水運(yùn)工程基樁靜載荷試驗(yàn)中錨樁法的應(yīng)用

◎ 王志慧 交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所

水運(yùn)工程的建設(shè)規(guī)模龐大，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使得水運(yùn)工程基樁需要具備極高的結(jié)構(gòu)承載力與穩(wěn)定性，因此，在實(shí)際的施工建設(shè)過(guò)程中，工程企業(yè)需要嚴(yán)格根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，來(lái)進(jìn)行基樁施工，并通過(guò)靜載荷試驗(yàn)來(lái)評(píng)估基樁施工質(zhì)量是否達(dá)到了相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)與要求，最大程度上為水運(yùn)工程提供良好的基樁條件。在很多的水運(yùn)工程項(xiàng)目開(kāi)展中，基樁靜荷載試驗(yàn)的開(kāi)展中會(huì)借助于錨樁法來(lái)完成，通過(guò)這一方法，可以更為高效、準(zhǔn)確地獲得相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果，指導(dǎo)實(shí)際的施工建設(shè)。

1.單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)

錨樁法是基樁單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)開(kāi)展是最為常用的一種方式，此試驗(yàn)開(kāi)展的目的是要獲得基樁的豎向抗壓極限承載力指標(biāo)，進(jìn)而來(lái)檢驗(yàn)基樁施工的質(zhì)量。在水運(yùn)工程項(xiàng)目中，通過(guò)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)的開(kāi)展，可以有效確定水運(yùn)工程區(qū)域內(nèi)各個(gè)土層的極端極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值，進(jìn)而根據(jù)所獲得的試驗(yàn)結(jié)果，來(lái)進(jìn)行樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值的優(yōu)化，從而使得基樁穩(wěn)定性達(dá)到水運(yùn)工程的施工標(biāo)準(zhǔn)。靜荷載試驗(yàn)開(kāi)展時(shí)，如果選用的是錨樁法，就必須進(jìn)行試驗(yàn)平臺(tái)的搭設(shè)，其中，錨樁與試驗(yàn)操作平臺(tái)要具有整體性，由錨樁來(lái)對(duì)操作平臺(tái)起到一定的支撐作用，在整個(gè)的平臺(tái)搭設(shè)過(guò)程中，槽鋼和工字鋼需縱橫交錯(cuò)布置，隨后將5mm厚度的花紋鋼板直接鋪在已搭建平臺(tái)上，為各種儀器和油泵的放置、試驗(yàn)操作等提供了便捷。

錨樁法試驗(yàn)裝置主要包含了反力系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)。具體來(lái)說(shuō)，在基樁靜荷載試驗(yàn)開(kāi)展的過(guò)程中，需借助于錨樁反力架法來(lái)完成試驗(yàn)，在試驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備為荷載梁式荷載架，荷載梁中需包含若干個(gè)樁帽、2根次梁、多個(gè)拉桿和2根主鋼梁，在試驗(yàn)過(guò)程中，有關(guān)人員需利用鋼筋和鋼圈來(lái)完成錨樁與樁帽的連接。加載系統(tǒng)中，需嚴(yán)格根據(jù)試樁的最大加載量，來(lái)進(jìn)行分離式油壓千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)和使用，在加載處理的過(guò)程中，高壓油泵聯(lián)動(dòng)是關(guān)鍵，再加上精密壓力表和液壓傳感器的配置，可以有效對(duì)荷載實(shí)現(xiàn)科學(xué)控制。測(cè)量系統(tǒng)中，要將4個(gè)電子位移計(jì)安裝于試樁的周邊位置，在安裝過(guò)程中要遵循對(duì)稱安裝的要求，使得這些裝置可以有效對(duì)基樁的下沉量加以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.試樁思路

在水運(yùn)工程基樁靜荷載試驗(yàn)過(guò)程中，試樁的整體思路如下：相應(yīng)的試驗(yàn)檢測(cè)人員需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)說(shuō)明、試驗(yàn)檢測(cè)要求等基本情況，詳細(xì)了解試驗(yàn)樁與錨樁的樁頂標(biāo)高、設(shè)計(jì)高潮位等基本信息，根據(jù)千斤頂?shù)母叨扰c墊塊，來(lái)最終確定試驗(yàn)樁和錨樁的標(biāo)高差。通常情況下，由于水運(yùn)工程為水上作業(yè)，這也就決定了水上試樁平臺(tái)標(biāo)高一般要大于最高潮位和最大波浪和的1m以上。反力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需嚴(yán)格根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中的最大荷載來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，一旦錨樁提供的反力過(guò)小，就需要在反力裝置上通過(guò)堆載來(lái)解決這一問(wèn)題。

水運(yùn)工程中可能包含了很多種的基樁類型，對(duì)于灌注樁而言，在錨樁法應(yīng)用的過(guò)程中，需給錨樁預(yù)留較長(zhǎng)的鋼筋，在鋼筋與樁帽的焊接處理過(guò)程中，一般會(huì)采用單面焊或者雙面焊的方式，而鋼筋焊接數(shù)量需在該截面鋼筋數(shù)量的1/2以下。預(yù)制混凝土樁的試驗(yàn)過(guò)程中，要預(yù)先在樁頂接一定長(zhǎng)度的鋼管，隨后在此鋼管段內(nèi)進(jìn)行牛腿的制作，將螺桿穿入牛腿以后與反力裝置加以有效連接處理。當(dāng)然，在試驗(yàn)過(guò)程中，也可以直接在預(yù)制混凝土樁內(nèi)放置鋼筋籠，隨后通過(guò)混凝土的灌注，將鋼筋與錨樁錨有效連接起來(lái)，灌注混凝土與灌注內(nèi)側(cè)會(huì)形成剪應(yīng)力，隨后在此條件下進(jìn)行混凝土灌注長(zhǎng)度的精準(zhǔn)計(jì)算，在此過(guò)程中，要使得鋼筋拉應(yīng)力在抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值以內(nèi)。如果是多節(jié)混凝土樁，不僅需要進(jìn)行樁身強(qiáng)度的計(jì)算和檢驗(yàn)，還需要進(jìn)行接頭抗拉強(qiáng)度的有效計(jì)算。

3.試樁流程

試樁環(huán)節(jié)的流程非常多，需嚴(yán)格依據(jù)以下流程來(lái)開(kāi)展：（1）當(dāng)試驗(yàn)用樁的基本施工作業(yè)結(jié)束以后，要組織專業(yè)人員來(lái)進(jìn)行試樁平臺(tái)的建設(shè)，并要在此過(guò)程中避免波浪對(duì)平臺(tái)的沖擊；（2）焊接牛腿，灌注樁芯混凝土，在此過(guò)程中，尤其是要使得混凝土的強(qiáng)度能夠達(dá)到施工的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合管樁施工條件，做好內(nèi)壁的鑿毛處理，如果要實(shí)現(xiàn)混凝土性能的優(yōu)化，可以適當(dāng)在其中添加一定量的早強(qiáng)劑或者微膨脹劑；（3）嚴(yán)格遵守有關(guān)的安裝要求，保障反力裝置安裝的質(zhì)量，在安裝時(shí)，嚴(yán)格按照次梁、錨樁與邊梁連接件、墊塊、千斤頂、主梁、主梁與邊梁連接件的安裝順序；（4）擰緊螺帽，做好鋼筋的焊接處理，注意每個(gè)鋼筋都需要保持平直性，加強(qiáng)對(duì)焊縫長(zhǎng)度與質(zhì)量的有效控制；（5）由于水運(yùn)工程項(xiàng)目中，基準(zhǔn)樁的間距相對(duì)較大，在自重作用下存在撓度，就需要在試驗(yàn)開(kāi)展的過(guò)程中，嚴(yán)格根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)基準(zhǔn)梁的撓度加以有效控制；（6）油壓系統(tǒng)的安裝，油泵與千斤頂?shù)倪B接要通過(guò)高壓油管來(lái)完成，在此過(guò)程中，尤其要加強(qiáng)對(duì)油管強(qiáng)度的有效控制；（7）試樁樁頂?shù)奶囟ㄎ恢?，安裝位移計(jì)；（8）在錨樁上進(jìn)行百分表或者位移計(jì)的安裝；（9）預(yù)加載。

4.注意事項(xiàng)

4.1 對(duì)中問(wèn)題

當(dāng)將錨樁法應(yīng)用于水運(yùn)工程基樁靜載荷試驗(yàn)過(guò)程中，一旦千斤頂作用點(diǎn)與樁頭的中心位置存在偏差，就會(huì)導(dǎo)致最終的試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際存在較大的差距，偏差較大時(shí)甚至?xí)沟迷囼?yàn)樁遭受巨大破壞，引起嚴(yán)重的事故。因此，在錨樁法應(yīng)用的過(guò)程中，尤其要注意對(duì)中問(wèn)題，如果在試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)樁受到施工偏位的干擾，其位置與錨樁正中心存在偏差，就會(huì)使得各個(gè)錨樁的受力不均勻，這種情況下，專業(yè)人員需立即對(duì)受力最大的錨樁加以觀察，尤其是要觀察荷載較大時(shí)的情況。錨樁反力梁裝置在開(kāi)展試驗(yàn)的過(guò)程中，由于加載是逐級(jí)進(jìn)行的，在前幾級(jí)的加載過(guò)程中，油壓過(guò)沖情況出現(xiàn)的幾率非常大，一旦處理不好，同樣會(huì)影響最終數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，對(duì)中問(wèn)題的處理非常重要。

4.2 安全問(wèn)題

由于水運(yùn)工程處于水環(huán)境下，這也就決定了在開(kāi)展試驗(yàn)檢測(cè)工作的過(guò)程中，要嚴(yán)格根據(jù)水下操作的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，做好相應(yīng)的安全防護(hù)。比如，在試驗(yàn)過(guò)程中，需要為試驗(yàn)人員配備救生衣和防滑鞋，并加強(qiáng)人員與設(shè)備安全保護(hù)。試樁平臺(tái)在建設(shè)的過(guò)程中，尤其要保障牢固性，使得平臺(tái)本身可以抵御風(fēng)浪的沖擊。在靜荷載試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)人員需要加強(qiáng)對(duì)油壓變化的觀測(cè)、試驗(yàn)樁與錨樁的位移變化掌握，一旦出現(xiàn)了異常情況，需要立即停止加載并進(jìn)行相應(yīng)的處理。

4.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性

靜荷載試驗(yàn)在開(kāi)展的過(guò)程中，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性會(huì)受到很多因素的影響，其中，試驗(yàn)儀器和設(shè)備對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性有著非常重要的影響，在試驗(yàn)開(kāi)始之前，需組織專業(yè)人員來(lái)保障試驗(yàn)儀器和設(shè)備的標(biāo)定合格，尤其是荷載控制儀和高壓油路系統(tǒng)，更是要保障標(biāo)定的配套性，加強(qiáng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的全過(guò)程分析和觀測(cè)，及時(shí)分析異常情況的原因，采取有效的處理方式。

5.結(jié)束語(yǔ)

在水運(yùn)工程基樁靜荷載試驗(yàn)過(guò)程中，錨樁法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常突出，不僅具有安裝便捷性，還具有技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)合理性，為保障良好的應(yīng)用效果，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，有關(guān)人員需要加強(qiáng)技術(shù)要點(diǎn)的掌握，嚴(yán)格遵守相應(yīng)的操作流程。