姚 歡
珠海市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)測站,廣東 珠海 519000
隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,新建建筑物逐漸向高度和深度發(fā)展,則基樁通常采用大直徑灌注樁。然而,一般檢測方式中鉆芯法、低應(yīng)變法、聲波透射法主要適用于判定樁身完整性,雖然高應(yīng)變和靜載試驗都能進行樁基承載力的測試,但高應(yīng)變受錘重的影響有一定的局限性,無法進行特大噸位灌注樁的承載力測試。文章通過工程實例分析特大噸位基樁靜載試驗的應(yīng)用,對靜載試驗前期的樁頭處理和平臺安裝過程中的地基土的承載力、平臺安裝后的安全性、試驗過程及數(shù)據(jù)分析進行了詳細闡述[1]。
擬建項目位于珠海市金灣區(qū)三灶鎮(zhèn),東北側(cè)為珠海國際航展中心,西南側(cè)為既有T1航站樓。根據(jù)委托方和檢測方案確認表的要求,對該項目的基樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗,確定此次試驗的單樁豎向抗壓極限承載力分別為50000kN、41800kN、30800kN、22000kN,樁徑分別為 1800mm、1600mm、1400mm、1200mm,樁長約為30~60m。文章主要介紹主樓灌注樁單樁豎向抗壓極限承載力為50000kN的試驗分析過程。通過該項目的巖土工程勘察報告可知,該處場地內(nèi)表層土多為素填土層、雜填土層、塊石素填土層,具有強度低、壓縮性高、承載力低的特性,部分區(qū)域還有軟弱下臥層淤泥質(zhì)黏土。
特大噸位靜載試驗工程前期一定要進行現(xiàn)場走訪、踏勘和資料收集[2],然后根據(jù)每個項目不同的情況制定不同的檢測方案。如該案例中基樁靜載檢測分不同樁型、不同樁徑、不同荷載,需要根據(jù)委托方提供的樁基技術(shù)資料和地質(zhì)報告,編制各種對應(yīng)的靜載安裝檢測方案、樁頭處理方案、地基處理方案等。
在檢測前與委托方商定檢測工作合作事宜,如檢測工作需達到運輸?shù)缆返臅惩āz測電源的供給、檢測平臺地基平整密實、配重試塊堆場場地平整密實、吊車位置場地平整密實等。
在編制方案時考慮樁頂處的壓應(yīng)力最大,需要在樁頂部位置配置加密鋼筋網(wǎng)片3~5層或以薄鋼板圓筒做成加勁箍與樁頂混凝土澆筑成一體,進行樁頭加固處理后的直徑為2100mm,同時樁頭制作的混凝土強度等級宜大于原樁身混凝土等級一級。需注意的是,在樁頭澆筑過程中,一定要保證原樁身的中軸線與新澆筑樁頭的中軸線重合,切忌樁頭完成后偏心。
在鋼梁設(shè)備安裝前應(yīng)對試樁外露部分(含樁頭制作部分)進行外觀檢查,同時對制作樁頭混凝土強度進行回彈驗證,強度應(yīng)達到試驗要求。
根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范》(DBJ/T 15-60-2019),“壓重平臺支墩施加于地基土上的壓應(yīng)力不宜大于地基土承載力特征值的1.5倍”[3]。該試樁壓重平臺所在區(qū)域的地表為雜填土和素填土,由于地勘報告未提供該土層承載力特征值,為縮短檢測工期和減少費用,工作人員決定結(jié)合該工程的地質(zhì)報告和以往經(jīng)驗考慮直接采用恒載壓實擠密。
該案例中配置的支墩面積S1=263m2,反力平臺重P1=50000×1.2=60000kN,核算地基土壓應(yīng)力為P1/S1=60000÷263=228kPa,則要求現(xiàn)場地基土承載力特征值fak>228÷1.5=152kPa。
試樁兩邊受力區(qū)域采用配重恒載預(yù)壓,由2m×1m×1m的混凝土構(gòu)件組成,每邊7層擺放,每層長短邊換向,具體布置如圖1所示,每邊的受力面積S2=3m×6m=18m2。該混凝土堆載重物重P2=底面積×層高×混凝土密度=3×6×7×2.4=302.4t,換算為3024kN,堆載重物基底壓應(yīng)力P2/S2=3024÷18=168kPa,觀測其堆載物的12h沉降量,平均約為30mm。以土層中壓縮可知中壓縮性土特征值對應(yīng)的相對變形值為s/b=0.012m,其中s為承壓板的沉降量,s=24mm;b為承壓板的寬度,當(dāng)b>2m時,按2m計算,下同。利用插值法估算上述數(shù)據(jù)所對應(yīng)的地基承載力特征值荷載,約為150kPa,滿足試驗要求。
圖1 恒載預(yù)壓示意圖
(1)平臺支墩基礎(chǔ)安裝。以樁中軸線拉線作為標(biāo)記,然后在經(jīng)過壓實擠密的土層上用吊車從樁中軸線開始向兩邊安置支墩基礎(chǔ)。在每側(cè)支墩基礎(chǔ)四周布置點位進行水準(zhǔn)儀檢測,以確保檢測平臺在堆載配重時不會出現(xiàn)沉降不均勻的現(xiàn)象,同時收集數(shù)據(jù)了解該區(qū)域的土質(zhì)適用于大噸位靜載試驗的安全儲配是否滿足要求。
該案例中選用的平臺基礎(chǔ)設(shè)備是組合式鋼支墩(含10m×2m大支墩、8m×2m大支墩、6.5m×2m大支墩、5m×2m大支墩),與支墩梁構(gòu)成鋼平臺,鋼梁的強度和變形不僅能滿足特大噸位靜載試驗,還具有以下特點:①組合式鋼支墩可以靈活布置基礎(chǔ)形狀,保證支墩與樁的凈距符合規(guī)范要求;②荷載受力傳遞清晰,通過支墩梁剛度大的協(xié)同調(diào)節(jié)作用,將上部荷載合理分配到遠離檢測樁的地基土上,減少靜載過程樁周地基土的變形對檢測的影響。
(2)千斤頂?shù)倪x取和擺放。預(yù)先在樁的中心線位置拉線設(shè)置標(biāo)記,在樁頂安裝鋼底板(2.65m×2.0m×0.3m)時確認鋼底板的中心線與樁中心線重合。選取12臺相同規(guī)格、型號的千斤頂并聯(lián)使用,每個額定出力6300kN呈3排4列擺布,建議選用同一批檢定的千斤頂,以保證千斤頂在工作中同步。在鋼底板上標(biāo)注千斤頂?shù)奈恢茫玫踯嚻鸬跚Ы镯?,放在鋼底板上固定位置,從而確保千斤頂合力中心線與樁中心線重合。
(3)平臺主梁的安裝。選用5根長14m的平臺主梁,以樁中軸線為中心線密拼安裝主梁,平臺主梁需要安裝在預(yù)先設(shè)置好的主梁支架之上,不宜直接將主梁放置在受力作用于千斤頂?shù)捻旑^鋼板上。
(4)平臺次梁以及配重試塊的安裝。平臺次梁的安裝需要按照方案圖紙中對應(yīng)的間隔尺寸安放,每2根平臺次梁承擔(dān)1個試塊,每組次梁中心距為1.2m,共14根平臺次梁。平臺次梁不宜直接與主梁接觸,防止在堆載物吊裝過程中荷載通過主梁向下傳遞,導(dǎo)致主梁和主梁支架下沉壓實千斤頂,使得受檢樁開始受力下沉,而此部分的沉降量尚未錄入系統(tǒng),會對試驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差。
該案例中的試驗荷載50000kN已達到目前國內(nèi)靜載試驗最大檢測能力,堆載配重高度較高,安裝壓重平臺的安全問題尤為突出。為了保證平臺吊裝順利進行以及工程安全,采取以下措施:①在進行平臺安裝堆載時在四周圍設(shè)置警戒線,防止無關(guān)人員進入;②優(yōu)化方案降低堆載高度,降低平臺的重心;③堆載試塊時安排2臺吊車,對稱中心線均勻分層安裝,防止平臺產(chǎn)生不均勻沉降,在安裝過程中進度盡量保持同步,平臺兩端的層數(shù)相差不能超過2層;④在堆載過程中上下層進行錯位堆載,每一層都長向、短向變換擺放順序,相互搭接。
位移數(shù)據(jù)采集和判穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)嚴格按照《建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范》(DBJ/T 15-60-2019)[3]執(zhí)行。加載過程采用自動化控制,實施檢測數(shù)據(jù)遠程上傳,在試驗過程中隨時注意電源、電壓、油壓的變化,恒載過程中應(yīng)確保電壓穩(wěn)定、油壓恒定,并適時將油壓補足在規(guī)范范圍內(nèi)。最大試驗荷載加至50000kN,試驗進展順利,未出現(xiàn)異?,F(xiàn)象,試樁在最大荷載作用下樁頂累計沉降小于0.05D(D為試樁直徑,mm),且沒有明顯沉降增大的現(xiàn)象,試樁未達到極限承載狀態(tài)[4]。
綜上所述,大噸位靜載試驗關(guān)注的細節(jié)問題較多。(1)從靜載平臺基底的地基處理開始考慮,地基處理的結(jié)果是場地的寬度、深度、承載力必須達到試驗所需要的指標(biāo),在表層土地基承載力不明的情況下可以結(jié)合該區(qū)域的經(jīng)驗指數(shù)采用恒載壓實擠密的方式進行試驗,但是該方法仍有一定的局限性,在地基承載力很差和淺表層為淤泥時不適用。(2)試樁本身的樁頭處理問題。要防止試驗過程中樁頭破損影響試驗結(jié)果。(3)平臺的本身鋼構(gòu)件選取和安裝。要確保在進行特大噸位靜載試驗時鋼梁滿足要求。(4)配重堆載的擺放問題。防止在吊裝過程中出現(xiàn)平臺不均勻沉降,導(dǎo)致需要重新卸臺返工。