基樁自平衡靜載技術(shù)試驗(yàn)方法淺析

秦立朝 蔣超

摘? 要：在大噸位、深基礎(chǔ)樁基承載能力檢測(cè)項(xiàng)目中，自平衡檢測(cè)法因其試驗(yàn)占地面積小、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，明顯更優(yōu)于傳統(tǒng)的樁基靜載試驗(yàn)方法。該文通過某站房樁基自平衡法試驗(yàn)檢測(cè)的工程實(shí)例，介紹了自平衡法樁基承載力檢測(cè)方法的實(shí)施過程，對(duì)自平衡檢測(cè)法的工程實(shí)際施工步驟進(jìn)行詳細(xì)說明，探討了該技術(shù)實(shí)施過程中的重點(diǎn)難點(diǎn)，為今后類似工程檢測(cè)項(xiàng)目提供工程經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ)? 檢測(cè)? 實(shí)例? 自平衡法

中圖分類號(hào)：TU753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）04（a）-0101-04

Analysis on Test Method of Pile Self Balanced Static Load Technology

QIN Lichao? JIANG Chao

（Hunan Technical College of Railway High-speed， Hengyang， Hunan Province， 421001? China）

Abstract： In the large tonnage， deep foundation pile bearing capacity test project， the self-balance test method is obviously better than the traditional pile static load test method because of its small test area，simple operation and other characteristics. This paper introduces the implementation process of the self-balanced pile foundation bearing capacity testing method through the engineering example of the self-balanced pile foundation testing method of a station building，illustrates the actual construction steps of the self-balanced testing method，and discusses the key and difficult points in the implementation process of the technology， so as to provide engineering experience for similar engineering testing projects in the future.

Key Words： Pile Foundation;Test;Example;Self-balance Method

樁基礎(chǔ)是一種最常用的基礎(chǔ)類型，其廣泛應(yīng)用于各建設(shè)項(xiàng)目中。樁基礎(chǔ)豎向極限承載力作為樁基工程研究的重要概念，是反映樁身材料、樁側(cè)土與樁端土性狀、施工方法的綜合指標(biāo)，因而確定樁基的豎向極限承載力是樁基施工過程中非常重要的步驟[1]。傳統(tǒng)的靜載試驗(yàn)法檢測(cè)樁基礎(chǔ)承載力，在試驗(yàn)檢測(cè)過程中操作復(fù)雜且作業(yè)面積大，尤其是大噸位的單樁豎向靜載荷試驗(yàn)，常受場(chǎng)地小或場(chǎng)地表層土土質(zhì)較軟無法提供配重反力等因素影響，無法試驗(yàn)檢測(cè)。該文采用自平衡法檢測(cè)樁基礎(chǔ)承載力，裝置較為簡(jiǎn)單，僅需占用小片場(chǎng)地施加荷載及采集數(shù)據(jù)，試樁準(zhǔn)備工作省時(shí)省心，在樁基檢測(cè)項(xiàng)目有較大的優(yōu)越性[2]。

1? 工程概況

該工程為廣汕鐵路新塘站站房相關(guān)工程，位于廣州市增城區(qū)新塘鎮(zhèn)站前路以南，環(huán)城路以北，規(guī)劃一路以東，新源路以西，中心里程DK41+150。該次試樁計(jì)劃為東側(cè)鐵路自營(yíng)停車場(chǎng)4根試樁。試驗(yàn)樁樁徑為1 000 mm，均為抗壓樁，進(jìn)行設(shè)計(jì)極限承載能力檢測(cè)，試樁參數(shù)數(shù)據(jù)見表1。

2? 檢測(cè)設(shè)備

自平衡試樁法原理簡(jiǎn)單，它是利用試樁自身反力平衡的原則，在選定的試樁截面處安裝荷載箱并垂直加載，以此測(cè)得荷載箱上、下段樁的承載力[3]。

2.1 加載設(shè)備

（1）每根試樁采用一個(gè)荷載箱，設(shè)有聲測(cè)管、注漿管穿過裝置，相關(guān)參數(shù)由省級(jí)計(jì)量測(cè)試研究院整體檢定。（2）高壓油泵1臺(tái)：最大加壓值為60 MPa，加壓精度為每小格0.4 MPa，其壓力表由計(jì)量部門標(biāo)定。

2.2 位移量測(cè)裝置

（1）電子位移傳感器：量程100 mm，每樁6只，通過磁性表座固定在基準(zhǔn)鋼梁上，2只用于量測(cè)樁身荷載箱處的向上位移，2只用于量測(cè)樁身荷載箱處的向下位移，2只用于量測(cè)樁頂向上位移。由計(jì)量部門標(biāo)定。（2）電腦及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀一套。（3）在每個(gè)荷載箱上下板之間裝有上下位移管，數(shù)量根據(jù)樁徑確定，一般各為2根。

3? 鋼筋計(jì)及荷載箱安裝

3.1 鋼筋計(jì)安裝

由于要獲得各土層及樁端有關(guān)工程地質(zhì)物理力學(xué)參數(shù)，尤其是分布較廣的全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖等的樁側(cè)摩阻力以及作為持力層的中風(fēng)化花崗巖的樁端單軸抗壓強(qiáng)度，驗(yàn)證工程地質(zhì)勘察成果。采用φ20型號(hào)鋼筋應(yīng)變計(jì)[4]進(jìn)行測(cè)試，其最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力分別為200 MPa和100 MPa。鋼筋應(yīng)變計(jì)（見圖1）布置在巖土界面分界處，每截面布置4個(gè)。

3.2 荷載箱安裝

3.2.1 荷載箱位置計(jì)算

在荷載箱加載之前，需計(jì)算荷載箱的安裝位置，一般通過根據(jù)上段樁與下段樁承載力相等的原則，然后結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)與試樁位置的鉆孔材料來計(jì)算“平衡點(diǎn)”具體位置[5]。在進(jìn)行自平衡法試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡量滿足以下條件。

（1）測(cè)試試樁的極限承載能力時(shí)，為使得測(cè)試結(jié)果更加合理，得到最大的承載力值，選擇合理的加載箱位置，使得上部分樁基抗拔側(cè)摩阻力與上部分樁身重量的計(jì)算值之和接近下部分樁抗壓側(cè)摩阻力加上端承力計(jì)算值之和。

（2）測(cè)試試樁是否滿足設(shè)計(jì)極限承載能力時(shí)，選擇合理的加載箱位置，使得上部分樁基抗拔側(cè)摩阻力與上部分樁身重量的計(jì)算值之和以及下部分樁抗壓側(cè)摩阻力加上端承力計(jì)算值之和均大于設(shè)計(jì)極限承載力的1/2。

根據(jù)以上要求，計(jì)算SZ2號(hào)樁的荷載箱位置，SZ2號(hào)樁設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)極限承載力值為14 400 kN，需滿足上部分樁基抗拔側(cè)摩阻力與上部分樁身重量的計(jì)算值之和（荷載箱上部分樁基總抗拔力），以及下部分樁抗壓側(cè)摩阻力加上端承力計(jì)算值之和（荷載箱下部分樁基總承載力）均大于7 200 kN，由于SZ2號(hào)樁持力層位于中風(fēng)化花崗巖，樁端承載力較大，荷載箱位置初定于距離樁底1 m的位置，荷載箱上下端樁基抗拔力和承載力計(jì)算結(jié)果分別見表2、表3。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可得，荷載箱位置距離箱底1 m時(shí)，上段樁基抗拔力計(jì)算值為9 847 kN，下段樁基總承載力計(jì)算值為15 097 kN，上下段樁基總阻力均大于7 200 kN，滿足條件2），荷載箱安裝位置滿足試驗(yàn)檢測(cè)要求。

3.2.2 荷載箱與鋼筋籠焊接

（1）焊接直角筋。直角筋一端與上、下段鋼筋籠主筋焊接、一端與荷載箱上面板焊接，滿焊且焊逢大于10 mm，焊完要敲除焊渣，檢查焊接質(zhì)量（見圖2）。

（2）焊接導(dǎo)向筋。導(dǎo)向筋一端與上、下段鋼筋籠主筋焊接、一端與荷載箱內(nèi)孔內(nèi)壁焊接，滿焊且焊接角度要大于60°（見圖3）。

荷載箱安裝結(jié)束后，應(yīng)保護(hù)油管及對(duì)鋼管封頭，防止水泥漿漏入。

4? 清孔

（1）灌注樁應(yīng)清孔，該項(xiàng)目清孔后樁端沉渣厚度應(yīng)小于50 mm。（2）泥漿附璧施工需二次清孔時(shí)，導(dǎo)管必須穿過荷載箱進(jìn)行，灌注混凝土前，泥漿相對(duì)密度應(yīng)小于1.25;含砂率不得大于8%;粘度不得大于28 s。（3）清孔后需在2 h完成混凝土澆注。（4）若未按上述要求進(jìn)行，可能會(huì)造成沉渣過厚及樁底不平或樁側(cè)泥皮過厚，檢測(cè)時(shí)下位移過大、荷載箱產(chǎn)生偏載或樁側(cè)阻力過小造成加載失敗。

5? 澆注及拔管

（1）鉆孔灌注樁澆注時(shí)，導(dǎo)漿管應(yīng)穿過荷載箱距孔底距離孔底不大于300～500 mm。（2）第一斗混凝土量以可以覆蓋荷載箱以上1 m左右為宜，澆注時(shí)宜控制速度，防止浮籠。（3）混凝土超過荷載箱2.6 m后緩慢進(jìn)行拔管，待導(dǎo)管脫離荷載箱后，恢復(fù)正常澆注。（4）若未按上述要求進(jìn)行，可能會(huì)造成鋼筋籠上浮或混凝土離析，樁身強(qiáng)度不夠，檢測(cè)時(shí)可能會(huì)造成混凝土壓碎，對(duì)基樁造成破壞，影響檢測(cè)結(jié)果。

6? 試樁平衡法承載力測(cè)試

6.1 分級(jí)加載

每根樁預(yù)估加載值為樁頂允許加載值的2倍。

加載分級(jí)：每級(jí)加載值為預(yù)估極限承載力的1/15，采用慢速維持荷載法加載。卸載分級(jí)：卸載分7級(jí)進(jìn)行。

6.2 位移觀測(cè)

每級(jí)加載后在第1小時(shí)內(nèi)分別于5 min、15 min、30 min、45 min、60 min各測(cè)讀一次，以后每隔30 min測(cè)讀一次。電子位移傳感器連接到電腦，直接由電腦控制測(cè)讀，在電腦屏幕上顯示Q-s、s-lgt、s-lgQ曲線[6]。

6.3 分級(jí)卸載

卸載分級(jí)為5級(jí)，每級(jí)荷載卸載后，觀測(cè)樁頂?shù)幕貜椓?，觀測(cè)辦法與沉降相同。直到回彈量穩(wěn)定后，再卸下一級(jí)荷載?；貜椓糠€(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與下沉穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)相同。

7? 后注漿處理

試驗(yàn)時(shí)，荷載箱的千斤頂缸套和活塞之間產(chǎn)生相對(duì)滑移，荷載箱處的混凝土被拉開（縫隙寬度等于卸載后向上向下殘余位移之和），工程樁檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)在荷載箱處進(jìn)行注漿。通過位下移桿管或預(yù)埋注漿管，用壓漿泵將水泥漿注入，不僅填滿荷載箱處混凝土的縫隙，使該處樁身強(qiáng)度不低于試驗(yàn)前，而且還相當(dāng)于樁側(cè)注漿，使荷載箱以上l0 m左右范圍內(nèi)的樁身側(cè)摩阻力提高40%～80%。因此，試驗(yàn)后的樁經(jīng)注漿處理承載力比原來要高。

8? 結(jié)語

該文以實(shí)際工程項(xiàng)目為背景，通過對(duì)自平衡檢測(cè)法試驗(yàn)過程分析，找到自平衡法試驗(yàn)過程中的重難點(diǎn)。其中，自平衡法荷載箱位置的選取是整個(gè)試驗(yàn)最重要的項(xiàng)點(diǎn)之一，計(jì)算確定科學(xué)合理的荷載箱位置，才能保障試驗(yàn)準(zhǔn)確順利進(jìn)行。對(duì)于樁基礎(chǔ)而言，其持力層端阻力一般較大于持力層以上土層側(cè)阻力，特別是大尺寸樁基礎(chǔ)，荷載箱位置一般靠近樁底部。

參考文獻(xiàn)

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