海洋環境下高樁碼頭在役樁基承載力檢測方法★

孟 靜 鄭鋒勇 李越松

(交通運輸部天津水運工程科學研究院 水工構造物檢測、診斷與加固技術交通行業重點實驗室，天津 300456)

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海洋環境下高樁碼頭在役樁基承載力檢測方法★

孟 靜 鄭鋒勇 李越松

(交通運輸部天津水運工程科學研究院 水工構造物檢測、診斷與加固技術交通行業重點實驗室，天津 300456)

為適應生產需要，對上部結構破損嚴重的高樁碼頭進行了泊位升級改造，并通過靜載試驗，計算分析了原結構鋼管樁的承載力，指出原樁基承載力滿足規范要求，可在新建結構中使用，達到經濟可靠的目的。

高樁碼頭，鋼管樁，樁基承載力，靜載試驗

1 工程概況

某高樁碼頭上部結構破損非常嚴重，為了適應生產的需要，擬對其進行改造。鑒于原碼頭鋼管樁外觀狀態良好，為了節約投資，期望在新建結構中利用原有鋼管樁。為此，要求通過靜載試樁確定原有鋼管樁軸向抗壓極限承載力是否達到6 000 kN[1]。

2 檢測過程

2.1 檢測方法及原理[1]

1)加載方法及過程。加載分級按預估最大荷載6 000 kN分10級進行，逐級等量加載，每級荷載為600 kN；每級荷載施加后按5 min，15 min，30 min，45 min，60 min測讀樁頂沉降量，以后每隔30 min測讀一次。每小時內樁頂沉降量不超過0.1 mm，并連續出現兩次，確認為試樁沉降相對穩定。按照JTJ 255—2002港口工程基樁靜載荷試驗規程要求，樁頂沉降速率達到相對穩定時，再施加下一級荷載。當所施加的荷載達到檢驗要求的荷載時，即停止加載，或達到規范規定的條件(沉降量達到40 mm等)時，亦應停止加載。

2)卸載方法及過程。卸載分級進行，每級卸載量取加載時分級荷載的2倍，即1 200 kN[2]；卸載時，每級荷載維持1 h，按第15 min,30 min,60 min測讀樁頂沉降量后，即可卸下一級荷載；卸載至0后，測讀樁頂殘余沉降量。

通過現場試驗得到Q—S，S—logt，S—logQ曲線圖，根據規范，確定出各試驗樁的單樁豎向承載力。加力平臺工作原理[3]見圖1。

2.2 試驗過程及結果分析

1)試樁位置與數量。試樁總數定為兩根，其位置如圖2所示(圖中方框表示樁位)。

2)試驗過程。3-1號試樁是在拆除碼頭上部結構以后在單樁上進行的常規靜載試驗。而4-1號試樁是采用在碼頭面上直接加載的方法進行的靜載試驗。加載點位正對碼頭下方的試樁，支撐壓載支點放在與試樁相鄰的兩個排架上，在這兩排架位置的碼頭面上各放置一根箱型鋼梁來減少橫梁排架所受的集中力，鋼梁嚴格對準面板下方的橫梁。基準樁位于試樁加載點的兩側，距加載點7 m左右。樁頂沉降測試點對稱布置在加載點兩旁，試樁頂部的梁板自身壓縮變形可忽略不計，因此，所測沉降值即為樁頂沉降。作用在試樁頂部的荷載值，可以通過各試樁頂部對稱安裝的兩只鋼弦式應變計獲得，采用同條件類比法，利用各樁所測的應力應變關系獲得4-1號試樁的受力大小，再對4-1號試樁區域碼頭結構建立有限元分析模型，計算分析上部結構對試樁受力的影響，以輔助驗證該試樁受壓軸向力的大小，其結果一致性很好。4-1號基樁靜載示意圖如圖3所示。

根據上述原理，實測表明3-1號樁在加載量達到6 000 kN時，樁身的綜合應變在±320 με。由于兩根樁的截面、材質均相同，可知當4-1號樁的樁身受壓應變達到±320 με時，其軸向力也將達到6 000 kN。另外根據有限元模型計算可知，由于受到上部梁板結構剛度的影響，當樁頂碼頭面加載到7 400 kN時，試樁樁身的軸向力才達到6 000 kN，實測結果與有限元分析基本一致。加載過程中兩根試樁均沒有出現樁頂沉降大于40 mm及過大的偏位，試驗的加載與觀測過程均按規范進行。

3)試驗終止加載及承載力實測值的確定。3-1號試樁的上部結構沒有完全拆除，留下橫梁與連系梁與試樁樁帽連接，為了減小梁系剛度分擔加載力，將與樁帽連接的4根梁的兩端上部混凝土鑿開，并將上層反彎矩鋼筋截斷，基本形成簡支梁，這樣試樁樁頂僅受到梁體自重的影響，加載時已考慮該因素的影響并將其扣除。因此，實際加載時總加載量達到6 600 kN，樁頂沉降達到12.65 mm，卸載后殘余沉降量為5.60 mm。

4-1號試樁樁頂碼頭面加載量達到7 200 kN時，沉降量達到12.56 mm，樁身應變達到325 με，考慮碼頭結構的安全，且試驗樁最大加荷已達到了控制標準，停止加載，卸載后殘余沉降量為4.54 mm。

兩根試樁試驗結果表明，當樁頂加荷達到6 000 kN時，各樁均未出現規范所規定的極限破壞特征，可確定各個試樁的單樁豎向極限承載力均不小于6 000 kN，且還有一定的潛力。

4)檢測結果及分析。各試樁承載力檢測結果見表1。單樁靜載試驗得到的各試樁檢測數據匯總見表2，根據試驗檢測結果繪制的Q—S，S—logt,S—logQ試驗曲線圖見圖4～圖6。

表1 靜載試樁結果數據表

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗數據匯總表

3 結語

根據現場試驗結果提出以下結論：

1)泊位3-1號、4-1號試樁的受壓軸向荷載均達到了6 000 kN的試驗最終控制值，最大加荷穩定后，均未出現極限破壞特征；

2)通過試驗確定3-1號、4-1號試樁的單樁軸向抗壓承載力均不小于6 000 kN；

3)4-1號試樁的單樁靜載荷試驗是在碼頭原型條件下完成的，經多方驗證其單樁軸向抗壓承載力具有很強的參考價值，由于試樁數量較少，此次試驗應以3-1號試樁的試驗結果為準，4-1號試樁的試驗結果可以作為輔助參考。

[1] JTJ 255—2002，港口工程基樁靜載荷試驗規程[S].

[2] 王小兵，況青梅.樁基靜載試驗中的常見問題及處理對策[J].江西煤炭科技，2003(3)：21-23.

[3] 張至有，張衛東.樁基靜載試驗的幾種反力裝置與應用[J].土工基礎，2002(3)：96-98.

[4] 陳 凡，徐天平，陳久照，等.基樁質量檢測技術[M].北京： 中國建筑工業出版社，2003.

Carrying capacity detection methods for pile foundation in service of high-pile wharf in the marine environment★

Meng Jing Zheng Fengyong Li Yuesong

(TianjinResearchInstituteforWaterTransportEngineering，MOTKeyLaboratoryofHarbor&MarineStructureSafety，MinistryofCommunications，Tianjin300456，China)

In order to meet the production needs, this paper made berth upgrading to high pile wharf with severe damage upper structure, and through the static load test, calculated and analyzed the bearing capacity of original structure steel pipe pile, pointed out that the original pile foundation bearing capacity can meet the specification requirements, can be used in the new structure, to achieve the purpose of economic and reliable.

high pile wharf, steel pipe pile, bearing capacity of pile foundation, static load test

1009-6825(2016)18-0056-02

2016-04-13★:中央級公益性科研院所基本科研業務費專項資金項目(項目編號：TKS13014)

孟 靜(1981- )，女，副研究員

TU473.1

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