高速鐵路橋梁鉆孔灌注樁靜載試驗(yàn)試樁分析

李 元 中國水利水電第八工程局有限公司，長(zhǎng)沙 410000

1 工程概況

本橋?yàn)殡p線橋，本橋線間距4.4m～4.503m。本橋墩臺(tái)均為成孔樁基，鉆孔樁直徑有φ1.0m、φ1.25m、φ1.5m三種類型。

大橋位于平原區(qū)位置，地勢(shì)平坦，多是耕地；該橋的基礎(chǔ)上層為人工粉細(xì)砂（Q4al）填筑及部分回填土，同時(shí)該地含有粉質(zhì)黏土、粉砂、黏土質(zhì)粉質(zhì)黏土、粗砂、素土、細(xì)砂礫、圓礫、細(xì)圓礫土，下伏白堊系上統(tǒng)王氏群林家莊組（K2wL）的泥質(zhì)砂巖和安山巖，中生代燕山晚期侵入二長(zhǎng)花崗巖（γ53）等，安山巖與二長(zhǎng)花崗巖為正斷層。

2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）試樁一組共計(jì)3根，樁長(zhǎng)34m，樁徑1m，樁頭長(zhǎng)度1m；試樁設(shè)計(jì)選用摩擦樁，單樁軸向力4160.23kN，設(shè)計(jì)容許軸向力4228.33kN。

（2）錨樁8根，清除表面土至工作面，工作面以下樁長(zhǎng)34m，樁體徑1m，樁頭長(zhǎng)度0.5m，鋼筋外露長(zhǎng)度1.2m，錨樁設(shè)計(jì)采取摩擦樁。

（3）試樁樁身、錨樁混凝土為C30混凝土，試樁樁頭采納C35混凝土。

（4）混凝土坍落度180～220mm。

3 試驗(yàn)原理

單樁豎向抗壓試驗(yàn)是一種原位測(cè)試方法，其原理是將豎向荷載均勻地傳至試驗(yàn)成孔樁上，樁與土之間發(fā)生相對(duì)位移，則樁產(chǎn)生一個(gè)向上的摩擦力；隨著給樁頂增加荷載，樁繼續(xù)向下位移，樁上部的側(cè)壓力還同步向下發(fā)展；每當(dāng)樁頂荷載足夠大時(shí)，樁周側(cè)壓力達(dá)到最大值，招致樁端土層產(chǎn)生縮減變形及蘊(yùn)藏反力。繼續(xù)增加荷載，直到樁頂沉陷大于標(biāo)準(zhǔn)要求系數(shù)或者樁端土層發(fā)生了刺入毀壞為止，以此獲得樁頂荷載極限承載力。

4 試驗(yàn)步驟

準(zhǔn)備工作→鉆孔灌注樁施工→完成樁檢→樁頭處理

設(shè)備安裝→逐級(jí)加載、卸載→數(shù)據(jù)記錄→檢測(cè)數(shù)據(jù)分析→檢測(cè)報(bào)告

5 混凝土應(yīng)變計(jì)埋設(shè)

試驗(yàn)樁為混凝土成孔灌注樁，在抗壓靜載試驗(yàn)中與此同時(shí)對(duì)于樁身受力展開測(cè)驗(yàn)。依據(jù)基樁受力測(cè)驗(yàn)，可獲得樁側(cè)各個(gè)覆蓋層的分層抗壓摩壓力及樁端支撐力的基本原理，參照設(shè)計(jì)巖層位置變動(dòng)，試樁內(nèi)力測(cè)試采用埋入式混凝土應(yīng)變計(jì)。

6 樁頭處理

（1）試驗(yàn)過程中，為保障會(huì)因試樁樁頭毀壞而使中止試驗(yàn)，對(duì)于樁頭展開妥善處理。

（2）樁頂應(yīng)高于基坑底部，保證壓力板與樁時(shí)刻接觸，也可在樁頂鋪1～2cm的中粗砂。試樁樁頂高程為利于沉陷觀測(cè)儀表加裝，試樁底部高出自然地面50cm。

（3）錨樁頂部高出工作面0.5m，錨樁主筋露出樁頂120cm。

7 設(shè)備安裝

儀器包括：反力裝置、液壓泵讀取裝置，精神壓力傳感或者荷載傳感等等荷載觀測(cè)裝置，位移傳感等等位移觀測(cè)裝置。

7.1 反力裝置

錨樁橫梁反力裝置俗稱錨樁法，由錨樁、反力梁、次梁、拉桿等組成。

錨樁橫梁反力裝置作為此次靜載試驗(yàn)加載力的裝置，該裝置最大加載力不小于試驗(yàn)力的1.3倍。過程中驗(yàn)算錨樁抗拔力，同時(shí)測(cè)量錨樁上拔的量。

7.2 荷載測(cè)量設(shè)備

荷載觀測(cè)采納通過用擱置在千斤頂上的荷重傳感直接測(cè)定，傳感的誤差不大于1%，顯示壓力的壓力表，其精度值要大于0.4級(jí)。所有設(shè)備均應(yīng)高于規(guī)定壓力的80%。所選用的千斤頂、荷重傳感、傳感器應(yīng)該在標(biāo)定的有效時(shí)間內(nèi)使用。

7.3 沉降測(cè)量設(shè)備

（1）沉陷觀測(cè)儀器設(shè)備采納位移傳感，量程0～50mm，滿足其規(guī)范要求。

（2）測(cè)點(diǎn)固定在樁頂200mm左右位置，在該處布置4個(gè)不同方位且對(duì)稱的位移傳感器。

（3）梁的規(guī)格參數(shù)、物理性能均要滿足此次試驗(yàn)的要求。

（4）固定及支撐位移傳感的夾具以及基期梁采取有效遮蓋保護(hù)措施，以降低環(huán)境溫度變動(dòng)及刮風(fēng)下雨、振動(dòng)及其他外界要素的影響。

（5）使用標(biāo)定后且在有效期內(nèi)的傳感器。

8 靜載檢測(cè)技術(shù)

8.1 系統(tǒng)檢查

試驗(yàn)準(zhǔn)備完成后，試驗(yàn)開始前做最后一次檢查。例如：檢查閥門接頭、管路等等是否漏油等等。比如一切正常，就位至零，待百分表顯示的讀數(shù)穩(wěn)定之后，記錄百分表起始讀數(shù)，即可開始展開正式讀取。

8.2 試驗(yàn)加卸載

（1）本試驗(yàn)選用慢速法，即慢速維持荷載法：分等級(jí)加載且每級(jí)加載為最大加載力的1/10（第一級(jí)加載除外，為1/5）；每級(jí)加載過后，在5min、15min、30min、45min及60min、每隔30min時(shí)測(cè)沉降并記錄；試樁沉陷相對(duì)穩(wěn)定規(guī)范：1h內(nèi)的沉降不應(yīng)超過0.1mm；每級(jí)觀測(cè)時(shí)，樁頂沉降穩(wěn)定后，再加載到下一級(jí)。

（2）試驗(yàn)卸載：①卸載應(yīng)當(dāng)分級(jí)展開，卸載時(shí)按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行卸載同時(shí)記錄沉降。②試驗(yàn)加、卸載要求：加、就位時(shí)應(yīng)當(dāng)促使荷載傳達(dá)均勻、連續(xù)、沒有沖擊，每級(jí)荷載在保持過程中的變動(dòng)波幅嚴(yán)禁高達(dá)分級(jí)荷載的±10%。

8.3 終止加載條件

（1）在加載到某一級(jí)荷載時(shí)，沉降量達(dá)到了上一級(jí)沉降的5倍時(shí)。

（2）在加載到某一級(jí)荷載時(shí)，沉降量達(dá)到了上一級(jí)沉降的2倍時(shí)，并且在24h后并未穩(wěn)定。

9 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定

（1）此次試驗(yàn)最大荷載為設(shè)計(jì)單樁徑向力的2倍，將原始數(shù)據(jù)資料分類整理成試驗(yàn)結(jié)果匯總表，繪制豎向荷載-沉陷（Q-s）、沉陷-時(shí)間對(duì)數(shù)（s-lgt）、沉陷-荷載對(duì)數(shù)（s-lgQ）及撓度變動(dòng)（lgs-lgQ）曲線圖，而后分類整理荷載沉陷匯總表。

（2）單樁豎向抗壓極限承載力和承載力特征值的確定：①依據(jù)沉陷不隨荷載變動(dòng)的特性斷定：對(duì)陡降型Q-s直線，取其出現(xiàn)顯著陡降的初始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載系數(shù)。②依據(jù)沉陷不隨時(shí)間變動(dòng)的特性斷定：根據(jù)S-lgt直線分析。③經(jīng)24h并未達(dá)到穩(wěn)定規(guī)范狀況時(shí)候，取前一級(jí)荷載系數(shù)。④對(duì)緩變型Q-s曲線可依據(jù)沉陷量斷定，取s=40mm對(duì)應(yīng)的荷載系數(shù)。