單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)案例分析

劉 小 寧

(陜西省公路應(yīng)急中心，陜西 西安 710068)

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)項(xiàng)目投資增多，高速公路建設(shè)橋隧比例越來越大，尤其是特大橋梁的增多，關(guān)乎橋梁工程的樁基在施工中質(zhì)量尤為重要，橋梁樁基承載力檢測(cè)的方法的選擇、數(shù)據(jù)的處理、結(jié)果的分析需要不斷的提高，才能為設(shè)計(jì)和施工提供有效的依據(jù)[1]。本文結(jié)合施工項(xiàng)目，就現(xiàn)場(chǎng)承載力檢測(cè)以及存在問題進(jìn)行分析。

1 工程概況

本文依托的項(xiàng)目為寧波市江北區(qū)與江東區(qū)之間的單跨地錨式懸索橋，全橋結(jié)構(gòu)為790 m，主橋?yàn)楹?jiǎn)支梁?jiǎn)慰?80 m雙塔雙主纜地錨式鋼箱梁懸索橋，引橋?yàn)槎嗫珙A(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，江北岸7跨銀翹全部落在800 m的彎道上，設(shè)計(jì)荷載為城—A級(jí)，人群荷載為4.0 kN/m2，設(shè)計(jì)行車速度為60 km/h，行車道數(shù)為雙向八車道。

為了確保大橋的安全，進(jìn)行2根試樁，斷面尺寸分別為試樁1號(hào)φ1 500 mm、試樁2號(hào)φ2 000 mm，有效樁長(zhǎng)為71 m，混凝土等級(jí)為C30。根據(jù)設(shè)計(jì)單位的要求，在勘察孔深范圍內(nèi)，取芯進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)分析，結(jié)果如表1所示。

根據(jù)公路土工試驗(yàn)規(guī)程，通過室內(nèi)試驗(yàn)分析，試樁涂層都為粉質(zhì)黏土，壓縮性中等，厚度大，土質(zhì)較好，但是在組合層中，夾有性質(zhì)相對(duì)較差的層黏土。

2 單樁豎向荷載試驗(yàn)方案

1)試驗(yàn)設(shè)備：本試驗(yàn)采用傘型反力平臺(tái)，平臺(tái)直徑18 m，采用砂袋為反重壓力，樁周圍地面回填廢渣為50 cm，采用C20混凝土20 cm抹平，本次試驗(yàn)采用枕木支墩，地面最大超載預(yù)估為100 kN/m2～140 kN/m2，小于地基承載力的1.5倍，不會(huì)影響試驗(yàn)精度[2]。

2)荷載測(cè)試儀表與沉降觀測(cè)設(shè)備：本次試驗(yàn)由3個(gè)630 t千斤頂與一套高壓油路組成，千斤頂與油泵分別有油壓傳感器和高精度油表，可同時(shí)讀數(shù)。澄江變形采用50 mm位移傳感器和大量程百分表?；鶞?zhǔn)梁為鋼管制作的桁架基準(zhǔn)梁，并進(jìn)行有效遮擋，防止光照。

3)試驗(yàn)方法：采用慢速維持荷載法，荷載分級(jí)為10級(jí)。沉降觀測(cè)為每級(jí)加載后第5 min，10 min，15 min進(jìn)行讀數(shù)，以后每隔15 min讀取一次，樁的沉降在連續(xù)2 h小于0.1 mm為穩(wěn)定，進(jìn)行下一荷載等級(jí)加載。當(dāng)荷載沉降曲線上判定的極限承載力的總沉降量超過40 mm或者沉降大于100 mm停止試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果見表2～表5。

表3 試樁1摩阻力測(cè)試結(jié)果

表4 試樁2摩阻力測(cè)試結(jié)果

表5 荷載—沉降變形匯總

根據(jù)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在達(dá)到設(shè)計(jì)單位指定的最大試驗(yàn)荷載時(shí)，試樁1號(hào)和試樁2號(hào)的累積沉降變形較小，樁側(cè)的摩擦力均沒有達(dá)到最大值。地基承載力參數(shù)建議本工程地質(zhì)狀況的極限摩阻力最大值為90 kPa，實(shí)際樁周側(cè)阻力小于工程地質(zhì)報(bào)告中的建議值[3]。

4 靜載試驗(yàn)注意與研究方向

1)基準(zhǔn)梁的選擇：基準(zhǔn)梁選擇型鋼，具有剛度大、有磁性等特點(diǎn)，但是由于受到光照或者其他熱源，發(fā)生膨脹。為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度，基準(zhǔn)梁的一端固定、一端自由支撐，并采用隔熱材料進(jìn)行包裹，防止太陽(yáng)照射和其他的熱源。

2)快速與慢速法的選擇：對(duì)于同類樁，快速加載法比慢速加載法檢測(cè)的承載力要大，沉降量偏小，對(duì)于設(shè)計(jì)階段和施工驗(yàn)收階段一般采用慢速維持荷載法，對(duì)于基礎(chǔ)沉降不嚴(yán)格，采用快速維持荷載法。

3)時(shí)間效應(yīng)：試樁的時(shí)間間隔必須要考慮土層、樁型、設(shè)計(jì)參數(shù)、施工工藝、施工材料等因素。這是因?yàn)閷?duì)于鉆孔樁，成孔時(shí)會(huì)有應(yīng)力松弛現(xiàn)象，在混凝土澆筑完成后會(huì)逐漸恢復(fù)[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

1)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)?zāi)軌蛴行?、?zhǔn)確檢測(cè)樁基的承載力，對(duì)于設(shè)計(jì)、施工具有指導(dǎo)意義。

2)單軸豎向抗壓靜載試驗(yàn)需要設(shè)備以及加載、卸載過程具有一定的危險(xiǎn)?；鶞?zhǔn)梁、數(shù)據(jù)穩(wěn)定的判斷、卸載判斷以及停止試驗(yàn)的判斷都影響了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度[5]。

3)隨著我國(guó)高層建筑、特大橋梁施工的水平的提高，以及地質(zhì)勘探經(jīng)驗(yàn)水平的累積，更加快速、更加便捷、更加準(zhǔn)確的檢測(cè)設(shè)備需要研發(fā)。

4)本文中單軸豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析采用自動(dòng)化儀器設(shè)備，降低了人工干擾產(chǎn)生的誤差，軟件設(shè)計(jì)及自動(dòng)儀器的準(zhǔn)確度需要進(jìn)行驗(yàn)證，校準(zhǔn)，這也是阻礙靜載試驗(yàn)準(zhǔn)確度的一大因素。