鉆孔灌注樁自平衡測(cè)樁法檢測(cè)裝置應(yīng)用

駱樹勇

(1.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東濟(jì)寧 272100；2.山東省華魯工程總公司，山東濟(jì)寧 272100)

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，樁基施工的應(yīng)用越來越多，保證樁基質(zhì)量也就越發(fā)重要。保證樁基質(zhì)量有兩個(gè)方面，一是樁身質(zhì)量，另一個(gè)是樁的承載力，其中承載力是主要因素。準(zhǔn)確檢測(cè)承載力是各類建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要保證。樁的承載力檢測(cè)方法有多種，主要分為兩大類，一類是對(duì)樁的靜荷載試驗(yàn)和動(dòng)力檢測(cè)，另一類是通過其他方法得到樁端和樁側(cè)阻力。本文以灌注樁為例，介紹了堆載法、錨樁法和自平衡法樁檢測(cè)的優(yōu)劣。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

濟(jì)寧高新區(qū)碧桂園12號(hào)樓樁基工程，北鄰緯三路，東鄰楊柳街。本工程采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁，樁徑800 mm，有效樁長(zhǎng)37.1 m，總樁數(shù)181。以⑦1黏土層為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層不小于1.6 m，要求注漿后單樁豎向承載力特征值達(dá)到4600 kN。設(shè)計(jì)要求在工程樁施工前應(yīng)先做試驗(yàn)樁，單樁承載力特征值達(dá)到設(shè)計(jì)值后，方可施工工程樁，試驗(yàn)樁不得作為工程樁使用。

1.2 地層情況

⑤4粉土。黃褐色，切面粗糙，韌性及干強(qiáng)度低，無光澤反應(yīng)，搖振反應(yīng)中等，濕，中密—密實(shí)。

2 三種測(cè)樁方法特點(diǎn)對(duì)比

2.1 堆載法

堆載法是指在樁施工達(dá)到一定天數(shù)后，在樁頂放置一承重平臺(tái)，在承重平臺(tái)上放置足夠的配重，如混凝土塊、沙包等，將千斤頂放于樁與承重平臺(tái)之間，通過逐步加壓達(dá)到測(cè)樁的目的，見圖1、圖2。

圖1 堆載法實(shí)例圖Fig.1 Example of stacking method

圖2 堆載法示意圖Fig.2 Schematic diagram of stacking method

堆載法的承重平臺(tái)搭建簡(jiǎn)單，可以任意抽選樁，對(duì)樁沒有特別要求，所測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)。其缺點(diǎn)是需要運(yùn)輸車輛及吊車配合，試驗(yàn)成本較高。

2.2 錨樁法

錨固法是先施工1根試驗(yàn)樁，同時(shí)再施工4根錨固樁。將千斤頂置放于試驗(yàn)樁上，再將鋼梁放置在千斤頂上，用鋼筋將錨樁鏈接好后，再通過加壓裝置對(duì)千斤頂進(jìn)行加壓，從而計(jì)算得出樁的承載力數(shù)據(jù)，見圖3、圖4。

圖3 錨樁法實(shí)例圖Fig.3 Example of anchoring method

圖4 錨固法示意圖Fig.4 Schematic diagram of anchoring method

錨固法安裝快捷，特別對(duì)于大噸位試樁，節(jié)約成本明顯，這是錨樁法的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是安裝時(shí)荷載對(duì)中不易控制，當(dāng)使用工程樁做錨樁時(shí)，會(huì)對(duì)工程樁的承載力產(chǎn)生一定的影響，如果為試樁設(shè)置專門的錨樁，則會(huì)大大增加相關(guān)成本；試錨樁需要事先選定，無法做到隨機(jī)抽選。

2.3 自平衡法

自平衡法與傳統(tǒng)的測(cè)樁方法有很大區(qū)別，該技術(shù)是將一種特制的加載裝置—荷載箱，通過設(shè)計(jì)計(jì)算找到平衡點(diǎn)，在混凝土澆筑之前將荷載箱焊接到鋼筋籠的中下部，將荷載箱的加壓管以及所需的其他測(cè)試裝置從樁體引到地面，然后灌注成樁。待樁砼養(yǎng)護(hù)到一定齡期后在地面平臺(tái)通過加壓泵對(duì)樁內(nèi)的荷載箱進(jìn)行加壓加載，荷載箱本身的打開面打開后通過位移絲的走位，計(jì)算得出樁端承載力及樁側(cè)總摩阻力的一種方法，見圖5、圖6。

圖5 自平衡法示意圖Fig.5 Schematic diagram of self-balancing method

圖6 自平衡法地面裝置Fig.6 Self-balancing ground device

這種方法的自平衡裝置安裝簡(jiǎn)單，占用場(chǎng)地空間小，不需要吊車等大型設(shè)備及配重，可多根樁同時(shí)測(cè)試。試驗(yàn)準(zhǔn)備工作省時(shí)省力，安全性高，不需要平整場(chǎng)地、錨樁施工、樁帽制作等工序，試驗(yàn)費(fèi)用較低，雖然荷載箱為一次性投入，但與堆載法、錨固法相比可節(jié)約試驗(yàn)總費(fèi)用的20%～60%。

由于試驗(yàn)方便，費(fèi)用低、時(shí)間短，該法有利于增加試樁數(shù)量，擴(kuò)大檢測(cè)面。該法適用于特別困難或費(fèi)用特別高的工地，例如水上試樁、坡地試樁、狹窄場(chǎng)地試樁等。

自平衡法將荷載箱放置于樁身內(nèi)部，樁身鋼筋需要截?cái)?，形成人為的“斷樁”，從而影響樁的性能。圖7是安裝荷載箱時(shí)鋼筋籠的圖片，可以明顯看出鋼筋籠在荷載箱處斷開。實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)行注漿處理，消減了樁的豎向荷載的影響，但還可能會(huì)受到水平荷載一定程度的影響。

圖7 自平衡裝置荷載箱焊接Fig.7 Welding of load box for self-balancing device

3 自平衡測(cè)樁法應(yīng)用情況

3.1 加載載荷

本工程進(jìn)行加載荷載的工序及注意事項(xiàng)包括：①采用逐級(jí)等量加載，每級(jí)為預(yù)估最大加載量的10%；②加載、卸載均勻連續(xù)，每級(jí)荷載的變化幅度不超過分級(jí)荷載的10%；③每級(jí)荷載施加后，先按5 min、15 min、30 min、45 min、60 min測(cè)讀位移，以后每隔30 min測(cè)讀位移；④每小時(shí)內(nèi)的位移增量不超過0.1 mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次，達(dá)到位移相對(duì)穩(wěn)定，之后再施加下一級(jí)荷載；⑤荷載已達(dá)到荷載箱加載極限，或荷載箱上、下段位移已超過荷載箱行程，即可終止加載；⑥卸載時(shí)，每級(jí)荷載維持1 h，并按15 min、30 min、60 min測(cè)讀位移量后，卸下一級(jí)荷載直至歸零。

3.2 單樁靜載荷實(shí)驗(yàn)

本工程所檢測(cè)的21號(hào)樁的荷載—沉降(Q—s)曲線呈緩變型，荷載箱以上樁向上位移曲線未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，向上加載至設(shè)計(jì)要求最大荷載4600 kN，停止加載，位移量未超過40 mm；荷載箱下部向下位移曲線未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，向下加載至至設(shè)計(jì)要求最大荷載4600 kN，停止加載，位移量未超過40 mm，判定該樁單樁豎向抗壓承載力極限值達(dá)到9200 kN(見表1、表2和圖8、圖9)。

表1 自平衡試驗(yàn)匯總表Table 1 Summary of experimental data of self-balancing test

表2 自平衡試驗(yàn)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)Table 2 Self-balancing test conversion data

圖8 自平衡Q—s試驗(yàn)曲線圖Fig. 8 Self-balancing Q—s test curve

圖9 自平衡豎向Q—s試驗(yàn)曲線圖Fig.9 Vertical self-balancing Q—s test curve

4 經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

三種測(cè)樁實(shí)驗(yàn)方法的對(duì)比見表3。

表3 三種樁基測(cè)試方法對(duì)比Table 3 Comparison of three test methods for pile foundation

(1)自平衡法15～20 d，砼強(qiáng)度達(dá)到80%可以測(cè)樁，其他方法則必須需要砼養(yǎng)護(hù)28 d后方可測(cè)樁。本工程使用自平衡法實(shí)際開始試驗(yàn)是在樁施工完畢21 d開始，試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(2)自平衡法每噸約計(jì)需要35元，本工程要求單樁豎向承載力特征值達(dá)到4600 kN，極限值為9200 kN，每組試驗(yàn)樁需要測(cè)樁費(fèi)3.22萬元，每組試驗(yàn)樁成本2.5萬元，合計(jì)5.72萬元；堆載法需要配重每噸大概25元/噸，每組樁測(cè)樁綜合費(fèi)用4.95萬元，每組試驗(yàn)樁成本2.5萬元，合計(jì)7.45萬元；錨固法試驗(yàn)樁費(fèi)用1.5萬元，每組試驗(yàn)樁成本為12.5萬元，合計(jì)為14萬元。

(3)自平衡法樁頭標(biāo)高按工程樁標(biāo)高施工即可，不需要灌注至地面，僅需提前預(yù)埋荷載箱、位移桿、加壓油管；堆載法、錨固法樁體須到達(dá)地面或需開挖基槽方可進(jìn)行試驗(yàn)。

(4)自平衡法只需要在試驗(yàn)樁周圍有5 m寬的一個(gè)空間即可試驗(yàn)，堆載法和錨固法需清理出能夠擺放配套設(shè)施的場(chǎng)地，并修一條便道進(jìn)出。

5 結(jié)語

通過對(duì)堆載法、錨固法及自平衡法3種樁檢測(cè)方法的對(duì)比，以及自平衡測(cè)樁法在本工程中的成功運(yùn)用，充分說明自平衡法相較其他測(cè)樁方法測(cè)樁費(fèi)用低，測(cè)樁實(shí)驗(yàn)工期短，不需要其他大型配套設(shè)施、配重及機(jī)械設(shè)備，安全可靠，施工方便，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，是值得推廣應(yīng)用的一種測(cè)樁方法。