淺談錨樁法在水運工程基樁靜載荷試驗中的應用

郭 偉，馬慧青（上海港灣工程質量檢測有限公司，上海 201315）

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淺談錨樁法在水運工程基樁靜載荷試驗中的應用

郭 偉，馬慧青
（上海港灣工程質量檢測有限公司，上海 201315）

摘要：靜載荷試驗是基樁的主要檢測方法之一，錨樁法安裝簡單、技術經濟合理，綜合效益顯著，在水運工程中得到廣泛應用。本文主要介紹了錨樁法的原理、試樁思路、試樁流程及注意事項，為類似工程的試驗提供一定的技術指導。

關鍵詞：靜載荷試驗；錨樁法；錨樁；基準樁

引 言

基樁檢測的主要目的之一是確定單樁承載力，而單樁豎向靜載荷試驗是公認的檢測單樁豎向承載力最直觀、最可靠的方法。

單樁豎向靜載荷試驗就是在基樁上施加不同的荷載，測量固定時間段樁身的沉降量。從而得出荷載與沉降量的關系曲線 ，通過試驗數據的判讀來確定樁的承載力大小。

水運工程基樁靜載荷試驗由于其自身的復雜性，往往比在陸地進行試驗要困難得多。國內水運工程基樁靜載荷試驗主要采用錨樁法和自平衡法，自平衡法主要適用于大噸位靜載荷試驗，嘉紹跨海大橋鉆孔灌注樁最大極限承載力為205 MN，樁徑3.8 m，樁長110 m，為目前世界最大噸位的自平衡法試驗。而錨樁法主要適用于較大噸位的靜載荷試驗，安裝快捷，節約成本，國內大噸位為溫州大門大橋鉆孔灌注樁的 40 MN，樁徑 2.2 m，樁長115.0 m［1］，江蘇如東風電鋼管樁的50 MN，樁徑2.8 m，樁長93.7 m［2］。

1 方法簡介

錨樁法是利用試驗樁周圍的基樁作為提供反力的錨樁，試驗裝置由反力系統、加載系統、量測系統組成。

錨樁反力系統就是將試驗樁周圍對稱的幾根錨樁用螺桿（灌注樁用錨筋）與反力裝置連接起來，依靠試驗樁樁頂并聯的千斤頂將反力裝置施加荷載，由錨樁提供反力，提供反力的大小由錨樁數量，反力裝置強度和錨樁的抗拔力決定。

錨樁反力系統一般不會受現場條件和加載噸位數的限制，當條件允許，采用工程樁作錨樁是最經濟的，但在試驗過程中需要觀測錨樁的上拔量，以免拔斷，造成工程損失及安全隱患。錨樁在試驗過程中受到上拔力作用，其樁周土的擾動會影響到試樁和基準樁。《港口工程基樁靜載荷試驗規程》（JTJ255-2002）規定試驗樁與錨樁、基準樁之間中心位置不應小于4倍樁徑或樁寬，且不小于2.0 m，基準樁與錨樁的中心距不應小于3倍樁徑或樁寬，就是為了減小這種影響［3］。

基準梁應當具有足夠的剛度，其一端固定，另一端簡直于基準樁上；固定和支撐位移計的夾具及基準梁應避免氣溫、振動及其他外界因素的影響。

2 試樁思路

根據設計說明、檢測要求及巖土工程勘察報告，了解試驗樁及錨樁的樁頂標高，設計高潮位等，試驗樁與錨樁的標高差由千斤頂的高度和墊塊來決定，水上試樁平臺標高一般高于最高潮位與最大波浪之和1 m以上。

反力系統根據可能出現的最大荷載進行設計，反力系統承載能力應為預計最大試驗荷載的 1.3～1.5倍［3］。當錨樁提供的反力不足時，可以在反力裝置上進行堆載，以保證達到足夠的反力。

灌注樁的錨樁應預留足夠長的鋼筋，鋼筋與樁帽進行焊接時，可采用單面焊或雙面焊，鋼筋焊接數量不超過該截面鋼筋總數量的一半。

預制混凝土樁可以預先在樁頂接一定長度的鋼管，在鋼管段制作牛腿，螺桿穿入牛腿與反力裝置進行聯結。也可以在預制混凝土樁內放入鋼筋籠，然后灌注混凝土，把鋼筋焊接到錨樁帽上；由新灌注的混凝土與管樁內側的剪應力，計算灌注的混凝土長度。鋼筋拉應力應小于鋼筋抗拉強度設計值［2］。多節混凝土樁，除應當驗算樁身強度外，還應當驗算接頭的抗拉強度。

鋼管樁也通過在錨樁頂部制作牛腿，通過螺桿來聯結錨樁和反力裝置。基準樁也盡量的利用工程樁，其與錨樁和試驗樁的間距應滿足規范要求。若無工程樁可用時，需要專門打入基準樁，但其長度可以比錨樁與試樁適當減小。

3 試樁流程

1）試驗用樁施工完成后，首先搭設試樁平臺，保證波浪不會濺到平臺上，避免對試驗造成影響。

2）焊接牛腿或灌注樁芯混凝土，混凝土應當滿足強度要求，管樁內壁應鑿毛，混凝土中可以加入適量的早強劑和微膨脹劑。

3）安裝反力裝置。先安裝次梁，再安裝錨樁與邊梁的聯結件；安裝墊塊和千斤頂，再安裝主梁；最后安裝主梁與邊梁的聯結件。

4）擰緊螺帽，或焊接鋼筋。螺帽不能擰太緊，要預留 3～5個螺紋，鋼筋應當保持豎直，同時保證焊縫長度和質量。

5）安裝基準梁；碼頭基準樁之間的距離較大，基準梁在自重作用下會產生撓度，應通過《鋼結構規范》的允許撓度來控制基準梁的撓度。

6）安裝油壓系統；通過高壓油管連接油泵和千斤頂，油管的強度應進行驗算。

7）在試樁樁頂以下0.2～1.0 m處，對稱均勻安裝4個位移計或百分表。

8）在錨樁上安裝百分表或位移計，觀察錨樁的位移量。

9）進行預加載。一方面測試系統正常與否，另一方面對試驗樁進行預壓。

10）按照規范的要求進行加載與卸載，直至整個試驗的結束。

4 注意事項

1）對中問題。如果千斤頂作用點偏離了樁頭的中心位置，輕者使試驗數據失真，重者會使試驗樁遭到破壞，甚至出現工程安全事故。若試驗樁由于施工偏位影響，位置不在錨樁的正中心，則會各個錨樁的受力大小不同，應該對受力最大的錨樁在荷載較大時進行觀察。錨樁反力梁裝置在試驗過程中，特別是加載的前幾級容易出現油壓過沖現象，如果處理不好，嚴重的時候一次可以過沖一到二級荷載，過沖一般只是影響到試樁的沉降量，控制得好對最終數據的影響較小。

2）休止時間。打樁會對樁側和樁端土體造成擾動，土體強度恢復需要一定的時間，所以試驗樁必須滿足規范所規定的休止時間要求。

3）保證錨樁在試樁后仍可作為工程使用的依據［4］。若錨樁按摩擦樁設計，控制試樁過程中錨樁樁頂上拔量△L≤4～5 mm，認為原錨樁作為工程樁，其端阻力承載力仍可充分發揮。

4）安全問題。水上試驗工作人員要遵守水上工作安全條例，要穿救生衣和防滑鞋，注意人身和儀器設備在途中的安全，采取安保措施；試樁平臺的搭設要牢固，考慮抗大風大浪的襲擊和臨時擱放試樁大梁的荷重要求；荷載試驗時注意油壓變化，試驗樁、錨樁的位移變化，注意高壓油路系統是否工作正常。發現異常情況立即停止加載，查明原因、排除故障。出現險情時先卸載再查找原因、及時報告、與有關方面商議處置辦法。

5）試驗數據準確性。試驗儀器、設備均應按要求標定合格，特別是荷載控制儀和高壓油路系統配套標定；注意試驗數據是否正常，發現異常數據要仔細核對，檢查儀器設備、查明原因、及時報告、保存原始數據；在風浪較大、基準架不穩定，無法保證試驗數據正確的情況下，以及平臺工作不安全的情況下，不應進行試驗測試工作。

6）壓屈穩定及水平限位。水運工程中，由于水深和深厚淤泥的影響，基樁一般較長，為保證垂直抗壓試驗安全順利進行，需要依據規范［5］對試驗樁在最大荷載時的壓屈穩定進行驗算。為防止試驗樁的水平晃動，試驗前視需要可對試樁進行水平限位處理。對超大噸位的靜載荷試驗，還需要對錨樁聯成整體。

5 結 語

錨樁法安裝簡單，技術經濟合理，綜合效益顯著。但是應當注意此方法的技術優缺點，提高安全系數和降低技術人員在勞動中的強度，提高試驗效率。錨樁法應當全面充分準備試驗的前期工作，試驗按照預先制定的試驗規程進行，試驗后及時總結分析試驗過程中的所存在的問題。

總之，錨樁法在水運靜載試驗中切實可行，對工程參建各方均能產生較好的效益。應作為較大噸位的首選方法，實踐中能得到廣泛的應用。

參考文獻：

［1］ 孫洋波，朱光裕.超長大直徑灌注樁的承載力檢測與分析［J］.工程質量，2009，27（8）：22-25.

［2］ 賁能慧，孟歡.超高噸位錨樁法在海上風電基樁中檢測［J］.中國水運，2014，11：58-59.

［3］ JTJ255-2002港口工程基樁靜載荷試驗規程［S］.北京：人民交通出版社， 2002.

［4］ 張龍山，陳存有.采用工程樁進行試樁的應用探討［J］.黑龍江交通科技，2009，9：120-121.

［5］ JTS167-4-2012港口工程樁基規范［S］.北京： 人民交通出版社， 2012.

Application of Anchor Pile Method in Static Load Test of Waterway Engineering Foundation Piles

Guo Wei，Ma Huiqing
（Shanghai Harbor Quality Control & Testing Co.， Ltd.， Shanghai 201315， China）

Abstract：The static load test is one of the major methods on pile test， the installation of the anchor piles method is simple， the technology and economy is reasonable， and the comprehensive benefit is notable， widely used in waterway engineering.This paper mainly introduces the principle of the anchor pile method， pile test ideas， pile test procedure and precautions， providing certain technical guidance for similar engineering pile test.

Key words：static load test； anchor piles method； anchor pile； reference pile

中圖分類號：TU473.1

文獻標識碼：A

文章編號：1004-9592（2016）02-0092-03

DOI：10.16403/j.cnki.ggjs20160224

收稿日期：2015-06-11

作者簡介：郭偉（1983-），男，工程師，主要從事地基處理、樁基及結構檢測等工作。