芻議自平衡法在橋梁基樁承載力檢測(cè)中的應(yīng)用

王鵬 何靜 張祥

橋梁工程，作為維系所處地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)可持續(xù)性的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其在控制施工建設(shè)質(zhì)量的過(guò)程中，基樁承載力傳統(tǒng)堆載法檢測(cè)工作的開(kāi)展效果易受所處場(chǎng)地環(huán)境等因素的影響。為優(yōu)化此類問(wèn)題，建議應(yīng)采用自平衡法，來(lái)規(guī)避復(fù)雜工程建設(shè)環(huán)境的影響。但實(shí)際應(yīng)用控制仍無(wú)法達(dá)到預(yù)期，工程建設(shè)者應(yīng)從實(shí)踐角度出發(fā)，即在明確試驗(yàn)檢測(cè)原理的情況下，對(duì)自平衡法的應(yīng)用規(guī)律進(jìn)行清晰。如此，運(yùn)用于橋梁工程基樁的各項(xiàng)承載力檢測(cè)，就能以高可靠性狀態(tài)作用于實(shí)踐，進(jìn)而保證工程投入使用的質(zhì)量效果。

一、研究自平衡法在橋梁基樁承載力檢測(cè)中應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

當(dāng)前階段，橋梁建設(shè)行業(yè)的不斷發(fā)展，使得越來(lái)越多的大直徑與大噸位基礎(chǔ)項(xiàng)目被運(yùn)用于設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目。為提高建設(shè)控制的穩(wěn)定性，相關(guān)人員多采用自平衡法，即新興的靜載試驗(yàn)方式，來(lái)提高大型橋梁工程建設(shè)使用的安全可靠性。此試驗(yàn)方法，不僅具備省事、省力的特點(diǎn)，還不會(huì)被試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響。然而，在實(shí)踐運(yùn)用過(guò)程中，橋梁基樁承載力的檢驗(yàn)效果并不理想，這與工程建設(shè)者未充分掌握自平衡法試驗(yàn)檢測(cè)原理和控制要點(diǎn)有關(guān)。

為此，橋梁工程建設(shè)者應(yīng)對(duì)橋梁基樁承載力檢驗(yàn)運(yùn)用自平衡法過(guò)程需要注意的問(wèn)題進(jìn)行分析，以使高效試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)能夠以高穩(wěn)定性狀態(tài)作用于實(shí)踐，進(jìn)而大幅提升工程項(xiàng)目建設(shè)使用的質(zhì)量效果。在此技術(shù)應(yīng)用背景下，橋梁行業(yè)的未來(lái)發(fā)展將不會(huì)受到科學(xué)技術(shù)局限問(wèn)題的影響。

二、自平衡法在橋梁基樁承載力檢測(cè)中的應(yīng)用要點(diǎn)

1.試驗(yàn)檢測(cè)原理

作為一種特制的加載設(shè)備，自平衡法，其能夠通過(guò)連接鋼筋籠與荷載箱，并使其埋入橋梁基樁的指定位置，來(lái)確定單樁的極限承載力。此過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)人員應(yīng)利用高壓油泵向荷載箱進(jìn)行逐級(jí)加載充油，并結(jié)合位移棒對(duì)荷載箱加載作用下的上下段樁體位移進(jìn)行觀察，已確定上下段橋梁基樁的極限承載力。如此，就可確定單樁豎向的抗壓極限。此外，自平衡法還可運(yùn)用于確定橋梁基樁端阻與側(cè)阻的單項(xiàng)極限值，進(jìn)而為工程建設(shè)人員提供參考。自平衡法裝置示意圖如下：

荷載箱放置部位測(cè)試及P-S曲線示意圖

2.應(yīng)用控制要點(diǎn)

在計(jì)算橋梁基樁延長(zhǎng)段樁身摩阻力與端阻力過(guò)程中，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)人員應(yīng)按照工程地質(zhì)勘察結(jié)構(gòu)與樁位附近柱狀圖，來(lái)提高計(jì)算應(yīng)用的準(zhǔn)確性。在利用自平衡法進(jìn)行基樁承載力檢測(cè)前，還要對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)，以為后續(xù)的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性提供保障。

在樁基檢測(cè)之前，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)情況與施工質(zhì)量要求，來(lái)選擇最具代表性的樁位。這里的代表性是指，基樁重要的結(jié)構(gòu)受力部位與地質(zhì)條件較差的樁位等。選擇過(guò)程，應(yīng)由監(jiān)理部門與設(shè)計(jì)部門等，共同確認(rèn)，以避免造成不必要的問(wèn)題。

值得注意的是，自平衡靜載試驗(yàn)法，作為當(dāng)前評(píng)價(jià)橋梁基樁承載力最為可靠直觀的方法，其也會(huì)因?yàn)閮x表設(shè)備以及試驗(yàn)方法運(yùn)用的差異，而降低精度與可靠性。經(jīng)對(duì)實(shí)際不穩(wěn)定性問(wèn)題情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)檢測(cè)誤差高達(dá)10%。為改善這一現(xiàn)狀，研究人員應(yīng)以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，通過(guò)精細(xì)化的控制，來(lái)使自平衡法的應(yīng)用價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)。

三、自平衡法在橋梁基樁承載力檢測(cè)中的應(yīng)用實(shí)例分析

以該橋梁工程項(xiàng)目為例，其13-8#樁巖土參數(shù)表如下：

地基巖土參數(shù)建議值表

其設(shè)計(jì)標(biāo)高的樁頂在自然地面以下約8.2m位置。單樁設(shè)計(jì)承載力極限值為250000kN。靜載荷試驗(yàn)人員為避免采用堆載法受到場(chǎng)地限制，采用了自平衡法進(jìn)行了承載力檢測(cè)的試裝。為使橋梁基樁的有效樁長(zhǎng)達(dá)到47.4m，擴(kuò)徑后樁徑為3200mm，通過(guò)反復(fù)確定采用了自平衡法+堆載+延長(zhǎng)樁長(zhǎng)方法，來(lái)提高試驗(yàn)檢測(cè)方案運(yùn)用的科學(xué)合理性。

在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程，因有效樁長(zhǎng)為47.4m試樁的抗壓承載力。向上延長(zhǎng)試樁的樁長(zhǎng)為8.2m在埋設(shè)樁頂過(guò)程中，應(yīng)設(shè)置一個(gè)荷載箱，并為向下推力提供25000kN的條件。與此同時(shí)，還應(yīng)將樁向上延長(zhǎng)至地面，并將地面堆載控制在2000t。檢測(cè)的第一步，需對(duì)樁身的完整性進(jìn)行檢測(cè)，而后再對(duì)荷載箱進(jìn)行加壓處理。當(dāng)樁延伸至地面的樁身摩阻力、地面堆載以及自重，就可提供反力，來(lái)提高樁長(zhǎng)部分抗壓承載力檢測(cè)的有效性。結(jié)合試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，可繪制相關(guān)曲線進(jìn)行判斷。經(jīng)對(duì)曲線圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)試樁的抗壓極限承載力在250000kN以上。

對(duì)于有效樁長(zhǎng)試樁抗拔承載力的檢驗(yàn)，因抗拔樁承載力檢測(cè)具有一定破壞性，所以，荷載箱的選用需方法至22000kN，以將樁身與樁端包含進(jìn)來(lái)。首先，在樁身與樁底各埋設(shè)一荷載箱，并為樁身荷載箱提供一個(gè)向上的推力8000kN。如此，樁底荷載箱就要向上提供一個(gè)14000kN的推力，并將橋梁工程試樁的有效樁長(zhǎng)向下延伸至53.8m。這里的延長(zhǎng)量參數(shù)，是結(jié)合地質(zhì)勘察結(jié)果獲得的，具有適用性與可靠性。自平衡法的試驗(yàn)檢測(cè)，應(yīng)先對(duì)樁身的完整性進(jìn)行檢測(cè)，并在對(duì)荷載箱施加力的情況下，完成檢測(cè)。這里施加的力是指，上段樁的抗拔承載力。對(duì)于檢測(cè)完成后的卸載工作，應(yīng)在間隔20d的情況下，進(jìn)行下荷載箱的加壓處理。此過(guò)程，經(jīng)為樁的延長(zhǎng)段提供反力后，就可檢測(cè)出下段樁長(zhǎng)部分的抗拔承載力。值得注意的是，檢測(cè)結(jié)果的獲取，需要根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)的曲線進(jìn)行判斷。最終橋梁基樁試樁的抗壓承載力極限為18400kN以上。

由此可以看出，應(yīng)用自平衡法靜載試驗(yàn)進(jìn)行橋梁?jiǎn)螛敦Q向抗壓承載力檢測(cè)后，使得樁基穩(wěn)定性的控制工作開(kāi)展更趨安全與經(jīng)濟(jì)性。檢測(cè)完成后，還要采用使用的壓漿措施進(jìn)行處理，以為橋梁基樁的正常使用提供環(huán)境。經(jīng)對(duì)本工程使用自平衡法進(jìn)行橋梁基樁承載力檢測(cè)后，與其他檢測(cè)方法相比，具有省時(shí)特點(diǎn)。土體穩(wěn)定或壓漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度即可測(cè)試，通常情況下，在15d（嵌巖樁），無(wú)需等到28d。這是因?yàn)?，自平衡檢測(cè)可同時(shí)對(duì)幾根基樁進(jìn)行承載力檢測(cè)，大幅縮短了工作開(kāi)展的時(shí)間。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講，越早完成檢測(cè)，橋梁工程就可越早投入運(yùn)營(yíng)使用，進(jìn)而創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。所以，橋梁工程基樁承載力檢測(cè)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際施工情況與設(shè)計(jì)要求，采用自平衡法，來(lái)提高工程建設(shè)的整體效率。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，自平衡靜載試驗(yàn)法，作為當(dāng)前評(píng)價(jià)橋梁基樁承載力最為可靠直觀的方法，其也會(huì)因?yàn)閮x表設(shè)備以及試驗(yàn)方法運(yùn)用的差異，而降低精度與可靠性。為使評(píng)價(jià)橋梁基樁承載力的可靠與直觀效果充分發(fā)揮出來(lái)，工程建設(shè)者應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)情況與施工質(zhì)量要求，來(lái)選擇最具代表性的樁位。事實(shí)證明，只有這樣，獲得的橋梁基樁承載力檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確性才能得到保證，進(jìn)而反映出結(jié)構(gòu)是否滿足了橋梁工程項(xiàng)目的建設(shè)使用要求。