靜載荷法及高應(yīng)變法在渡槽基樁承載力檢測中的應(yīng)用

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(1.陜西省渭河綜合治理辦公室，陜西 西安 710004；2.西安衛(wèi)光科技有限公司，陜西 西安 710000)

1 工程概況

寶雞峽灌區(qū)漆水河渡槽工程位于楊凌示范區(qū)東北3.5 km，塬下北干渠23 km+567 m處，新建渡槽跨越漆水河河漫灘、一級階地、二級階地，地質(zhì)條件復(fù)雜，土層層數(shù)多、分布均勻性差、部分土層具有自重濕陷性,并且埋深大，故渡槽基礎(chǔ)采用樁基。基樁為C25混凝土鉆孔灌注樁，樁徑1.2 m，樁長23～40 m不等，共計84根。為保證施工質(zhì)量，選取3根基樁先后采用高應(yīng)變法和靜載荷試驗法進行單樁承載力檢測。通過檢測判定單樁承載力是否滿足設(shè)計要求，同時建立靜載荷試驗檢測結(jié)果與高應(yīng)變法檢測結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系，為后期其它基樁承載力的檢測提供參考。

2 地質(zhì)情況

基樁地層和地質(zhì)情況根據(jù)地質(zhì)勘察報告及施工記錄確定，詳見表1。

表1 試驗樁地質(zhì)分布情況

3 靜載荷試驗

根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》，進行現(xiàn)場靜載荷試驗，可以采用慢速維持荷載法，將油泵采用手動的方式分成十級進行逐級加載，而取8 330 KN作為最大的加載量，取1 666 kN作為第一級的加載值，其它的采用833 kN作為每一級的加載量，可分為五級進行卸載，卸載量取2倍的加載量。將主梁、工字鋼和跳板搭成壓重平臺反力裝置，并采取該裝置進行加載，將混凝土預(yù)制塊進行堆積后，最大的壓重量可以達到10 000 kN。

圖1 靜載荷試驗反力裝置示意圖

圖2 高應(yīng)變動測試樁示意圖

荷載值通過0.4級精密壓力表測量，再由千斤頂?shù)臉硕ㄇ€換算給出。試樁沉降則通過對稱正向布置與樁頭的0～50 mm機電式百分表測量，所有百分表均用磁性表座固定于基準梁上，并連接數(shù)據(jù)線牽引至堆載平臺外安全范圍內(nèi)，確保試驗人員讀數(shù)時的安全。在進行荷載加載時，在前1 h內(nèi)，測讀樁沉降量的時間間隔應(yīng)該為15 min,具體為：在第5 min、15 min、30 min、45 min、60 min時分別讀數(shù)，記下沉降量，而在1 h后，讀數(shù)的時間間隔應(yīng)調(diào)整在30 min，每30 min讀一次樁頂沉降量。在樁頂沉降速率處于相對穩(wěn)定狀態(tài)時，才可以施加下一級荷載。而在卸載階段，每一級的荷載維持時間應(yīng)為1 h，應(yīng)該在第15 min、30 min和60 min讀數(shù)，記錄樁頂沉降量后，才可以將下一級荷載卸載。當卸載到0時，可以測讀出樁頂殘余沉降量的具體值，時間維持在3 h，測讀時間在第15 min和30 min，以后可以每隔30 min進行讀數(shù)，讀出一次樁頂殘余沉降量。檔3根基樁加載至2倍的設(shè)計單樁承載力特征值時，樁上沒有出現(xiàn)明顯的破壞?；跈z測出的數(shù)據(jù)可以分別繪制Q-s和s-lgt曲線，由曲線圖可以看出，Q-s和s-lgt曲線上沒有出現(xiàn)陡降和先下彎曲現(xiàn)象，則取最大加載值為單樁豎向抗壓極限承載力。試驗結(jié)果見表2。

4 高應(yīng)變動測法

高應(yīng)變動測法的具體做法為：在樁頂下1.8 m處，沿軸對稱方向采用砂輪磨平和細紗布刨光的方法對樁面進行拋光，在與樁身平行的方向用膨脹螺栓固定加速度計和環(huán)式應(yīng)變傳感器，空隙部位采用石膏泥填充。在樁頂中心位置架設(shè)一個重9 t的重錘，讓重錘分別在1.1 m、1.2 m、1.1 m高度自由下落打擊樁頂，使樁土產(chǎn)生塑性形變位移，接受其加速度和應(yīng)變信號。選擇實測力或速度作為邊界條件進行擬合，通過曲線擬合法，推算樁周土對樁的阻力分布及土的力學(xué)參數(shù)，在充分的沖擊作用下，獲得巖土體對樁的極限阻力。根據(jù)巖土體極限阻力分布和其它力學(xué)參數(shù)，進行分級加載模擬計算，得靜荷載下的Q-s曲線，確定單樁豎向抗壓極限承載力。高應(yīng)變動測試樁檢測擬合結(jié)果見表3。

表2 靜載荷試驗成果表

表3 高應(yīng)變動測試樁檢測擬合成果表

5 結(jié)語

(1)由試驗結(jié)果可知3根基樁在靜載荷試驗及高應(yīng)變實測極限承載力均滿足設(shè)計和規(guī)范要求，單樁最大沉降量為13.79 mm，滿足規(guī)范要求。

(2)通過兩種檢測方法結(jié)果比對，兩種方法存在一定的誤差，但誤差很小，可見采用高應(yīng)變動測法也是可行的。特別是用靜載法驗證高應(yīng)變擬合分析所選擇的樁土模型、參數(shù)的合理性以后，再把其擴展應(yīng)用到同條件下的其它基樁的承載力檢測中是可行的。在基樁動靜對比試驗基礎(chǔ)上，采用高應(yīng)變動測法檢測基樁極限承載力是滿足工程需求的。

(3)靜載荷試驗法檢測周期長、成本高、對場地要求高，但是這種方法在現(xiàn)有的檢測方法中檢測基樁豎向抗壓承載力最直接和準確的方法。高應(yīng)變動測法檢測周期快、成本小的特點，但其受測試人員的經(jīng)驗和技術(shù)能力等較多因素影響，其精確性比靜載試驗的結(jié)果差。在比選檢測方法時應(yīng)根據(jù)場地條件、基樁類型、荷載大小等條件綜合考慮，揚長避短，選擇最優(yōu)方法。