錨樁法靜載樁基檢測在港口工程試樁中的應用

王永輝

摘 要 本文以某港區建設為例，通過試樁試驗能夠看出，在工程區域，鋼管樁沉樁工藝和預應力混凝土管樁施工技術具有較高的可行性。

關鍵詞 錨樁法；靜載樁基檢測；港口工程試樁

中圖分類號 U6 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）06-0062-01

隨著樁基礎在建筑設計中的廣泛使用，靜載樁基檢測技術得到了快速發展，基樁工程質量的好壞主要取決于承載力，通過準確測試單樁承載力，能夠科學推算出工程結構的整體承載力。在目前，最為可靠和準確的檢驗方法就是靜載試驗。靜載樁基檢測就是將固定時間段的沉降量作為穩定標準，通過將不同大小的荷載施加在樁基，對樁身的沉降量進行測讀，從而使沉降量與荷載的關系曲線展現出來，樁的承載力的大小通過試驗數據的判讀來確定。

1 工程概況

本文以某港口工程為例，該港口計劃建設10萬t級通用泊位2個，保持1 000萬t的吞吐量，其碼頭岸線建設為600m左右，根據15萬t級散貨船靠泊設計水工結構。鋼管樁和混凝土管樁是碼頭基樁的主要形式，基樁直徑控制在120cm左右。通過對資料的分析和對工程的勘察得知，粉砂層可作為樁基持力層，但各區域標貫擊數具有較大的差異，而中砂層具有均勻的標高及厚薄分布。樁基的持力層如果根據不同區域進行中砂層或粉砂層的選擇，需要通過一組基樁的靜載試驗對樁長和施工工藝進行適當確定，通過積累的基礎資料來進一步優化該港區建設地基處理方案。

2 試樁方案的設計

本次在3#引橋的變電站平臺處布置試樁，由6根錨樁、2根試打樁、2根試樁以及1根基準樁組成的檢測平臺。試樁S1為鋼管樁，其長度為54m，直徑為1.2m。試樁S2為預應力混凝土管樁，其長度為51m，直徑為1.2m。基準樁J、錨樁M1—M6以及試打樁D1、D2均為預應力混凝土管樁，其長度為51m，直徑為1.2m。

按照地質報告中土層埋深和土層的屋里力學指標，對極限承載力標準值進行預估：9 130kN為試樁S1的極限承載力，8 960kN為試樁S2的極限承載力。高應變動力測試和單樁豎向抗壓靜載試驗均屬于本次試樁內容。

3 單樁豎向抗壓靜載試驗

單樁豎向抗壓靜載試驗的主要目的是對豎向抗壓極限承載力進行確定，對碼頭區域各土層的樁端極限阻力標準值進行確定，對樁側極限摩阻力標準值進行適當調整，從而使各試樁的恢復系數和剛性系數得到明確。本次是以《港口工程基樁靜荷載試驗規程》為主要試驗依據進行的。

1）搭設試驗平臺。錨樁與試驗操作平臺要保持一個整體，錨樁支撐著操作平臺，槽鋼和工字鋼縱橫交錯布置搭建成平臺，將厚度為5mm的花紋鋼板鋪在上面，以便于儀器和油泵的擱置，同時能夠給工作人員的操作提供便利，平臺承載能力為每平方2kN。

2）反力系統。通過錨樁反力架法進行試驗，拼裝式荷載架—12 000kN級別的荷載梁為實驗設備，荷載梁的組成構件為若干樁帽、2根次梁、部分拉桿以及2根主鋼梁。施工人員要使用鋼筋和鋼圈來連接錨樁與樁帽。

3）加載系統。按照試樁的最大加載量，并連4臺分離式油壓千斤頂，其型號均為5 000kN，加載時利用高壓油泵聯動完成，利用2個精密壓力表和液壓傳感器對荷載進行同時控制，要適當對兩者進行校正。

4）測量系統。將4個電子位移計對稱安裝在試樁的四周，便于對樁下沉量進行測量。將電子位移計分別安裝在各個錨樁上，對樁的上拔量進行測量，在擱置于基準樁上的基準梁上安裝測量儀表。通過應變計對樁側阻力和樁端阻力進行測定。沿樁側對稱布置應變測點，在每土層進行一對以上的測點設置。截面處樁的軸向力要按照不同截面的應變測量值進行計算，隨后再將樁端阻力和樁側摩阻力分別計算出來。

5）加載方法。通過加速維持荷載法進行加載，最大試驗荷載的1/10是每級加載的范圍，按照2倍分級荷載進行第一級的加載。2倍加載級為每級卸載量。為了使基樁承載力得到準確確定，如果達到預估荷載的70%進行加載，則1/2級荷載為每次加載量。

6）加載分級。試樁加載順序一般從0至1 500kN，再從1 500kN到3 000kN，再從3 000kN到4 500kN，再從4 500kN到4 800kN，再從4 800kN到5 600kN，再從5 600kN到6 400kN，再從6 400kN到7 200kN，再從7 200kN到8 000kN，再從8 000kN到8 400kN，再從8 400kN到8 800kN，再從8 800kN到9 200kN，再從9 200kN到9 600kN，再從9 600kN到10 000kN，再從10 000kN到10 400kN，再從10 400kN到10 800kN，再從10 800kN到11 200kN，再從11 200kN到11 600kN，最終達到12 000kN。想要確定剛性系數，需要按照設計提供的永久荷載標準值，4 500kN和1 500kN分別為永久荷載與可變荷載標準值的組合值。想要使循環加卸載應力路徑得到確定，需要遵循以下路徑：1 500→3 000→4 5 00→1 500→3 000→4 500→1 500→3 000→4 500kN。

7）測讀時間。在觀測變形量過程中，加載試樁樁頂沉降量以后，除了水文氣象惡劣的情況下每級荷載需要維持30min的時間，正常情況下在第0，5，10，15，30min對沉降量進行1次測記。

8）終止加載。按照相關規定標準，如有出現以下4種情況可終止加載：一是檢驗性試驗的加載量與設計要求相符；二是如果有試驗樁樁頂偏離軸線位移過大的情況出現在加載過程中，對試驗安全性造成一定威脅；三是加載已達到試樁設備的承載能力；四是樁頂大于40mm的總沉降量，而且樁的沉降量在某級荷載作用下為前一級荷載作用的5倍，或者是出現Q—S曲線，從而能夠對極限承載力的陡降段進行確定。12 000kN為試樁S1的最大加載量，32.73mm為樁頂沉降，比單樁預估極限承載力稍大一些；當試樁S2的最大加載量達到10 800kN時，急速沉降現象會出現在試樁中，與10 400kN級沉降相比，10 800kN的樁沉降量是其5倍，試驗種植后，樁頂達到25mm的沉降量。

9）卸載觀測。相比于每級加載量，每級卸載量是其2倍，0，5min，10min，15min是每級卸載測量時間。

10）定單樁豎向抗壓極限承載力：（1）以S—Igt曲線尾部有明顯向下彎曲出現的前一級荷載值為依據；（2）以Q—S曲線陡降段起點對應的荷載值為標準。本次試驗共進行初打和復打共計14次的高應變動力測試。在高應變測試過程中，采用RSM—24FD型浮點工程動測儀作為檢測儀器，回放在磁盤上儲存的原始信號，波形擬合分析通過PSP—WAP軟件完成。主要目的是對樁身應力分布進行了解，全面掌握不同入土深度時單樁承載力。通過試驗能夠看出樁身具有完好的質量。

4 試樁檢測結果

本次經歷了5個月的試樁試驗，通過錨樁法靜載抗壓試驗對超長大直徑預應力混凝土管樁的檢測，在工程區域內對混凝土管樁及鋼管樁的施工可行性進行了驗證，將有效參數提供給港口工程設計和工程樁施工。通過試驗得出基樁的完整性、恢復系數、剛性系數以及承載力。通過沉樁工藝檢驗結果能夠看出，進行沉樁實驗時采用D—138型柴油錘樁機開Ⅱ檔具有一定的可行性，不過出于對廠區復雜地質條件的考慮，建議根據實際情況將高程控制法應用到沉樁施工中，校核方法以貫入度為主。

5 結論

通過以上內容能夠看出，在基樁承載力檢測中，靜載樁基檢測是有效的方法，不過在實際施工中，會有很多問題出現在樁基靜載試驗檢測中。為了使這些問題得到有效解決，另外還要確保安全實施監測，需要不斷總結基樁靜載試驗檢測的實踐經驗，將行之有效的檢測方案制定出來，采取有效措施提高港口碼頭的承載力，為我國港口的健康發展奠定基礎，進一步促進區域經濟的提升。

參考文獻

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