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      自平衡試樁技術(shù)及相關(guān)問題探討

      2019-02-17 04:27:23
      四川水泥 2019年2期
      關(guān)鍵詞:基樁試樁阻力

      林 雯

      (廈門合誠工程檢測(cè)有限公司, 福建 廈門 361000)

      1 基樁自平衡測(cè)試技術(shù)

      1.1 基樁自平衡測(cè)試技術(shù)簡介

      目前,我國確定基樁承載力的主要方法是使用靜力載荷試驗(yàn)進(jìn)行確定,該方法是我國確定基樁承載力的標(biāo)準(zhǔn),是用該方法明確的基樁承載力參數(shù)更加完整且可靠,不僅可以減少甚至避免工程中存在的潛在不安全因素,同時(shí)還可以累積經(jīng)驗(yàn),進(jìn)而使其他試樁方法得到發(fā)展,但該方法的缺點(diǎn)是成本高、工程量大和工期長等。基樁自平衡測(cè)樁法是另一種極為常用的測(cè)試技術(shù),其主要裝置為荷載箱,該裝置經(jīng)過特殊設(shè)計(jì),具有加載的作用,分為油缸、底蓋、頂蓋與活塞四個(gè)部分,與樁外徑相比,底蓋與頂蓋的外徑略小,通常不超過 200毫米,且在兩者的上方會(huì)安置位移桿。在荷載箱上焊接鋼筋籠,使之形成一體后放進(jìn)樁體,進(jìn)行混凝土澆搗即可形成樁。

      在進(jìn)行基樁自平衡試驗(yàn)進(jìn)行后,使用油泵進(jìn)行加壓,隨著壓力的進(jìn)一步增大,荷載箱產(chǎn)生的荷載沿著樁身軸向往上、往下傳遞,促使樁側(cè)阻力及樁端阻力的發(fā)揮。以基樁發(fā)生受荷為條件,若基樁的裝神沒有出現(xiàn)破損、混凝土沒有出現(xiàn)離析或斷裂的情況,那么混凝土?xí)艿礁骷?jí)荷載的作用,進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)變量,其與鋼筋所產(chǎn)生的應(yīng)變量一致,因此對(duì)事先在樁內(nèi)置入的鋼筋應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測(cè)量就可以測(cè)量出各個(gè)鋼筋應(yīng)變計(jì)在不同等級(jí)荷載的作用下其應(yīng)變與應(yīng)力之間的關(guān)系,進(jìn)而推導(dǎo)出樁截面的應(yīng)變與應(yīng)力關(guān)系,進(jìn)而可以求出樁截面的應(yīng)變量。進(jìn)一步推導(dǎo),即可計(jì)算出樁截面在不同等級(jí)載荷的作用下其樁身的軸力,同時(shí)還可以計(jì)算出深度與載荷發(fā)生變化時(shí),軸力與摩擦力的傳遞規(guī)律。

      樁基自平衡試驗(yàn)法的特點(diǎn)使其可以滿足具有特殊性的設(shè)計(jì)要求,如測(cè)量樁身、上段與下段的極限側(cè)阻力,可以利用雙荷載箱進(jìn)行測(cè)試。該測(cè)試技術(shù)使用了兩個(gè)荷載箱,將其中一個(gè)防止在樁的下部,另一個(gè)則放在樁身額位置,如此便可以測(cè)量出樁身、上段與下段的極限側(cè)阻力。采用雙荷載箱也可以進(jìn)行后壓樁測(cè)試。下荷載箱可擺在樁端(或附近)。在壓漿操作進(jìn)行前,對(duì)兩個(gè)荷載箱進(jìn)行測(cè)試,計(jì)算出樁身的承載力與樁端的承載力,然后對(duì)樁端進(jìn)行高壓注漿操作,最后對(duì)兩個(gè)荷載箱進(jìn)行測(cè)試,如此便可以計(jì)算出壓漿對(duì)樁端造成的阻力與對(duì)樁身承載力的提高嘴用。雙荷載箱布置給施工帶來不便,但只要在上荷載箱預(yù)留孔位,使得下荷載箱位移棒能垂直通過,一般均能夠成功。

      1.2 基樁自平衡測(cè)試技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)

      基樁自平衡測(cè)樁法的適用范圍廣,不僅可以對(duì)淤泥質(zhì)土、沙土、黃圖、動(dòng)圖、粘性土等多種特殊土質(zhì)中的管樁、人工挖孔樁、樁孔灌注樁。端承樁等多種類型的樁進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)樁法--靜力載荷試驗(yàn)測(cè)樁法來說十分困難的坡地、水上、大噸位等環(huán)境的樁均可進(jìn)行測(cè)量??偟膩碚f,該技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)如下:

      (1)其所需要使用的裝置十分簡單,不需要大量的輔助設(shè)備,占用的場(chǎng)地小,且可以同時(shí)測(cè)試多個(gè)樁,試樁的準(zhǔn)備工作十分簡單,節(jié)省了大量的人力與物力,節(jié)省時(shí)間且安全。

      (2)該測(cè)試法的利用原理為樁端阻成反力與樁側(cè)阻力,因此可以明顯的分辨出端阻力與側(cè)阻力的分布,并分辨出二者的位移與荷載曲線。

      (3)試驗(yàn)需要的裝置為荷載箱,雖然只能使用一次,但與傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法比較,其成本更低,可減少30%到60%的成本,地質(zhì)條件越差、樁噸位越重,則節(jié)省的成本越多。

      (4)該試驗(yàn)的成本低廉,花費(fèi)時(shí)間少,操作簡單,因此可以通過增加試樁來提高檢測(cè)的面積。

      (5)試驗(yàn)完成后,其所使用的試樁無需廢棄,仍可投入到實(shí)用中,進(jìn)一步節(jié)省成本。

      (6)水上、坡地、狹窄等惡劣環(huán)境而導(dǎo)致無法使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行測(cè)量的樁可以使用該測(cè)試技術(shù)。

      (7)可進(jìn)行多次試驗(yàn)。

      (8)試驗(yàn)荷載的保留時(shí)間很長,可就此對(duì)土阻力的恢復(fù)效果與靜蠕變情況進(jìn)行測(cè)量。

      2 基樁自平衡測(cè)試中需要注意的幾個(gè)問題

      在進(jìn)行基樁自平衡測(cè)試的過程中,施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、條件惡劣,操作人員素質(zhì)及水平參差不齊,另外荷載箱設(shè)計(jì)上的不合理都會(huì)給荷載箱的測(cè)試工作帶來較大的影響。因此,要避免或減輕內(nèi)外部因素對(duì)自平衡測(cè)試工作的不利影響,保障測(cè)試數(shù)據(jù)的安全可靠,有以下幾個(gè)問題需要注意。

      2.1 荷載箱在澆筑過程中的配合性能

      在實(shí)際工程應(yīng)用中,荷載箱通常與鋼筋籠焊接裝配為一體后一起吊入樁孔,在后續(xù)的樁身澆注過程中,荷載箱的存在大大減小了荷載箱下部樁身的澆注空間,造成大量的沉渣和浮漿滯留樁底,對(duì)成樁質(zhì)量及其帶來的后期的基樁承載力測(cè)試均有較大的影響,這也是影響自平衡測(cè)試技術(shù)發(fā)展的主要方面。因此,荷載箱與樁身的混凝土澆注需有良好的配合性,這其中對(duì)荷載箱裝置的整體設(shè)計(jì)提出了很高的要求。

      2.2 自平衡測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性能

      荷載箱在實(shí)際工程應(yīng)用中面臨各種各樣復(fù)雜的測(cè)試環(huán)境,需保證其測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性,真實(shí)地反應(yīng)基樁承載力情況。這就需要在荷載箱的研制上,保證其具有高度的穩(wěn)定性。首先,保證荷載箱在測(cè)試的過程中自身的完整性,油管、位移管等關(guān)鍵裝置不會(huì)在測(cè)試中輕易被破壞(比如在實(shí)際基樁檢測(cè)中發(fā)生的輸油管破裂漏油現(xiàn)象等),上下板不會(huì)由于擠壓產(chǎn)生屈曲變形,傳感器在測(cè)試過程中不出現(xiàn)故障等;其次要保證配套的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,采集數(shù)據(jù)過程中不會(huì)或極少出現(xiàn)無故斷電、死機(jī)、軟件故障等情況。

      2.3 . 荷載箱測(cè)試技術(shù)的適應(yīng)性問題

      荷載箱在實(shí)際的安裝及測(cè)試中,除了面臨各類復(fù)雜的工程環(huán)境以外,同時(shí)也面臨各類水平參差不齊的施工安裝人員和檢測(cè)人員,這些不利因素在現(xiàn)實(shí)中都是無法規(guī)避的。在這種情況下,即使在荷載箱安裝和檢測(cè)中按照標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的測(cè)試程序及操作流程進(jìn)行工作,也難以保證得到可信的測(cè)試結(jié)果。為此,在實(shí)際工程應(yīng)用中,要著重體現(xiàn)荷載箱的適應(yīng)性、抗干擾能力及容錯(cuò)能力,使其在極度復(fù)雜多變的環(huán)境下,仍然能夠正常運(yùn)行工作。在采集軟件的研發(fā)上,也要保證其具有較高的強(qiáng)健性,降低周邊環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)采集的不利影響,保證數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。

      3 基樁自平衡測(cè)試技術(shù)發(fā)展展望

      自平衡荷載箱技術(shù)由于其裝置的特殊性,即需要將其放置于樁身中一起澆筑成樁,如何保證高質(zhì)量的成樁一直是該技術(shù)發(fā)展的主要方向,但是這個(gè)問題也一直沒有得到徹底的解決。一方面,從荷載箱的構(gòu)造來看,增加導(dǎo)流裝置已是一種趨勢(shì),用以保證傳統(tǒng)混凝土的良好澆筑和樁底沉渣的清除。另一方面,高度智能化和穩(wěn)定性的位移傳感測(cè)試系統(tǒng)也是自平衡測(cè)試技術(shù)有待改善的巨大方面。另外,在實(shí)際測(cè)試中,還可以參照國外loadtest公司,提出規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的安裝及操作流程,形成整套體系,提升國內(nèi)的專業(yè)化水準(zhǔn)。

      目前國內(nèi)的研究動(dòng)態(tài)主要是集中在對(duì)自平衡技術(shù)的介紹,荷載箱位置的討論,荷載位移曲線的轉(zhuǎn)換,承載力的確定,后灌漿工藝的討論以及如何提高測(cè)試精度等方面,并且越來越向最后兩點(diǎn)集中??梢钥闯觯云胶鉁y(cè)試技術(shù)作為一項(xiàng)越來越成熟的技術(shù),要對(duì)測(cè)試的可靠性,標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)范化引起極度重視。

      4 結(jié)論

      自平衡試樁技術(shù)作為一套高效節(jié)能省時(shí)的基樁承載力測(cè)試技術(shù),在工程中受到了越來越廣泛的應(yīng)用,但其中面臨很多的問題,從而對(duì)其測(cè)試的準(zhǔn)確性造成了一定的影響,所以,要優(yōu)化測(cè)試裝置(主要是荷載箱)和整個(gè)測(cè)試采集系統(tǒng),并且形成高度規(guī)范化的操作體系,同時(shí),改進(jìn)測(cè)試后的灌漿工藝也是重要的發(fā)展方向。

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