美國(guó)AASHTO下的樁基靜載試驗(yàn)在哥斯達(dá)黎加的實(shí)踐

師亞忠

摘 要：隨著“一帶一路”的不斷深入，“走出去”的步伐正在不斷的加快，“走出去”的廣度和深度也在不斷擴(kuò)大。該文針對(duì)中國(guó)企業(yè)在采用中國(guó)儀器及設(shè)備，在美國(guó)AASHTO規(guī)范下樁基靜載試驗(yàn)在哥斯達(dá)黎加32號(hào)公路的首次成功實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：樁基;靜載試驗(yàn);哥標(biāo)、美標(biāo);首次實(shí)踐

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）01-0102-02

0 引言

隨著中國(guó)提出的“一帶一路”倡議和實(shí)施方案在全球范圍內(nèi)引起的廣泛共鳴，和“走出去”戰(zhàn)略的實(shí)施，中國(guó)的基建設(shè)企業(yè)，憑借自身實(shí)力，在中美洲、非洲、亞洲、東西歐等地區(qū)承包了大量的基建項(xiàng)目，其中就包括很多樁基工程。不同的國(guó)家有不同的規(guī)范，走出去要求我們具有全球化的施工能力，所以，我們需要有在不同國(guó)家采用不同規(guī)范施工的能力。哥斯達(dá)黎加雖然擁有CR-2010等施工規(guī)范，但因該國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較少，很多當(dāng)?shù)匾?guī)范都須在美國(guó)AASHTO規(guī)范基礎(chǔ)上指導(dǎo)施工。而樁基靜載試驗(yàn)在次之前從未有過。所以，在哥斯達(dá)黎加CR、美國(guó)AASHTO規(guī)范下樁基靜載試驗(yàn)的成功實(shí)踐，在哥斯達(dá)黎加建設(shè)史上具有非常重要的意義[1]。

1 試驗(yàn)背景及目的

按照《AASHTO LRFD Bridge Design Specifications》美國(guó)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范及《ASTM D1143》規(guī)定：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提供了施加在深基礎(chǔ)上的軸向荷載與軸向運(yùn)動(dòng)之間最可靠的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果還可提供用于評(píng)估樁身側(cè)剪力分布、樁趾端部支座發(fā)育量和長(zhǎng)期荷載-撓度行為的信息。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)人員可以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，以確定在施加適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)后，樁或群樁是否具有滿足具體支護(hù)要求的極限靜承載力和工作荷載下的撓度。當(dāng)作為多樁試驗(yàn)方案的一部分進(jìn)行時(shí)，設(shè)計(jì)人員還可以利用試驗(yàn)結(jié)果來評(píng)估不同樁型的可行性和試驗(yàn)場(chǎng)地的可變性。加之該項(xiàng)目為設(shè)計(jì)-施工總承包項(xiàng)目，設(shè)計(jì)任務(wù)由國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)。且該設(shè)計(jì)院為首次在該國(guó)家接受設(shè)計(jì)任務(wù)，所以業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)能力保持警惕。雖然該國(guó)規(guī)范及建設(shè)史上從未有相關(guān)規(guī)范要求及做過樁基靜載試驗(yàn)，但是，業(yè)主在審核橋梁圖紙過程中提出要求，要求我們至少用一根樁基來做軸向靜載試驗(yàn)，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求，并為后期其他橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)[2]。

2 工程簡(jiǎn)介

本工程沖擊成孔總樁數(shù)108根，依據(jù)業(yè)主及監(jiān)理要求采用單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)，單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)初步定為25號(hào)橋B2-4。樁基直徑1.2米，為沖擊鉆成孔混凝土灌注樁。25號(hào)橋?yàn)閱慰?5米橋梁，橋臺(tái)設(shè)計(jì)為4根孔深30米鉆孔樁。

3 美標(biāo)對(duì)試驗(yàn)的相關(guān)要求和現(xiàn)場(chǎng)滿足情況

5.3單樁試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在覆蓋整個(gè)樁頂區(qū)域的試樁長(zhǎng)軸上垂直安裝至少25mm（1in）厚的實(shí)心鋼板。

6.1一般：但是應(yīng)用壓縮器加載測(cè)試樁或樁組應(yīng)當(dāng)符合6.3-6.6中描述的方法之一，除非另有指定的工程師，應(yīng)用和測(cè)量的設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠加載本節(jié)中描述的安全應(yīng)用至少120%的最大預(yù)期測(cè)試負(fù)載。使用6.3中描述的方法對(duì)垂直或傾斜樁或群樁施加軸向荷載。使用6.4-6.6中描述的方法只應(yīng)用垂直負(fù)載。

6.2.1液壓千斤頂及其操作應(yīng)符合美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）B30.1千斤頂，其額定負(fù)載能力應(yīng)超過最大預(yù)期千斤頂負(fù)載至少20%。用于對(duì)其加壓的千斤頂、泵以及任何軟管、管道、配件、量規(guī)或換能器應(yīng)額定到與公稱千斤頂容量相對(duì)應(yīng)的安全壓力[3]。

6.2.2液壓千斤頂ram（s）將有一個(gè)旅行的總和大于預(yù)期的最大軸向移動(dòng)樁+試驗(yàn)梁的撓度和錨定的伸長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，但不低于15%的平均樁直徑或?qū)挾?。在可能的情況下使用單一的高容量千斤頂。當(dāng)使用多個(gè)千斤頂系統(tǒng)時(shí)，提供相同型號(hào)和容量的千斤頂，并通過一個(gè)通用的管匯提供千斤頂壓力。安裝歧管和每個(gè)千斤頂一個(gè)壓力計(jì)，以檢測(cè)故障和不平衡。

6.2.3除非另有規(guī)定，液壓千斤頂、壓力計(jì)和壓力傳感器應(yīng)在每次試驗(yàn)或系列試驗(yàn)之前的6個(gè)月內(nèi)至少校準(zhǔn)到最大的預(yù)期千斤頂負(fù)載。在進(jìn)行測(cè)試前提供校準(zhǔn)報(bào)告，其中應(yīng)包括環(huán)境溫度和在千斤頂最大行程范圍內(nèi)對(duì)多個(gè)沖壓沖程進(jìn)行的校準(zhǔn)。

6.2.7試驗(yàn)過程中，液壓千斤頂泵應(yīng)隨時(shí)處于無人看管狀態(tài)。自動(dòng)頂升系統(tǒng)應(yīng)該包括一個(gè)清晰的機(jī)械過載裝置，以便在緊急情況下安全地降低液壓壓力。

6.3液壓千斤頂作用于錨定反力框架的荷載。

6.3.1液壓千斤頂對(duì)試樁或群樁施加試驗(yàn)荷載，與試樁或群樁中間的試驗(yàn)梁相互作用。安裝足夠數(shù)量的錨樁或合適的錨固裝置，為測(cè)試梁提供足夠的無功能力。與試樁或試樁群保持至少5倍于最大錨桿或試樁最大直徑的距離，但不小于2.5米（8英尺）。工程師可以根據(jù)反力的類型和深度、土壤條件和荷載的大小等因素增加或減少最小的凈距，使反力對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響不顯著。

6.4.3向箱或平臺(tái)加載任何合適的材料，如土壤、巖石、混凝土、鋼材或裝滿水的容器，總重量（包括試驗(yàn)梁和箱或平臺(tái)的重量）至少比最大預(yù)期試驗(yàn)載荷大10%。

7.1.3刻度盤和電子位移指示器應(yīng)符合ASME B89.1.10。M度盤指示器（用于線性測(cè)量），一般應(yīng)具有100毫米（4英寸）的行程，但應(yīng)具有至少50毫米（2英寸）的最小行程。

7.2.2位移指標(biāo)-在基準(zhǔn)梁上至少安裝兩個(gè)位移指標(biāo)，以使樁桿平行于樁、斜樁或群樁的縱軸，在距試樁中心或樁帽等距的軸對(duì)稱點(diǎn)處作用于樁頂。在試樁或樁帽的兩側(cè)各放置一根平行的參考梁，使其朝向遠(yuǎn)離錨樁或槽的盡可能遠(yuǎn)的地方放置支撐。另一種方法是，將這兩個(gè)指示器安裝在距試樁中心或樁帽等距的軸對(duì)稱點(diǎn)上，使樁桿與樁或樁群的縱軸平行，以支承在參考梁上。

4 儀器設(shè)備（表1）

4.1 試驗(yàn)內(nèi)容（表2）

4.2 試驗(yàn)設(shè)備安裝

試驗(yàn)設(shè)備由反力結(jié)構(gòu)，荷載系統(tǒng)，觀測(cè)系統(tǒng)組成。其中，反力結(jié)構(gòu)由主梁、次梁、錨樁和連接結(jié)構(gòu)組成。通過法蘭、拉條與連接鋼筋焊接錨樁，將整個(gè)反力系統(tǒng)連接在一起（次梁、主梁方向根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整，保證受力均勻），根據(jù)ASTM-D1143（6.3.1條規(guī)定）由于場(chǎng)地受限試驗(yàn)樁與錨樁距離不滿足5倍樁徑，但滿足間距大于2.5m的要求。