自平衡試樁法在西江水道橋中的應(yīng)用

摘 要：文章簡要敘述了自平衡試樁法在西江水道橋的應(yīng)用，顯示了該法在具體應(yīng)用中的優(yōu)越性。根據(jù)應(yīng)用自平衡試樁法而出現(xiàn)的常見問題進行了分析，對相關(guān)問題的解決提供了參考。另外通過相關(guān)數(shù)據(jù)分析，對優(yōu)化樁長提供了參考，一定程度上節(jié)約了成本。

關(guān)鍵詞：自平衡試樁；極限承載力；樁長優(yōu)化

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）6-0003-02

樁基礎(chǔ)是橋梁工程中應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)形式，鑒于樁基工程的重要性，各類規(guī)范均指出單樁靜載荷實驗是確定單樁極限承載力最可靠的方法。由于傳統(tǒng)的靜載實驗費時、費力、費用高、周期長，且對場地條件要求比較苛刻，尤其對高極限承載力和特定的實驗條件下，采用傳統(tǒng)的靜載荷實驗確定單樁極限承載力將無法較為準確實現(xiàn)，自平衡試樁自二十世紀八十年代末開始逐步引入國內(nèi)，因其場地適應(yīng)性、高噸位的加載能力等優(yōu)點，該技術(shù)得到了一定的應(yīng)用和發(fā)展。先后出臺江蘇省地方標準《樁承載力自平衡測試技術(shù)規(guī)程》（DB 32/T291-1999），交通運輸部《基樁靜載實驗 自平衡法》（JT/T 68-2006）。目前自平衡檢測技術(shù)已經(jīng)在我國多省得到推廣應(yīng)用，其測試原理是把一種特制的加載裝置-荷載箱，和鋼筋籠焊接在一起埋入樁內(nèi)，將荷載箱的高壓油管引到地面，然后澆注成樁。由高壓油泵在地面向荷載箱充油加載，荷載箱將力傳遞到樁身，其上部樁身的摩擦力與下部樁的摩擦力及端阻力相平衡-自平衡來維持加載。根據(jù)向上向下Q-s曲線、s-lgT曲線、s-lgQ曲線以及等效轉(zhuǎn)換曲線確定基樁承載力。

1 自平衡試樁法的應(yīng)用

1.1 工程及試樁情況概述

廣中江高速公路西江水道橋位于江門市濱江大道與荷塘鎮(zhèn)北面之間，線路呈東西方向，中部跨越西江河，橋址處河面寬約840 m，線路走向與水流方向基本垂直。擬建斜拉橋橋梁的中心里程樁號為K16+365，橋長約860 m，橋跨組合為57.5+172.5+400+172.5+57.5 m。橋梁基礎(chǔ)采用樁徑2.5 m，樁長110 m的灌注樁?？辈旖衣稑蛑穮^(qū)西端（小樁號端）的主墩、輔助墩以及過渡墩下伏基巖以泥質(zhì)巖為主，屬于軟質(zhì)巖，巖石的強度較低，遇水易軟化，完整性較差，節(jié)理裂隙發(fā)育。同時由于巖石的完整性較差，在樁基礎(chǔ)施工過程中容易發(fā)生孔壁坍塌現(xiàn)象。

本次試樁選擇X3墩下的15#工程樁作為試樁，群樁布置平面如圖1所示。樁徑為2.5 m，設(shè)計樁長110 m，樁頂標高-1.47 m，樁身混凝土強度等級為C30，樁頂反力設(shè)計值為35 500 kN，樁端持力層為中風化泥質(zhì)砂巖。根據(jù)巖層變化情況共布置12層鋼筋計，每層4個；采用6只電子位移計量測試樁位移量的變位，分別量測荷載箱頂板向上、向下以及樁頂位移，每處設(shè)置兩只，荷載箱設(shè)置在-81.470的位置，如圖2所示。

采用慢速維持加載法每次加載值為3 000 kN，如圖3所示。

1.2 試樁極限承載力的確定

當加載至第15級（對應(yīng)加載值為2×45 000 kN）時，向上位移8.27 mm，向下位移22.41 mm，總位移量小于40 mm，但荷載已達到設(shè)計的要求，取最終加載值為極限加載值，可按下式確定試樁的極限承載力：抗壓單荷載箱PUI式中：Pui=■+Quxi式中：Pui為試樁i的單樁極限承載力，單位（kN）；Qusi為試樁i上段樁的加載極限值，單位（kN）；Quzi為試樁i 中段樁的加載極限值，單位為千牛（kN）；Quxi為試樁i 下段樁的加載極限值，單位（kN）；Wsi為試樁i荷載箱上部樁自重，單位（kN）；

根據(jù)荷載箱上部土的類型確定：粘性土、粉土γi=0.8；砂土γi=0.7；巖石γi=1，若上部有不同類型的土層，γi取加權(quán)平均值，根據(jù)本地質(zhì)柱狀圖經(jīng)計算取為0.9，荷載箱上部樁自重包括護筒的自重和護筒直至荷載箱上的鋼筋混凝土。根據(jù)自平衡法規(guī)范公式計算試樁極限承載力計算結(jié)果為83 218 kN。

1.3 試樁后的處理工作

對在試驗后仍作為工程樁使用的試樁，由于測試過程中荷載箱底板頂面處會產(chǎn)生位移，為確保測試后樁的承載力不受影響，保證樁身混凝土的連續(xù)性和完整性，試驗后對荷載箱處產(chǎn)生的位移進行壓漿處理。措施如下：

①通過聲測管對荷載箱產(chǎn)生的殘余位移進行壓水清洗，從一管中壓入清水，待另一管中流出的污水變成清水時，開始對荷載箱處進行壓漿；

②壓漿量以從一根聲測管壓入待另一聲測管冒出新鮮水泥漿為準。然后封閉管頭采用壓力注漿，壓力>1.5 MPa，壓漿水泥量約0.2～0.5 t（以壓漿壓力、壓漿量雙重控制）；

③壓入的水泥漿水灰比為0.6～0.5，并摻入7%的膨脹劑和1%的減水劑，水泥標號為425。

2 自平衡試樁法的幾點思考

2.1 “自平衡點“的選取

由于樁穿越土層的多樣性及樁土承載體系構(gòu)成機制和本構(gòu)關(guān)系的復(fù)雜性，真正意義上的準確確定自平衡點的位置是很難的。本試驗的工程樁在選取自平衡點時，只要滿足工程實際需要并基本準確即可，本實驗中選擇-81.470位置，通過容許承載力的計算得知（暫不考慮計算參數(shù)問題），該位置上部樁承載力為59 406 kN，下部樁承載力為49 455 kN，荷載箱上部樁自重為10 603 kN，滿足工程實際需要。

2.2 “斷樁”問題

自平衡法荷載箱所處位置主筋均需截斷，并在加載完成之后，荷載箱位置勢必產(chǎn)生斷樁。該位置斷樁的修復(fù)是保證樁基承載力的一個重要環(huán)節(jié)。從受力分析來看，對于超長樁采用單荷載箱的情況下，荷載箱所處位置彎矩約為零，從配筋率來看，視上下荷載箱為一節(jié)鋼筋籠，其配筋率要大于該斷面的配筋率。通過實驗后的補漿，讓荷載箱斷面在補漿之后的強度達到實際負荷的一半，就可以認定其達到工程樁的標準。

2.3 成孔及灌注樁質(zhì)量的確定

本次試驗的目的主要為群樁基礎(chǔ)在設(shè)計樁長進行優(yōu)化，其成孔及灌注樁質(zhì)量要求和今后其他樁的要求一致。成孔質(zhì)量采用井徑儀進行檢測，灌注樁質(zhì)量采用聲波投射法進行檢測。相關(guān)檢測報告顯示：垂直度為0.41%，樁身完整性類別為Ⅰ類（荷載箱異常點不著評價）。

2.4 樁長的優(yōu)化

本次試樁主要目的是在驗算承載力是否滿足要求的同時能達到樁長優(yōu)化的目的，通過對樁長減少5 m進行了預(yù)測，極限承載力為78 991 kN，對應(yīng)位移為42.78 mm（如圖4所示），可以滿足設(shè)計承載力的要求。故在群樁基礎(chǔ)的其他樁位均做樁長的調(diào)整。

3 結(jié) 論

自平衡試樁法在西江某斜拉橋的使用，不僅能達到驗證設(shè)計單樁豎向抗壓承載力和確定樁側(cè)分布巖土摩阻力和樁端助力的大小和分布，同時通過試樁法可以達到指導(dǎo)設(shè)計和優(yōu)化樁長的目的。通過本次試驗最終確定原定樁長均減少5 m，其經(jīng)濟效果得到了充分體現(xiàn)。

參考文獻：

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