談公路橋梁樁基施工問題及承載力測試

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摘要:以公路工程中的樁基礎為研究對象，系統(tǒng)的分析了樁基施工中常見的問題以及可能引發(fā)的質(zhì)量事故，提出了樁基施工過程中應注意的施工事項，針對公路工程中樁基工程質(zhì)量故障具有隱蔽性強、難以修復的特點，嚴格要求樁基承載力達到設計標準，闡述了橋梁樁基承載力現(xiàn)場具體測試方案以及注意事項，為提高高速公路橋梁樁基施工質(zhì)量提供技術指導與參考依據(jù)，研究成果具有重要的工程意義。

關鍵詞:公路橋梁，樁基施工，承載力，測試

1概述

當今社會，我國各方面實力正在穩(wěn)步提升，尤其是經(jīng)濟領域取得了巨大進步，經(jīng)濟發(fā)展的速度正在持續(xù)加快，經(jīng)濟的發(fā)展極大的推動了交通設施的建設，一大批公路橋梁正在涌現(xiàn)，同時為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的交通需求，路橋工程施工標準越來越嚴格［1-3］。在路橋工程的施工過程中，樁基施工占據(jù)著非常重要的部分，樁基的施工甚至直接關系到整個工程的建設質(zhì)量，更對行人的交通安全帶來重大影響［1，4，5］。因此，非常有必要提高樁基工程的施工質(zhì)量，嚴格把控樁基工程施工的每一個施工流程。在公路橋梁工程建設中，樁基礎起著重大的作用，同時對交通事業(yè)的發(fā)展帶來重大影響，但是實際施工容易受到各種因素的干擾，樁基施工技術的發(fā)展能夠確保公路橋梁處于安全與穩(wěn)定狀態(tài)，為提高樁基工程的施工質(zhì)量，應針對樁基工程施工中存在的問題進行系統(tǒng)的闡述，提出對應的解決措施，為類似樁基工程施工提供技術支撐，同時也能確保公路橋梁的穩(wěn)定與安全［6-8］。在樁基工程中，樁基承載力作為影響樁基施工質(zhì)量的重要部分，必須嚴格符合設計標準，在實際施工中，進行現(xiàn)場樁基承載力測試顯得尤為必要，本文對現(xiàn)場承載力測試方法及要求進行系統(tǒng)闡述，以期為樁基現(xiàn)場承載力測試提供技術指導。

2工程概況

潮汕高速里程約為82．24km，沿線由各種橋梁和隧道組成，橋梁共有46座，其中特大橋占據(jù)了27座，大中橋占據(jù)了19座，沿線施工隧道共4條，項目橋隧結(jié)構(gòu)比例高達87．3%，占據(jù)了工程的絕大部分。工程修建地有著復雜的地質(zhì)環(huán)境，分布著較厚的軟基覆蓋層，橋梁樁基設計樁長較長。為確保樁基工程的順利實施，基樁承載能力必須符合工程設計及相關規(guī)范規(guī)定，且必須在樁基工程施工前進行樁基承載力測試，確保樁基施工質(zhì)量滿足工程要求，闡述了樁基施工過程中可能出現(xiàn)的技術問題，并對承載力測試要求及測試結(jié)果進行研究，驗證了樁基設計的合理性。潮汕環(huán)線高速公路平面布置圖見圖1。

3公路工程橋梁樁基施工問題

3．1樁基施工中的問題

樁基的施工除了與所處的地質(zhì)環(huán)境密切相關，還受到各方面因素的制約，比如建設單位缺乏完善的管理機制，未督促監(jiān)理單位做好對施工單位的管理，沒有按照施工規(guī)范對施工單位進行技術交底工作，施工圖紙審核出現(xiàn)問題，對施工人員的管理不當［9-11］，施工人員技術水平不達標，樁基施工機械設備出現(xiàn)故障等問題，下文對樁基工程中容易出現(xiàn)的問題進行系統(tǒng)的闡述。

3．2樁基成孔過程中的問題

樁基成孔過程中主要發(fā)生的問題包括斜孔、縮孔、塌孔等問題，下面詳細分析這幾種問題:1)斜孔。鉆機安放場地不平整，未充分壓實，在鉆機鉆孔過程中作業(yè)平臺發(fā)生不均勻沉降，現(xiàn)場施工人員沒有及時進行調(diào)整導致斜孔事故的產(chǎn)生，在鉆機鉆進過程中，遇到巖層傾斜或孤石等，使鉆頭受力不均，導致鉆孔偏位，偏離鉆孔中心，導致斜孔的產(chǎn)生。2)縮孔。土層分布不均，鉆孔經(jīng)過軟土層時，軟土受力擠壓或者土體發(fā)生膨脹現(xiàn)象，導致向內(nèi)擠壓孔徑，發(fā)生縮孔現(xiàn)象。3)塌孔。塌孔現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是由于地層條件太差導致，護壁泥漿的質(zhì)量太差也是一部分原因，二次清孔之后由于各方面原因沒有及時進行混凝土灌注，地下水沖入孔壁，導致了塌孔現(xiàn)象。

3．3樁基工程鋼筋籠吊裝過程中的問題

樁基工程鋼筋籠吊裝過程中發(fā)生的主要問題有變形、偏位、下沉，其中鋼筋籠變形問題產(chǎn)生的主要原因在于隨意疊加堆放和加勁箍筋的直徑、間距不滿足要求，導致鋼筋籠剛度達不到設計要求，產(chǎn)生變形。偏位下沉的主要原因在于沒有做好保護措施，沒有采取措施固定鋼筋或者鋼筋籠就位后發(fā)生傾斜、下沉等問題。

3．4樁基工程混凝土灌注過程中的斷樁問題

樁基工程中發(fā)生的斷樁現(xiàn)象主要是由于混凝土的坍落度達不到要求，在澆筑過程中發(fā)生堵管等事故，直接導致斷樁現(xiàn)象的發(fā)生，另外一個原因在于混凝土澆筑過程中提管速度控制不好，使導管拔出澆筑面，也會導致混凝土澆筑發(fā)生斷樁現(xiàn)象。

4公路工程橋梁樁基現(xiàn)場承載力測試方法及要求

4．1承載力測試方案

豎向靜載荷使用常規(guī)堆載法進行試驗，同時監(jiān)測樁頂位移和樁身內(nèi)力。豎向靜載荷試驗及樁身內(nèi)力測試步驟及要求如下文所述。

4．2豎向靜載荷試驗測試要求

使用慢速維持荷載法進行加載，加載采用堆重平臺反力裝置，預制混凝土塊構(gòu)成加載平臺，由超高壓油泵帶動千斤頂對樁進行加載，采用分級加載的方式。樁頂沉降量每小時不得超過0．1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次，當沉降達到相對穩(wěn)定時，可加下一級荷載。終止加載需滿足以下條件:某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍，且24h后尚未穩(wěn)定。單樁豎向抗壓極限承載力Qu的判定:1)取Q—s曲線發(fā)生明顯陡降的起始點;2)取s—lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一點;3)在某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載沉降量的2倍，且經(jīng)24h沉降還在增加，取前一級荷載值;4)當達不到極限荷載，已達到最大試驗荷載，樁頂沉降穩(wěn)定，樁的豎向抗壓極限承載力取最大試驗荷載值。

4．3樁身內(nèi)力測試要求

根據(jù)測試目的對樁身進行內(nèi)力測試，進而獲得常規(guī)樁側(cè)摩阻力，支盤樁樁身軸力。

4．3．1傳感器布設試驗采用振弦式鋼筋應力計，安裝在鋼筋籠主筋上。常規(guī)樁應力計分布在不同性質(zhì)土層的界面處，每個界面處均勻布設4個，壓力盒布置于鋼筋籠的底部;對于支盤樁，分布在“支”或“盤”上、下各25cm，每個橫斷面均勻布設2個，標定界面布設4個，鋼壓力盒布置于筋籠的底部，如圖2所示。

4．3．2數(shù)據(jù)采集與整理試驗中每級荷載施加穩(wěn)定后，記錄樁身不同斷面處鋼筋應力計的頻率、樁底壓力盒頻率，由此得出鋼筋力及樁底端承力。鋼筋計現(xiàn)場布置圖如圖3所示。

5樁基承載力測試結(jié)果分析

5．1常規(guī)樁內(nèi)力測試結(jié)果與分析

SZ5試樁在試驗荷載作用下樁端阻力與樁端位移qp—sb曲線見圖4。由此看出，樁端阻力與樁端位移呈正相關，當樁端位移達到一定程度后，樁端阻力增長緩慢。

5．2支盤樁內(nèi)力測試結(jié)果與分析

興潮大道跨線橋SZ6支盤樁各級荷載下端承力及其占總支盤力百分比:1)每級荷載下各支盤端承力變化曲線見圖5。由圖5可知，在試驗加載過程中，各支、盤端承力逐漸增長，盤底位移與支盤力緊密相關，由上至下逐漸發(fā)揮。具體變化有:a．盤的端承力較大;b．上盤端承力較大，上盤位移大引起了這一規(guī)律，引發(fā)了較大的端承力;c．上盤、下盤發(fā)揮端承力比中盤的端承力大，這是因為上盤、下盤處于細砂層、粉砂層中，單位面積盤底端阻力值高，中盤位于粉質(zhì)粘土層中，單位面積盤底端阻力值低。2)試驗荷載下各支盤的支撐力占總支盤力的比例變化曲線如圖6所示。由圖6可知，試驗荷載較小時，靠近樁頂?shù)闹?、盤貢獻的承載力百分比很大，遠離樁頂?shù)闹?、盤貢獻的承載力百分比較低;隨著荷載的增加，支盤之間貢獻的承載力占總支盤力的百分比不斷變化，最終趨向于一個較穩(wěn)定的比值。如極限荷載值20900kN作用下，上六星支(－19．75)∶中六星支(－23．75)∶上盤∶下六星支(－32．25)∶中盤∶下盤為8．75%∶8．83%∶29．32%∶8．66%∶17．43%∶27．02%。

6結(jié)語

1)興潮大道跨線橋SZ5最大加載為16200kN，總沉降53．68mm，回彈率26．38%，達到了破壞性試驗的目的，當加載至16200kN，該級沉降達到上一級沉降的5倍，終止試驗，極限承載力取為14850kN，超出設計值10%;2)興潮大道跨線橋SZ6(支盤樁)最大加載為20900kN，總沉降24．43mm，回彈率43．63%，極限承載力取為20900kN，超出設計值10%;3)本文系統(tǒng)的闡述了橋梁基樁現(xiàn)場施工中存在的問題，并提出了這些問題的避免方案;樁基承載作為樁基工程質(zhì)量的重要指標，現(xiàn)場承載力測試在樁基工程中占據(jù)著重要位置，根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)研究了橋梁樁身受力變化，驗證了樁身設計的合理性，研究成果可為類似橋梁樁基現(xiàn)場測試提供技術指導，具有重要的工程意義。

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作者：陳亮 徐騰飛 單位：深圳高速工程檢測有限公司