自平衡法靜載試驗在橋梁基樁檢測中的應用

胡 艷

(廣西瑞宇建筑科技有限公司，廣西 南寧 530000)

自平衡法靜載試驗在橋梁基樁檢測中的應用

胡 艷

(廣西瑞宇建筑科技有限公司，廣西 南寧 530000)

基于自平衡法靜載試驗省時、省力、試驗現(xiàn)場不受場地限制的特點，對其檢測原理進行了分析，并闡述了該方法在工程中的應用情況，指出該方法為大直徑大噸位工程樁的承載力驗收檢測提供了便利。

承載力檢測，自平衡法，試驗，截面

0 引言

近年來隨著橋梁的建設，越多大直徑大噸位基礎的出現(xiàn)，一種新的靜載試驗方法——自平衡法靜載試驗在國內(nèi)大多數(shù)工程中得以應用，相對于傳統(tǒng)單樁豎向抗壓靜載試驗方法(堆載法和錨樁法)相比，其具有三大優(yōu)點：

1)省時。土體穩(wěn)定或壓漿達到設計強度即可測試，一般15 d(嵌巖樁)，而不必等到28 d，并且?guī)赘鶚犊赏瑫r測試，這就大大節(jié)省了試驗時間；2)省力。沒有“堆載”，也不要笨重的反力架，試驗十分簡單、方便、安全；3)由于橋梁基礎受場地限制，如采用傳統(tǒng)的堆載平臺和錨樁法時間長，對工程的安全施工不利。

1 自平衡法靜載試驗檢測原理

自平衡法是將一種特制的加載設備——荷載箱，與鋼筋籠相接，埋入樁的指定位置，通過高壓油泵向荷載箱充油逐級加載，利用位移絲(棒)觀測在荷載箱加載力作用下的上段(下段)樁體向上(向下)的位移，測試上、下段樁的極限承載力，確定單樁豎向抗壓(拔)極限承載力的試驗方法。檢測示意圖如圖1所示。

2 例題分析

2.1 工程概況

廣西某市公園內(nèi)有一景觀橋，上部結構采用5 m×16.0 m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋，下部結構橋墩采用鋼筋混凝土圓形截面獨柱墩，基礎為單樁基礎；橋臺采用重力式U形橋臺，基礎為雙排樁基礎。墩臺基礎形式均采用鉆孔灌注樁，樁徑均為1.2 m，樁長25.0 m～35.0 m，持力層均為⑥強風化硅質巖。單樁承載力設計值均為5 068.7 kN。根據(jù)勘察設計資料得知，該橋梁工程場地內(nèi)巖土層類別及樁基設計參數(shù)資料如表1所示。

根據(jù)規(guī)范及設計要求，選取2根樁(0-7號、5-20號)進行自平衡法靜載試驗。由設計勘測資料選取2根樁的設計參數(shù)資料如表2所示。

表1 工程場地巖土層類別及樁基設計參數(shù)表 kPa

表2 0-7號、5-20號樁基設計參數(shù)表

2.2 荷載箱埋設位置

以0-7號樁為例，計算自平衡靜載試驗的平衡點，確定荷載箱埋設位置，具體計算過程如下：

1)樁端阻力計算。

Qu下端=2×qr×Ap

(1)

其中，qr為樁端處土的承載力容許值，kPa；Ap為樁端截面面積，m2。

經(jīng)計算得，樁端阻力Qu下端=3 391.2 kN

2)荷載箱距樁底距離計算。

h=(Nt-Qu下端)/(qr×u)

(2)

其中，h為荷載箱距樁底距離，m；Nt為單樁承載力設計值，kN；u為樁周長，m。

經(jīng)計算得，h=1.5 m，為保證荷載箱以下基樁具有一定的安全儲備，取荷載箱距樁底距離h=2.0 m進行驗算。

3)承載力驗算。

[Ra]=0.5×(u∑qik×li+Ap×qr)

(3)

其中，[Ra]為單樁軸向受壓承載力容許值，kN；qik為與li對應的各土層與樁側的摩阻力標準值，kPa；li為承臺底面或局部沖刷線以下各土層的厚度，m。

經(jīng)計算得，荷載箱距樁底距離h=2.0 m時，荷載箱下段樁的阻力Qu下=5 652 kN；

荷載箱上段樁的反力Qu上=Q上側+樁自重W=13 652.2 kN。

4)平衡計算。

荷載箱距樁底距離h=2.0 m時，荷載箱上段、下段樁反力均大于其設計值5 068.7 kN，說明荷載箱埋設在距離樁底2.0 m時達到靜載試驗平衡點，滿足試驗要求。

同理，計算5-20號樁自平衡靜載試驗的平衡點在距離樁底2.0 m處。

2.3 試驗加載步驟

1)加卸載分級：每級加載值為預估極限承載力的1/10。按10級9次加載，第一次按兩倍荷載分級加載。

2)位移量測：每級加載完畢后在第5 min，10 min，15 min，30 min，45 min，60 min各測讀一次；累計1 h后每隔30 min測讀一次。

3)穩(wěn)定標準：每級加載作用下30 min內(nèi)，向上、向下位移量小于0.1 mm。

4)終止加載條件及加載極限取值：

a.總位移量不小于40 mm，本級荷載的位移量不小于前一級荷載位移量的5倍，加載即可終止。取此終止時荷載小一級的荷載為加載極限值。

b.總位移量不小于40 mm，本級荷載加上后24 h未達穩(wěn)定，加載即可終止。取此終止時荷載小一級的荷載為加載極限值。

c.總位移量小于40 mm，但荷載已不小于設計荷載×設計規(guī)定的安全系數(shù)，加載即可終止。取此時的荷載為加載極限值。

d.繪制荷載—位移(Q—s)曲線、位移—時間(s—lgt)等曲線，進行綜合比較，確定加載極限值。

5)卸載分5級，每級卸載量為2倍荷載分級。卸載的觀測方法與加載相同。卸載到零后，維持2 h，在第1 h每15 min測讀一次，以后每隔30 min測讀一次。

6)極限抗壓承載力確定。

a.參加統(tǒng)計的測試樁不少于3根時，當滿足極差不超過平均值的30%時，取其平均值作為單樁豎向抗壓極限承載力。

b.當極差超過平均值的30%時，應分析極差過大的原因，結合工程具體情況綜合確定，必要時可增加測試樁數(shù)量。

c.測試樁數(shù)量少于3根時，應取低值。

7)單樁豎向抗壓承載力特征值的確定。

單樁豎向抗壓承載力特征值按式(4)計算：

Ra=Qu/2

(4)

其中，Ra為單樁豎向抗壓承載力特征值，kN；Qu為單樁豎向抗壓極限承載力，kN。

2.4 檢測結果與分析

以0-7號樁為例，依據(jù)試驗檢測結果綜合分析。0-7號樁檢測共分10級進行加載，當加載至第10級時，經(jīng)1 080 min觀測，荷載箱下板沉降達到相對穩(wěn)定，上板上抬量為2.22 mm，向下總沉降量為10.27 mm。Q—s曲線呈緩變型，未出現(xiàn)明顯的陡降段。根據(jù)荷載—沉降(Q—s)曲線和沉降—時間對數(shù)(s—lgt)曲線(見圖2，圖3)，進行單樁極限承載力的推定[1]，經(jīng)計算得單樁極限承載力為10 523.9 kN，大于單樁承載力設計值(5 068.7 kN)2倍。

同理，經(jīng)計算得5-20號樁單樁極限承載力為10 523.9 kN，大于單樁承載力設計值(5 068.7 kN)2倍。

各檢測樁自平衡法靜載試驗承載力特征值檢測結果如表3所示。

表3 自平衡法靜載試驗承載力特征值檢測結果表

3 結語

事實證明，采用自平衡法靜載試驗進行單樁豎向抗壓承載力檢測的方法更安全、省時、省力。在進行自平衡法測試后，采取合適的壓漿措施處理后，工程樁依然可以正常使用。

[1] DB 45/T 564-2009，樁承載力自平衡法測試技術規(guī)程[S].

[2] JTG D63-2007，公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范[S].

Applicationofstaticloadtestwithself-balancedmethodinbridgefoundationpiledetection

HUYan

(GuangxiRuiyuBuildingScience&TechnologyCo.,Ltd,Nanning530000,China)

In light of static load test features of self-balanced method, such as saving time, saving stress and possessing experimental field, the article analyzes the detection principles, describes its application in engineering, which has provided some convenience for checking and detecting large-tonnage engineering pile bearing capacity.

bearing detection, self-balanced method, experiment, section

1009-6825(2014)14-0220-02

2014-03-05

胡 艷(1986- )，女

U443.16

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