淺談錨樁法在水運(yùn)工程基樁靜載荷試驗(yàn)中的應(yīng)用

郭 偉，馬慧青（上海港灣工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，上海 201315）

?

淺談錨樁法在水運(yùn)工程基樁靜載荷試驗(yàn)中的應(yīng)用

郭 偉，馬慧青
（上海港灣工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，上海 201315）

摘要：靜載荷試驗(yàn)是基樁的主要檢測(cè)方法之一，錨樁法安裝簡(jiǎn)單、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理，綜合效益顯著，在水運(yùn)工程中得到廣泛應(yīng)用。本文主要介紹了錨樁法的原理、試樁思路、試樁流程及注意事項(xiàng)，為類(lèi)似工程的試驗(yàn)提供一定的技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：靜載荷試驗(yàn)；錨樁法；錨樁；基準(zhǔn)樁

引 言

基樁檢測(cè)的主要目的之一是確定單樁承載力，而單樁豎向靜載荷試驗(yàn)是公認(rèn)的檢測(cè)單樁豎向承載力最直觀、最可靠的方法。

單樁豎向靜載荷試驗(yàn)就是在基樁上施加不同的荷載，測(cè)量固定時(shí)間段樁身的沉降量。從而得出荷載與沉降量的關(guān)系曲線 ，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的判讀來(lái)確定樁的承載力大小。

水運(yùn)工程基樁靜載荷試驗(yàn)由于其自身的復(fù)雜性，往往比在陸地進(jìn)行試驗(yàn)要困難得多。國(guó)內(nèi)水運(yùn)工程基樁靜載荷試驗(yàn)主要采用錨樁法和自平衡法，自平衡法主要適用于大噸位靜載荷試驗(yàn)，嘉紹跨海大橋鉆孔灌注樁最大極限承載力為205 MN，樁徑3.8 m，樁長(zhǎng)110 m，為目前世界最大噸位的自平衡法試驗(yàn)。而錨樁法主要適用于較大噸位的靜載荷試驗(yàn)，安裝快捷，節(jié)約成本，國(guó)內(nèi)大噸位為溫州大門(mén)大橋鉆孔灌注樁的 40 MN，樁徑 2.2 m，樁長(zhǎng)115.0 m［1］，江蘇如東風(fēng)電鋼管樁的50 MN，樁徑2.8 m，樁長(zhǎng)93.7 m［2］。

1 方法簡(jiǎn)介

錨樁法是利用試驗(yàn)樁周?chē)幕鶚蹲鳛樘峁┓戳Φ腻^樁，試驗(yàn)裝置由反力系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、量測(cè)系統(tǒng)組成。

錨樁反力系統(tǒng)就是將試驗(yàn)樁周?chē)鷮?duì)稱(chēng)的幾根錨樁用螺桿（灌注樁用錨筋）與反力裝置連接起來(lái)，依靠試驗(yàn)樁樁頂并聯(lián)的千斤頂將反力裝置施加荷載，由錨樁提供反力，提供反力的大小由錨樁數(shù)量，反力裝置強(qiáng)度和錨樁的抗拔力決定。

錨樁反力系統(tǒng)一般不會(huì)受現(xiàn)場(chǎng)條件和加載噸位數(shù)的限制，當(dāng)條件允許，采用工程樁作錨樁是最經(jīng)濟(jì)的，但在試驗(yàn)過(guò)程中需要觀測(cè)錨樁的上拔量，以免拔斷，造成工程損失及安全隱患。錨樁在試驗(yàn)過(guò)程中受到上拔力作用，其樁周土的擾動(dòng)會(huì)影響到試樁和基準(zhǔn)樁?！陡劭诠こ袒鶚鹅o載荷試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ255-2002）規(guī)定試驗(yàn)樁與錨樁、基準(zhǔn)樁之間中心位置不應(yīng)小于4倍樁徑或樁寬，且不小于2.0 m，基準(zhǔn)樁與錨樁的中心距不應(yīng)小于3倍樁徑或樁寬，就是為了減小這種影響［3］。

基準(zhǔn)梁應(yīng)當(dāng)具有足夠的剛度，其一端固定，另一端簡(jiǎn)直于基準(zhǔn)樁上；固定和支撐位移計(jì)的夾具及基準(zhǔn)梁應(yīng)避免氣溫、振動(dòng)及其他外界因素的影響。

2 試樁思路

根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明、檢測(cè)要求及巖土工程勘察報(bào)告，了解試驗(yàn)樁及錨樁的樁頂標(biāo)高，設(shè)計(jì)高潮位等，試驗(yàn)樁與錨樁的標(biāo)高差由千斤頂?shù)母叨群蛪|塊來(lái)決定，水上試樁平臺(tái)標(biāo)高一般高于最高潮位與最大波浪之和1 m以上。

反力系統(tǒng)根據(jù)可能出現(xiàn)的最大荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，反力系統(tǒng)承載能力應(yīng)為預(yù)計(jì)最大試驗(yàn)荷載的 1.3～1.5倍［3］。當(dāng)錨樁提供的反力不足時(shí)，可以在反力裝置上進(jìn)行堆載，以保證達(dá)到足夠的反力。

灌注樁的錨樁應(yīng)預(yù)留足夠長(zhǎng)的鋼筋，鋼筋與樁帽進(jìn)行焊接時(shí)，可采用單面焊或雙面焊，鋼筋焊接數(shù)量不超過(guò)該截面鋼筋總數(shù)量的一半。

預(yù)制混凝土樁可以預(yù)先在樁頂接一定長(zhǎng)度的鋼管，在鋼管段制作牛腿，螺桿穿入牛腿與反力裝置進(jìn)行聯(lián)結(jié)。也可以在預(yù)制混凝土樁內(nèi)放入鋼筋籠，然后灌注混凝土，把鋼筋焊接到錨樁帽上；由新灌注的混凝土與管樁內(nèi)側(cè)的剪應(yīng)力，計(jì)算灌注的混凝土長(zhǎng)度。鋼筋拉應(yīng)力應(yīng)小于鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值［2］。多節(jié)混凝土樁，除應(yīng)當(dāng)驗(yàn)算樁身強(qiáng)度外，還應(yīng)當(dāng)驗(yàn)算接頭的抗拉強(qiáng)度。

鋼管樁也通過(guò)在錨樁頂部制作牛腿，通過(guò)螺桿來(lái)聯(lián)結(jié)錨樁和反力裝置。基準(zhǔn)樁也盡量的利用工程樁，其與錨樁和試驗(yàn)樁的間距應(yīng)滿足規(guī)范要求。若無(wú)工程樁可用時(shí)，需要專(zhuān)門(mén)打入基準(zhǔn)樁，但其長(zhǎng)度可以比錨樁與試樁適當(dāng)減小。

3 試樁流程

1）試驗(yàn)用樁施工完成后，首先搭設(shè)試樁平臺(tái)，保證波浪不會(huì)濺到平臺(tái)上，避免對(duì)試驗(yàn)造成影響。

2）焊接牛腿或灌注樁芯混凝土，混凝土應(yīng)當(dāng)滿足強(qiáng)度要求，管樁內(nèi)壁應(yīng)鑿毛，混凝土中可以加入適量的早強(qiáng)劑和微膨脹劑。

3）安裝反力裝置。先安裝次梁，再安裝錨樁與邊梁的聯(lián)結(jié)件；安裝墊塊和千斤頂，再安裝主梁；最后安裝主梁與邊梁的聯(lián)結(jié)件。

4）擰緊螺帽，或焊接鋼筋。螺帽不能擰太緊，要預(yù)留 3～5個(gè)螺紋，鋼筋應(yīng)當(dāng)保持豎直，同時(shí)保證焊縫長(zhǎng)度和質(zhì)量。

5）安裝基準(zhǔn)梁；碼頭基準(zhǔn)樁之間的距離較大，基準(zhǔn)梁在自重作用下會(huì)產(chǎn)生撓度，應(yīng)通過(guò)《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》的允許撓度來(lái)控制基準(zhǔn)梁的撓度。

6）安裝油壓系統(tǒng)；通過(guò)高壓油管連接油泵和千斤頂，油管的強(qiáng)度應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算。

7）在試樁樁頂以下0.2～1.0 m處，對(duì)稱(chēng)均勻安裝4個(gè)位移計(jì)或百分表。

8）在錨樁上安裝百分表或位移計(jì)，觀察錨樁的位移量。

9）進(jìn)行預(yù)加載。一方面測(cè)試系統(tǒng)正常與否，另一方面對(duì)試驗(yàn)樁進(jìn)行預(yù)壓。

10）按照規(guī)范的要求進(jìn)行加載與卸載，直至整個(gè)試驗(yàn)的結(jié)束。

4 注意事項(xiàng)

1）對(duì)中問(wèn)題。如果千斤頂作用點(diǎn)偏離了樁頭的中心位置，輕者使試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真，重者會(huì)使試驗(yàn)樁遭到破壞，甚至出現(xiàn)工程安全事故。若試驗(yàn)樁由于施工偏位影響，位置不在錨樁的正中心，則會(huì)各個(gè)錨樁的受力大小不同，應(yīng)該對(duì)受力最大的錨樁在荷載較大時(shí)進(jìn)行觀察。錨樁反力梁裝置在試驗(yàn)過(guò)程中，特別是加載的前幾級(jí)容易出現(xiàn)油壓過(guò)沖現(xiàn)象，如果處理不好，嚴(yán)重的時(shí)候一次可以過(guò)沖一到二級(jí)荷載，過(guò)沖一般只是影響到試樁的沉降量，控制得好對(duì)最終數(shù)據(jù)的影響較小。

2）休止時(shí)間。打樁會(huì)對(duì)樁側(cè)和樁端土體造成擾動(dòng)，土體強(qiáng)度恢復(fù)需要一定的時(shí)間，所以試驗(yàn)樁必須滿足規(guī)范所規(guī)定的休止時(shí)間要求。

3）保證錨樁在試樁后仍可作為工程使用的依據(jù)［4］。若錨樁按摩擦樁設(shè)計(jì)，控制試樁過(guò)程中錨樁樁頂上拔量△L≤4～5 mm，認(rèn)為原錨樁作為工程樁，其端阻力承載力仍可充分發(fā)揮。

4）安全問(wèn)題。水上試驗(yàn)工作人員要遵守水上工作安全條例，要穿救生衣和防滑鞋，注意人身和儀器設(shè)備在途中的安全，采取安保措施；試樁平臺(tái)的搭設(shè)要牢固，考慮抗大風(fēng)大浪的襲擊和臨時(shí)擱放試樁大梁的荷重要求；荷載試驗(yàn)時(shí)注意油壓變化，試驗(yàn)樁、錨樁的位移變化，注意高壓油路系統(tǒng)是否工作正常。發(fā)現(xiàn)異常情況立即停止加載，查明原因、排除故障。出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)先卸載再查找原因、及時(shí)報(bào)告、與有關(guān)方面商議處置辦法。

5）試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。試驗(yàn)儀器、設(shè)備均應(yīng)按要求標(biāo)定合格，特別是荷載控制儀和高壓油路系統(tǒng)配套標(biāo)定；注意試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正常，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)要仔細(xì)核對(duì)，檢查儀器設(shè)備、查明原因、及時(shí)報(bào)告、保存原始數(shù)據(jù)；在風(fēng)浪較大、基準(zhǔn)架不穩(wěn)定，無(wú)法保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)正確的情況下，以及平臺(tái)工作不安全的情況下，不應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試工作。

6）壓屈穩(wěn)定及水平限位。水運(yùn)工程中，由于水深和深厚淤泥的影響，基樁一般較長(zhǎng)，為保證垂直抗壓試驗(yàn)安全順利進(jìn)行，需要依據(jù)規(guī)范［5］對(duì)試驗(yàn)樁在最大荷載時(shí)的壓屈穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算。為防止試驗(yàn)樁的水平晃動(dòng)，試驗(yàn)前視需要可對(duì)試樁進(jìn)行水平限位處理。對(duì)超大噸位的靜載荷試驗(yàn)，還需要對(duì)錨樁聯(lián)成整體。

5 結(jié) 語(yǔ)

錨樁法安裝簡(jiǎn)單，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理，綜合效益顯著。但是應(yīng)當(dāng)注意此方法的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，提高安全系數(shù)和降低技術(shù)人員在勞動(dòng)中的強(qiáng)度，提高試驗(yàn)效率。錨樁法應(yīng)當(dāng)全面充分準(zhǔn)備試驗(yàn)的前期工作，試驗(yàn)按照預(yù)先制定的試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行，試驗(yàn)后及時(shí)總結(jié)分析試驗(yàn)過(guò)程中的所存在的問(wèn)題。

總之，錨樁法在水運(yùn)靜載試驗(yàn)中切實(shí)可行，對(duì)工程參建各方均能產(chǎn)生較好的效益。應(yīng)作為較大噸位的首選方法，實(shí)踐中能得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 孫洋波，朱光裕.超長(zhǎng)大直徑灌注樁的承載力檢測(cè)與分析［J］.工程質(zhì)量，2009，27（8）：22-25.

［2］ 賁能慧，孟歡.超高噸位錨樁法在海上風(fēng)電基樁中檢測(cè)［J］.中國(guó)水運(yùn)，2014，11：58-59.

［3］ JTJ255-2002港口工程基樁靜載荷試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社， 2002.

［4］ 張龍山，陳存有.采用工程樁進(jìn)行試樁的應(yīng)用探討［J］.黑龍江交通科技，2009，9：120-121.

［5］ JTS167-4-2012港口工程樁基規(guī)范［S］.北京： 人民交通出版社， 2012.

Application of Anchor Pile Method in Static Load Test of Waterway Engineering Foundation Piles

Guo Wei，Ma Huiqing
（Shanghai Harbor Quality Control & Testing Co.， Ltd.， Shanghai 201315， China）

Abstract：The static load test is one of the major methods on pile test， the installation of the anchor piles method is simple， the technology and economy is reasonable， and the comprehensive benefit is notable， widely used in waterway engineering.This paper mainly introduces the principle of the anchor pile method， pile test ideas， pile test procedure and precautions， providing certain technical guidance for similar engineering pile test.

Key words：static load test； anchor piles method； anchor pile； reference pile

中圖分類(lèi)號(hào)：TU473.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-9592（2016）02-0092-03

DOI：10.16403/j.cnki.ggjs20160224

收稿日期：2015-06-11

作者簡(jiǎn)介：郭偉（1983-），男，工程師，主要從事地基處理、樁基及結(jié)構(gòu)檢測(cè)等工作。