自平衡法樁基靜載試驗在水下大樁徑施工中的應(yīng)用

張自安 伍志珍

摘要：以硃山湖北路西延伸段橋梁工程為例，對自平衡法樁基靜載試驗在水下大樁徑樁基工程檢測中應(yīng)用的實施方案、質(zhì)量控制、結(jié)果分析、前景應(yīng)用進(jìn)行了探索和實踐，并取得了良好的試驗結(jié)果，為今后在水上試樁，坡地試樁，基坑底試樁，狹窄場地試樁積累了經(jīng)驗。

Abstract： Taking the project of west extension of Zhu Shan Hubei Road as an example， this paper explores and practices the implementation scheme， quality control， result analysis and prospect application of static load test of pile foundation with self-balanced method in the detection of underwater large diameter pile foundation. Good test results have been obtained， which has accumulated experience for future testing piles on water， on slope， on the bottom of foundation pit and on narrow site.

關(guān)鍵詞：自平衡法；樁基檢測；實施方案；施工

Key words： self-balanced method；pile foundation testing；implementation scheme；construction

中圖分類號：TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）10-0123-03

1 工程概況

硃山湖北路西延伸段位于硃山湖北岸，平行于硃山湖大道，連接軍山第一大道與楓樹南街，沿線湖岸均為規(guī)劃用地，設(shè)計道路主線長3129.326m，其中橋梁長676.6m，道路紅線寬為30m，橋梁寬度為27m。橋梁共三座，硃山湖一橋（20+8×30+20）m，中心樁號為K1+312；硃山湖二橋（20+6×30+20）m，中心樁號為K1+897；硃山湖三橋（20+4×30+20）m，中心樁號為K2+437。橋臺基礎(chǔ)采用直徑為1.5m的鉆孔灌注樁，單樁頂承載力容許值9000kN。

硃山湖橋梁工程屬于水上橋梁，施工樁基采用鉆孔灌注樁工藝，基礎(chǔ)均采用2根？準(zhǔn)1.5m的單排樁。由于大部分施工過程，材料運輸及堆放，人員活動均是在主棧橋和支棧橋上完成的，本身就面臨著施工場地狹小，人員流通大，交叉施工繁多等諸多問題。在這樣復(fù)雜的施工環(huán)境下，樁基自身面臨著樁徑大，樁長較長以及水上施工等問題，因此，自平衡法靜載試驗是較好的一種選擇。

2 原理及實施方案

2.1 試驗原理

自平衡法樁基靜載試驗是在樁身平衡點位置安設(shè)荷載箱，沿垂直方向加載，即可同時測得荷載箱上、下部各自承載力。其主要裝置是一種經(jīng)特別設(shè)計可用于加載的荷載箱，它主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四部分組成；頂、蓋的外徑略小于樁的外徑，在頂、底蓋上布置位移棒；將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后，即可澆筑混凝土成樁。荷載箱上部樁身的摩擦力與下部樁身的摩擦力及端阻力平衡來維持加載，根據(jù)向上向下Q——S、S——lgt和S——lgQ曲線來確定樁承載力。

2.2 實施方案

總體施工流程：

①樁基鉆進(jìn)成孔。綁扎和焊接鋼筋籠，位移管、聲測管連接用套筒圍焊。②嚴(yán)格按試樁圖紙確定鋼筋應(yīng)變計在主筋上的位置，鋼筋應(yīng)變計宜焊接于主筋上。③荷載箱立放在場地上，鋼筋籠所有主筋與荷載箱外緣圍焊，并確保鋼筋籠與荷載箱起吊時不會脫離，保證鋼筋籠與荷載箱在同一水平線上，再點焊喇叭筋，喇叭筋上端與主筋，下端與內(nèi)圓邊緣點焊，保證荷載箱水平度小于1%。④下鋼筋籠并澆筑混凝土。⑤布置平衡梁（基準(zhǔn)梁），采用I32A工字鋼，跨度為8m，安置在試樁上側(cè)，用于固定磁性表座；一端鉸接固定，一端自由支撐。⑥搭設(shè)防風(fēng)蓬架（保護(hù)罩），確保測試時儀表不受外界環(huán)境的影響。⑦加載檢查樁基承載力。

2.3 操作要點

2.3.1 試樁基準(zhǔn)梁和防風(fēng)棚搭設(shè)

每次試驗前需要布置平衡梁（基準(zhǔn)梁），采用I32a工字鋼，跨度為8m，安置在試樁上側(cè)，用于固定磁性表座；一端鉸接固定，一端自由支撐。基準(zhǔn)樁作為基準(zhǔn)梁的支承點，須在樁側(cè)打入槽鋼，打入土中深度2m（可根據(jù)實際情況調(diào)整），確保其穩(wěn)定，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行調(diào)整。為盡量減少試樁時外部因素的影響，須搭設(shè)防風(fēng)蓬架（保護(hù)罩），確保測試時儀表不受外界環(huán)境的影響。

2.3.2 注意事項

①成孔時施工單位應(yīng)進(jìn)行樁位偏差、樁徑、孔深、樁孔傾斜率、孔底沉淀土厚度的檢查。綁扎和焊接鋼筋籠，位移管、聲測管連接用套筒圍焊，確保護(hù)管不滲泥漿，與鋼筋籠綁扎成整體。

②焊接過程中注意保護(hù)應(yīng)變計導(dǎo)線，穿過荷載箱預(yù)留孔時，預(yù)留25cm左右的導(dǎo)線于預(yù)留孔內(nèi)。

③試樁混凝土標(biāo)高同工程樁，導(dǎo)管通過荷載箱到達(dá)樁端澆搗混凝土，當(dāng)混凝土接近荷載箱時，拔導(dǎo)管速度應(yīng)放慢，當(dāng)荷載箱上部混凝土大于2.5m時導(dǎo)管底端方可拔過荷載箱，澆混凝土至設(shè)計樁頂；荷載箱下部混凝土坍落度宜大于200mm，便于混凝土在荷載箱處上翻。

④埋完荷載箱，保護(hù)油管及鋼管封頭（用鋼板焊，防止水泥漿漏入）。

⑤灌注混凝土?xí)r，要求制作一定量的混凝土試塊，待測試時作混凝土強(qiáng)度試驗。

⑥測試期間應(yīng)保證不間斷供電（380V、220V兩種電源），試樁周圍10m內(nèi)不得有較大的振動。

⑦基準(zhǔn)樁作為基準(zhǔn)梁的支承點，須在樁側(cè)打入槽鋼，打入土中深度2m（可根據(jù)實際情況調(diào)整），確保其穩(wěn)定。（基準(zhǔn)系統(tǒng)的搭設(shè)可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行調(diào)整）

3 加載檢測及數(shù)據(jù)分析

3.1 加載檢測

3.1.1 荷載箱位置確定

1-1#基樁，埋設(shè)一個荷載箱。根據(jù)表1計算結(jié)果以及灌注樁施工的方便，建議荷載箱位置距樁底約3.5m處。

6-2#基樁，埋設(shè)一個荷載箱。根據(jù)表2計算結(jié)果以及灌注樁施工的方便，建議荷載箱位置距樁底約0.8m處。

3.1.2 加、卸載分級

工程樁加載分10級進(jìn)行，卸載分5級進(jìn)行。

3.1.3 測試順序

成樁后15天進(jìn)行測試。

3.1.4 觀測程序

①加載量測： 每級加載后在第1h內(nèi)應(yīng)在5、15、30、45、60min測讀一次，以后每隔30min測讀一次。電子位移傳感器連接到電腦，直接由電腦控制測讀，同時在電腦屏幕上顯示Q—s曲線、s—lgt曲線和s—lgQ曲線。

②卸載量測：每級荷載卸載后，應(yīng)觀測樁頂?shù)幕貜椓浚^測辦法與加載相同。卸載到零后，至少在2h內(nèi)每30min觀測一次。

③穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：

每級加載下沉量，在最后30min不大于0.1mm時即可認(rèn)為穩(wěn)定。

④終止加載條件：

1）位移量大于或等于40mm，本級荷載的位移量大于或等于前一級荷載的位移量的5倍時，加載即可終止。取此終止時荷載小一級的荷載為極限荷載。

2）總位移量大于或等于40mm，本級荷載加上后24h未達(dá)穩(wěn)定，加載即可終止。取此終止時荷載小一級的荷載為極限荷載。

3）總位移量小于40mm，但荷載已達(dá)到壓力箱極限或位移達(dá)到荷載箱行程，加載即可終止，取此最大加載值荷載為極限荷載。

3.2 試驗數(shù)據(jù)的分析、整理

3.2.1 單樁極限承載力判斷標(biāo)準(zhǔn)

實測荷載箱向上（Q+—s+）、向下（Q-—s-）兩條曲線，根據(jù)位移協(xié)調(diào)原則，轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)樁頂Q—s曲線，如圖4所示，根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000），判斷試樁極限承載力。

3.2.2 數(shù)據(jù)整理

①硃山湖二橋。

二橋6-2#、樁基分別于2015年9月25日完成混凝土澆筑工作，施工過程正常；2015年10月26日對該樁機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場測試，試樁加載至第10級2×9402kN，向上、向下位移較小，但已達(dá)到要求最大加載值，故停止加載。檢查結(jié)果見表3。

檢查結(jié)論：本次實測6-2#樁單樁抗壓極限承載力不小于18804kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為9402kN，達(dá)到設(shè)計要求。

②硃山湖一橋。

一橋1-1#、樁基分別于2015年10月12日完成混凝土澆筑工作，施工過程正常；2015年11月03日對該樁機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場測試，試樁加載至第10級2×9196kN，向上、向下位移較小，但已達(dá)到要求最大加載值，故停止加載。檢查結(jié)果見表4。

檢查結(jié)論：本次實測1-1#樁單樁抗壓極限承載力不小于18392kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為9196kN，達(dá)到設(shè)計要求。

4 結(jié)語

自平衡法靜載實驗是一項新興的樁基承載力檢測方法，是我們了解新技術(shù)的一個窗口。適用于面臨著場地限制或運輸物料困難，特別是其樁基屬于大直徑、大噸位水下樁，試樁仍然可以作為工程樁使用，有很高的經(jīng)濟(jì)效益。

目前我國的各項工程所遇到的場地情況越來越復(fù)雜，這種新興的檢測方式將成水上試樁，坡地試樁，基坑底試樁，狹窄場地試樁，斜樁，嵌巖樁，抗拔樁等施工一種很好的選擇，推廣應(yīng)用前景良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTGD63-2007，路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]慶祝，胡勝華，韓朝.基靜載試驗自平衡法測試原理及方法[J].資源環(huán)境與工程，2009，23（6）：801-805.

[3]徐國翔，王婷婷.自平衡法靜載試驗在樁基檢測中的應(yīng)用[J].浙江建筑，2010，27（3）：18-20.

[4]黃芬，楊樺.自平衡法在十二里河梁式渡槽樁基檢測中的應(yīng)用[J].四川水力發(fā)電，2014，33（2）：21-23.

[5]高海超，李國權(quán).自平衡法樁基靜載檢測技術(shù)在工程中的應(yīng)用[J].天津建設(shè)科技，2013，23（3）：49-50.