬高鐵項(xiàng)目部工程師。