灌注樁自平衡法靜載試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

熊 征 龍星言 劉 金 朱怡昕 何景文 張明東

中建一局集團(tuán)第五建筑有限公司 北京 100024

目前建筑工程基樁檢測(cè)應(yīng)用較多的方法仍是堆載法和錨樁法，在江西省贛州市楊邊棚戶區(qū)改造安居小區(qū)工程的基樁檢測(cè)中應(yīng)用了自平衡法，相較堆載法和錨樁法，具有檢測(cè)工期縮短一半，檢測(cè)過(guò)程零安全隱患，施工成本節(jié)省1/3等優(yōu)勢(shì)[1-8]。

1 工程概況

楊邊棚戶區(qū)改造安居小區(qū)位于江西省贛州市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)蟠龍路與棲鳳山路交會(huì)處，本工程總建筑面積154 255.41 m2，地下1層，地上10個(gè)單體主樓，基樁采用旋挖成孔灌注樁，共計(jì)1 379根樁，4種設(shè)計(jì)樁型，設(shè)計(jì)單樁豎向承載力分別為5 300、4 600、3 000、2 400 kN，樁徑分別為1 000、800 mm。施工過(guò)程中需要對(duì)總計(jì)58根樁進(jìn)行靜載檢測(cè)，數(shù)量極多，故施工進(jìn)度、場(chǎng)地占用、成本及檢測(cè)效率等問(wèn)題是技術(shù)人員面臨的難題。

2 檢測(cè)工藝

2.1 檢測(cè)原理

將特制的加載裝置荷載箱（由活塞、箱側(cè)壁、頂蓋及底蓋組成，原理類似千斤頂，外徑需略小于樁外徑制作，頂蓋、底蓋焊接位移桿）設(shè)置在樁身自平衡點(diǎn)（上段樁的側(cè)阻力＋上段樁自重≈下段樁側(cè)阻力＋端阻力）位置，將荷載箱的加壓油管、位移桿、位移護(hù)管引到地面（圖1）。自平衡荷載箱根據(jù)已選定樁的設(shè)計(jì)參數(shù)（樁類型、樁身混凝土強(qiáng)度值、樁徑、單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值）找生產(chǎn)廠家定制。

在工作面上通過(guò)油管用高壓油泵向荷載箱加壓，使得樁體內(nèi)部產(chǎn)生加載力，加載壓力的增加，可使得荷載箱蓋體同時(shí)向上、向下持續(xù)產(chǎn)生位移，此時(shí)樁的側(cè)阻力和其端阻力充分發(fā)揮，達(dá)到樁身自平衡。根據(jù)儀器測(cè)到的數(shù)據(jù)繪出相應(yīng)的力與位移圖，根據(jù)相應(yīng)的曲線計(jì)算分析可得出樁極限承載力。

2.2 工藝流程

方案設(shè)計(jì)→荷載箱、位移桿、護(hù)管、油管等安裝→工程樁施工→試驗(yàn)檢測(cè)裝置安裝→逐級(jí)加載、加載位移觀 察→終止加載→逐級(jí)卸荷、卸荷位移觀察→試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)整理、分析

圖1 試驗(yàn)組和設(shè)備示意

3 成樁前施工

3.1 檢測(cè)方案設(shè)計(jì)

在基樁施工前，會(huì)同各參建方（建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)），提前確認(rèn)好單樁豎向抗壓靜載的試驗(yàn)樁號(hào)，根據(jù)已選定基樁的設(shè)計(jì)參數(shù)咨詢生產(chǎn)廠家定制自平衡荷載箱，并將檢測(cè)方案上報(bào)屬地質(zhì)量監(jiān)督站備案。

3.2 荷載箱、位移桿、導(dǎo)管和油管等安裝

試驗(yàn)樁成孔驗(yàn)收、清孔完成后，進(jìn)行荷載箱的安裝。荷載箱在樁身平衡點(diǎn)位置與鋼筋籠焊接，每根基樁設(shè)置4根位移桿及4根護(hù)管，位移桿預(yù)埋在樁身內(nèi)，2根位移桿在荷載箱頂蓋上焊接牢靠，用以測(cè)量荷載箱頂蓋位移（基樁上拔量），另外2根位移桿在荷載箱底蓋上焊接牢靠，用以測(cè)量荷載箱底蓋位移（判斷基樁底反力是否足夠）。護(hù)管的作用：避免泥漿及混凝土進(jìn)入以確保位移桿自由移動(dòng)不受 影響。

3.3 工程檢測(cè)樁施工

1）混凝土澆筑優(yōu)先采用汽車泵，灌注前導(dǎo)管中應(yīng)放入隔水塞，初灌量必須經(jīng)過(guò)估算且應(yīng)能保證將導(dǎo)管底端埋入混凝土中0.8～1.3 m為宜，最終混凝土面標(biāo)高按高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.8～1.0 mm預(yù)留，此為浮漿層，后期予以剔鑿。

2）在進(jìn)行自平衡受檢樁的荷載箱部位混凝土澆筑時(shí)，混凝土澆筑速度要盡可能放到最慢，以保證荷載箱周圍混凝土的密實(shí)。

3）樁身混凝土澆筑過(guò)程中，應(yīng)避免出現(xiàn)浮籠現(xiàn)象，應(yīng)合理控制混凝土的澆筑速度，一旦出現(xiàn)鋼筋籠上浮情況，采用緩插猛拔導(dǎo)管方法促使鋼筋籠隨混凝土面一起下沉。

4 成樁后檢測(cè)

澆筑完成后，樁身混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)值100%后方可進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。在基坑開(kāi)挖至樁頭附近時(shí)，土方開(kāi)挖過(guò)程以及破樁頭過(guò)程中采取人工清理，不得采用機(jī)械，以免破壞高壓油管及護(hù)管封頭，油管破壞后將無(wú)法進(jìn)行 試驗(yàn)。

4.1 試驗(yàn)檢測(cè)裝置安裝

1）現(xiàn)場(chǎng)接通電源、平整場(chǎng)地、設(shè)置好警戒帶后，開(kāi)始安裝檢測(cè)裝置。其中包括：全自動(dòng)基樁靜載測(cè)試儀（用于收集并分析數(shù)據(jù)），壓力傳感器1只（用于測(cè)壓力）；精度達(dá)0.01 mm、量程為50 mm的容柵式數(shù)顯百分表4只（用于測(cè)沉降及上拔量）；長(zhǎng)4 000 mm的φ48.3 mm鋼管1根（用作位移測(cè)量基準(zhǔn)梁）；額定輸出壓力70 MPa以上的超高壓油泵站1臺(tái)（用于提供壓力）。

2）現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)1個(gè)梯形鋼管架，固定好位移基準(zhǔn)梁。位移傳感器一端連接在位移桿上，另一端連接顯示器。加壓泵站一端連接油管，對(duì)油管進(jìn)行加壓，另一端與靜載儀連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。檢測(cè)裝置安裝如圖2所示。

3）設(shè)備機(jī)具安裝完畢后，進(jìn)行一次系統(tǒng)檢查，如圖3所示。對(duì)試驗(yàn)樁進(jìn)行預(yù)壓，檢查管路接頭、閥門(mén)等是否漏油等。如一切正常，卸載至零，記錄百分表的初始讀數(shù)。

圖2 試驗(yàn)設(shè)備組裝

圖3 試驗(yàn)設(shè)備調(diào)試

4.2 逐級(jí)加載及加載位移觀測(cè)

1）加載要求：參照J(rèn)GJ 106—2014《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》必須分級(jí)等量進(jìn)行加載，分級(jí)荷載為最大加載值或預(yù)估極限承載力的1/10，其中，第一級(jí)可按2倍分級(jí)荷載加荷，每級(jí)加載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后方可加載下一級(jí)荷載。

2）位移觀測(cè)要求：參照J(rèn)GJ 106—2014每級(jí)加載后，在5、15、30、45、60 min各測(cè)讀1次，此后每30 min測(cè)讀1次。

3）位移相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：1.5 h內(nèi)連續(xù)3次的觀測(cè)值中，第1次與第2次位移量不超過(guò)0.1 mm，且第2次與第3次的位移量不超過(guò)0.1 mm。

4.3 終止加載

當(dāng)檢測(cè)數(shù)據(jù)在以下3種情況時(shí)可終止加載：

1）已達(dá)到基樁監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)的預(yù)定荷載值，當(dāng)能確保樁端基巖不被破壞時(shí)（加載后最大下沉量可控制在40 mm以內(nèi)時(shí)），可再加0.5～1級(jí)荷載。

2）某級(jí)荷載對(duì)應(yīng)樁的（上或下）位移量接近前一級(jí)荷載對(duì)應(yīng)的2倍位移量，且有不能穩(wěn)定的趨勢(shì)。

3）樁端累計(jì)下沉量接近40 mm（最大下沉量控制在40 mm以內(nèi)）。

4.4 逐級(jí)卸載及卸載位移觀測(cè)

1）卸載要求：參照J(rèn)GJ 106—2014每級(jí)卸載值為每級(jí)加載值的2倍，每級(jí)卸載維持1 h。

2）位移觀測(cè)：參照J(rèn)GJ 106—2014按15、30、60 min測(cè)讀沉降量，每次測(cè)讀值記入試驗(yàn)記錄表后可卸下一級(jí)荷載。全部卸載后維持3h并測(cè)讀沉降量，15、30、60、90、120、150、180 min各測(cè)讀1次。

4.5 試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)整理、分析

對(duì)各級(jí)荷載作用對(duì)應(yīng)的位移量和累積位移量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示：所測(cè)的基樁在最大試驗(yàn)荷載作用下，累積上位移量最大值2.06 mm，累積下位移量最大值3.23 mm，在規(guī)范的允許范圍之內(nèi)。

在各級(jí)荷載作用下，基樁的上、下位移均能保持相對(duì)穩(wěn)定。說(shuō)明9#～12#基樁檢測(cè)結(jié)果合格，其承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)楊邊棚戶區(qū)改造安居小區(qū)工程基樁自平衡法靜載檢測(cè)的實(shí)踐證明，所測(cè)基樁檢測(cè)結(jié)果合格，其承載力滿足設(shè)計(jì)要求，也解決了檢測(cè)進(jìn)度、場(chǎng)地占用、成本把控等 難題。

灌注樁自平衡法靜載試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)的堆載法、錨樁法相比，成本更低，所用設(shè)備簡(jiǎn)便輕巧，場(chǎng)地要求不高，可以多根樁同時(shí)檢測(cè)、檢測(cè)綠色環(huán)保、無(wú)安全隱患。但其也存在不足之處，對(duì)于樁身自平衡點(diǎn)位置的計(jì)算并不精確，需要設(shè)計(jì)單位協(xié)助完善。