單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)檢測技術(shù)措施優(yōu)化研究

李先進(jìn) 卿仁杰

針對單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)檢測中遇到的一些問題，通過總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)制作可移動試驗(yàn)用樁頭，解決了試驗(yàn)用錨樁樁頭快速處理的問題。通過制定吊籃的不同應(yīng)用方案，應(yīng)對不同條件下試驗(yàn)裝置與受檢基樁的連接問題，成功實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)檢測裝置與受檢基樁的可靠連接，特別在設(shè)計(jì)為雙層鋼筋的基樁應(yīng)用上，有著良好的表現(xiàn)。

一、引言

隨著我國建筑事業(yè)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，我國在單樁豎向靜載試驗(yàn)檢測技術(shù)上也取得了長足的進(jìn)步，相對于過去的單一測試，現(xiàn)已能夠?qū)兜孜灰疲瑯渡響?yīng)力、應(yīng)變，樁側(cè)摩阻等多個參數(shù)進(jìn)行全面的檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)全過程的自動化控制。單樁豎向靜載試驗(yàn)是檢測基樁承載能力最有效、最直觀的方法，也是評定基樁基本使用功能的最可靠依據(jù)。

單樁豎向靜載試驗(yàn)分為單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)與單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，國內(nèi)開展較多的是單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，而大直徑基樁的單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)由于反力裝置的復(fù)雜性及位移采集的困難，開展的單位不多。本文通過研究單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)檢測實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，解決該項(xiàng)試驗(yàn)過程中遇到的一些技術(shù)難點(diǎn)，達(dá)到改進(jìn)檢測技術(shù)，提高檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的目的。

二、錨樁樁頭處理

1.錨樁樁頭的常規(guī)處理方式

受檢基樁加載的反力裝置一般作用在錨樁或重壓平臺支墩上，對于地基基礎(chǔ)承載力較差的地區(qū)，反力裝置往往選擇作用在錨樁上。在工程條件允許的情況下，錨樁的選擇一般會利用受檢基樁附近的工程用樁。保證反力裝置能夠有效傳力至錨樁，且不損壞樁頭，規(guī)范推薦的樁頭處理方式為：

（1）混凝土樁應(yīng)鑿掉樁頂部的破碎層以及軟弱或不密實(shí)的混凝土。

（2）樁頭頂面應(yīng)平整，樁頭中軸線與樁身上部的中軸線應(yīng)重合。

（3）樁頭主筋應(yīng)全部都直通至樁頂混凝土保護(hù)層之下，各主筋應(yīng)在同一高度上。

（4）距離樁頂一倍樁徑范圍內(nèi)，宜用厚度為5mm的鋼板圍裹，樁頂應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片2層，間距60mm～100mm。

（5）樁頭混凝土宜比樁身混凝土提高1級～2級。

（6）樁頂應(yīng)用水平尺找平。

一般情況下，按照這種處理方式可以做到保護(hù)樁頭與有效傳遞試驗(yàn)力值的目的，但是在施工現(xiàn)場，實(shí)際條件往往復(fù)雜多變，在某些情況下應(yīng)用起來會出現(xiàn)一些問題，例如：

（1）按這種方式需重新施作樁頭，有一定的施工量，且要等待施作后的樁頭混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度值，才可進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)，造成檢測工期較長，對于建設(shè)工期緊張的項(xiàng)目，留給試驗(yàn)檢測的時(shí)間短，難以按時(shí)完成試驗(yàn)檢測任務(wù)。

（2）在樁頭處理過程中，往往會破壞或影響樁基頂端鋼筋的原有狀態(tài)，造成試驗(yàn)后還要按照設(shè)計(jì)文件修復(fù)鋼筋，以便銜接后續(xù)施工，增加工作量的同時(shí)，對基樁在使用過程中的結(jié)構(gòu)受力造成了一定的不確定性。

2.錨樁樁頭在特殊條件下的處理方案

針對上述情況，通過對這類試驗(yàn)的研究，經(jīng)過反復(fù)測試，制定出可移動輔助試驗(yàn)樁頭方案，該方案僅對相應(yīng)錨樁樁頭進(jìn)行簡單處理，適用于直徑大于100cm的基樁，對于待檢基樁較多的項(xiàng)目，該方案可大大縮短試驗(yàn)工期，同時(shí)對基樁原有鋼筋進(jìn)行了有效保護(hù)，保證其后續(xù)的使用功能。

（1）樁頭簡易處理方式

首先去掉樁頭軟弱或不密實(shí)的混凝土部分，整平表面，表面上施作5cm左右高強(qiáng)細(xì)石混凝土墊層（強(qiáng)度高于基樁混凝土2個等級），保證凝結(jié)后的細(xì)石混凝土墊層表面水平、平整，盡量使處理后錨樁樁頭部分位于地平面以下，這樣做的目的是通過樁周土的擠壓作用，保護(hù)樁頭在試驗(yàn)過程中不受到損壞。最后根據(jù)試驗(yàn)方案計(jì)算樁頂所需要承受的試驗(yàn)力值，在細(xì)石混凝土墊層達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度后開展試驗(yàn)項(xiàng)目。

（2）可移動輔助試驗(yàn)樁頭的安裝

可移動樁頭在試驗(yàn)時(shí)安裝于鋼筋籠內(nèi)測（如圖1所示），避免對錨樁的鋼筋造成影響，因試驗(yàn)用可移動樁頭與錨樁接觸面積相對于其他方式處理的樁頭，承壓面積變小，這就要求試驗(yàn)時(shí)要通過計(jì)算，核算試驗(yàn)時(shí)承壓面積是否滿足要求，如不滿足可通過增加錨樁數(shù)量的方式解決。安裝時(shí)應(yīng)保證樁頭頂面水平，如不滿足要求，可通過鋪墊薄層細(xì)砂進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（3）可移動輔助試驗(yàn)樁頭的制作

可移動樁頭的制作根據(jù)試驗(yàn)樁型的特點(diǎn)和試驗(yàn)裝置的布置來設(shè)計(jì)尺寸，根據(jù)實(shí)際條件采用鋼筋混凝土預(yù)制或采用高強(qiáng)鋼材加工制成。

①當(dāng)采用鋼筋混凝土預(yù)制，其鋼筋位置設(shè)計(jì)如圖2，采用C50混凝土，一次澆筑成型，保證上下表面整平，必要時(shí)可鋪設(shè)整塊鋼板。

圖2 鋼筋混凝土輔助樁頭鋼筋布置圖

②采用高強(qiáng)鋼材加工如圖3所示，根據(jù)具體尺寸要求，或試驗(yàn)裝置受力情況選擇工字鋼型號及數(shù)量，加工時(shí)要保證對稱原則，以控制可移動樁頭受力均勻。

三、試驗(yàn)裝置與受檢基樁鋼筋的連接

1.連接問題

圖3 鋼材加工輔助樁頭示意圖

單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)裝置與受檢基樁連接的方式有很多種，一般都需要采用焊接的方式與試驗(yàn)基樁鋼筋建立可靠連接。因樁型的多樣化，在試驗(yàn)裝置與受檢基樁鋼筋連接時(shí)會出現(xiàn)一些問題。如圖4所示試驗(yàn)用主梁一般是在本次試驗(yàn)以前加工好的，由于試驗(yàn)用主梁加工成本較高，所以同一主梁會應(yīng)用到不同樁型的檢測當(dāng)中。如樁型尺寸與主梁梁型不匹配就會造成基樁部分鋼筋受斜向拉力，很難保證試驗(yàn)受力的均勻性，容易造成試驗(yàn)基樁損壞，達(dá)不到試驗(yàn)檢測的目的。

圖4 傳統(tǒng)單樁豎向抗拔試驗(yàn)裝置

如圖5所示，這種布筋的樁型在抗拔力較大的抗拔樁應(yīng)用普遍，雙層鋼筋在實(shí)際檢測過程中，采用傳統(tǒng)拉桿連接較為困難，焊接難度大，勉強(qiáng)連接后，由于拉桿間的交錯造成拉桿間相互影響，承受橫向應(yīng)力，容易造成拉桿的損壞，甚至引發(fā)安全事故。

2.連接問題的解決方案

為解決類似問題，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及受力分析，設(shè)計(jì)采用試驗(yàn)裝置（圖6），相對于傳統(tǒng)檢測裝置具有適應(yīng)多變性，與受檢基樁連接簡單，試驗(yàn)受力穩(wěn)定均勻，檢測裝置安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。

該裝置的要點(diǎn)在于：

（1）試驗(yàn)用主梁可采用多梁組合的形式，最大限度的配合連接基樁鋼筋，單、雙梁安裝示意圖如圖7所示。

圖5 設(shè)計(jì)為雙層鋼筋的樁型

（2）連接用的下部吊籃可事先加工多種型號或根據(jù)當(dāng)前試驗(yàn)樁型加工，加工費(fèi)用相對較低。鋼連接吊籃主要作用是傳遞受力，要有足夠的強(qiáng)度，避免在試驗(yàn)過程中受力變形。

圖6 試驗(yàn)裝置安裝圖

圖7 單、雙梁安裝示意圖

（3）只要安裝得當(dāng)便可保證基樁鋼筋受力垂直向上，達(dá)到保護(hù)受檢基樁，順利完成試驗(yàn)檢測任務(wù)的目的。

（4）如圖8所示，這種雙層鋼筋的樁型可以采用嵌套鋼圈的方式進(jìn)行焊接安裝，首先將1號和2號連接鋼圈分別嵌套于基樁鋼筋的最內(nèi)側(cè)和兩層鋼筋中間，然后首先完成1號鋼圈的焊接安裝，再對2號鋼筋進(jìn)行焊接安裝，這樣可解決該類樁型的單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)基樁連接的問題。

圖8 雙層鋼筋基樁的連接

四、結(jié)語

單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)屬于現(xiàn)場試驗(yàn)檢測的一種，而施工現(xiàn)場有著復(fù)雜的多變性，要做好該項(xiàng)工作，需要我們用不同的方案去應(yīng)對實(shí)際檢測當(dāng)中遇到的問題。通過對單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)方案的改進(jìn)，在實(shí)踐應(yīng)用中縮短了檢測周期，保障了檢測過程的安全性，降低了檢測成本，提高了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為我們在試驗(yàn)檢測上遇到相關(guān)問題的時(shí)候，增加了可靠的選擇方案，將該項(xiàng)檢測項(xiàng)目做的更好，得出更貼近工程實(shí)際的數(shù)據(jù)，用以評定基樁實(shí)際承載能力。