張 成，謝益平，張文學(xué)，徐步齊

（1.北京工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，北京 100124；2.中鐵十二局集團(tuán)第七工程有限公司，湖南 長沙 410004）

對既有樁基礎(chǔ)的再利用是一種節(jié)約資源的施工方案，但是關(guān)于既有橋梁樁基礎(chǔ)、橋墩再利用問題的研究還很少。大量研究表明樁基隨時間的增長其承載力有明顯的增加，李永[1]結(jié)合工程試驗指出隨著休止時間的延長，樁周擾動土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度逐漸恢復(fù)，摩阻力逐漸增加，樁的承載力呈現(xiàn)出一定的時效性。黃宏偉[2]對微型樁的分析表明，微型樁承載力存在明顯的時效性。劉裕斌等[3]通過試驗分析表明端承摩擦樁與純摩擦樁一樣，其承載力也存在明顯的時效性。樁基礎(chǔ)承載力隨時間增長的這一特性為既有樁再利用提供了基礎(chǔ)。文章以廣州南沙港項目現(xiàn)場試驗為例，對既有樁基礎(chǔ)再利用的可行性進(jìn)行分析，試驗結(jié)果表明既有樁基礎(chǔ)可以作為受力樁與新建樁基礎(chǔ)共同工作。

1 試驗概況

試驗以廣州南沙港項目678#和681#兩個橋墩的樁基為工程背景，678#和681#橋墩樁基布置圖見圖1。由圖1可知，678#橋墩的樁基全部為新建樁基，共計10根；681#橋墩的樁基包括8根可利用的既有樁基和2根新建樁基，共計10根。

圖1 基礎(chǔ)布置圖（單位：cm）

根據(jù)樁基結(jié)構(gòu)布置情況，從試驗?zāi)康暮秃侠斫?jīng)濟(jì)角度出發(fā)，現(xiàn)分別在678#和681#兩個橋墩的3個樁基布設(shè)傳感器測點，單個樁基環(huán)向等間距布設(shè)3個傳感器。本試驗共計布設(shè)18個傳感器測點，具體的傳感器布置圖和單根樁基礎(chǔ)布置詳圖（以681L1為例）見圖2。

圖2 單根樁基測點布置詳圖

681#橋墩樁基所用測量的傳感器由長沙金碼高科技實業(yè)有限公司生產(chǎn)，型號為CMJX-215型埋入式混凝土應(yīng)變計。適用于各種混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)變測量，配套綜合測試儀儀型號為JMZX-3001L。

678#橋墩樁基所用測量的傳感器是遼寧省丹東市建工傳感器有限公司的產(chǎn)品，型號為MYB-150混凝土振弦式應(yīng)變計，其抗干擾能力強(qiáng)，受溫度變化的影響較小，具有防水密封、性能穩(wěn)定、可以長期觀測等優(yōu)點。配套脈沖激發(fā)器ZX16振弦頻率儀。

根據(jù)試驗計劃并配合現(xiàn)場施工進(jìn)度要求完成試驗逇采集，試驗的主要工作流程如下：（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和試驗?zāi)康倪x定測試樁基并選擇測點位置。并將傳感器依次編號；（2）利用專業(yè)混凝土取芯機(jī)設(shè)備，按照圖紙對應(yīng)位置在測試樁基上進(jìn)行取芯，將應(yīng)變計平行結(jié)構(gòu)應(yīng)力方向安裝；（3）將應(yīng)變傳感器垂直布置在孔洞中，并用C30混凝土砂漿填滿孔洞。用專業(yè)工具振搗，保證砂漿密實；（4）將測試導(dǎo)線與讀數(shù)設(shè)備連接，定時讀取數(shù)據(jù)。現(xiàn)場試驗照片見圖3。

圖3 現(xiàn)場試驗照片

2 試驗數(shù)據(jù)分析

整理試驗結(jié)果，將各樁三個測點的應(yīng)變繪制成時間—應(yīng)變曲線。由于后期應(yīng)變計在基坑回填過程中遭到了嚴(yán)重破壞，因此后期監(jiān)測數(shù)據(jù)不具有真實性，故將后期數(shù)據(jù)剔除分析。681#墩、678#墩樁基時間—應(yīng)變曲線見圖4，其中681L1和681L3為既有樁、681L2為新建樁、678L3為既有樁、678L1和678L2為新建樁。

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，在最開始幾天內(nèi)樁基應(yīng)變均有壓縮應(yīng)變的趨勢，其原因為預(yù)埋應(yīng)變計所用混凝土存在收縮徐變。在未澆筑承臺的幾天內(nèi)，樁基礎(chǔ)未承擔(dān)豎向荷載，各樁應(yīng)變變化不大，保持水平趨勢。681#墩承臺9月3日混凝土澆筑完成，678#墩承臺1月19日澆筑完成，當(dāng)承臺混凝土澆筑完成后，各樁時間-應(yīng)變曲線均出現(xiàn)突變，具有明顯的壓縮應(yīng)變趨勢，即各樁開始承擔(dān)豎向承載力。

圖4 各樁時間-應(yīng)變曲線

將各樁的3個測點的應(yīng)變?nèi)∑骄道L制各樁時間-應(yīng)變曲線對比圖見圖5。由圖中數(shù)據(jù)可以看出，新建樁基礎(chǔ)與既有樁基礎(chǔ)在沒有外荷載作用的情況下應(yīng)變變化不大，在承臺澆筑完成后均產(chǎn)生較大的壓縮應(yīng)變，因此既有樁和新建樁共同承擔(dān)了豎向荷載。在豎向荷載作用下各樁應(yīng)變趨勢基本相同，隨著時間的增長，樁基的壓縮應(yīng)變緩慢增長。

3 結(jié)論

（1）由于預(yù)埋測試儀器時所用混凝土存在收縮徐變，因此在沒有豎向外荷載作用時，樁基礎(chǔ)存在壓縮應(yīng)變。

（2）在澆筑混凝土承臺之后，樁基受到豎向荷載的作用發(fā)生突變的壓縮應(yīng)變，隨著時間的增長，樁基的壓縮應(yīng)變緩慢增長。

（3）數(shù)據(jù)表明，既有樁和新建樁的所受的壓縮應(yīng)變變化趨勢基本相同，因此既有樁可以作為受力樁與新樁共同工作，從經(jīng)濟(jì)效益角度來說，既有樁基礎(chǔ)的利用是必要的。

（4）此次數(shù)據(jù)分析沒有考慮到混凝土承臺在澆筑時放出的水化熱所產(chǎn)生的溫度對混凝土應(yīng)變的影響，因此存在一定的誤差。

（5）應(yīng)變計在基坑回填過程中遭到嚴(yán)重的破壞或掩埋，沒能更長時間地監(jiān)測到在上部荷載作用下樁基礎(chǔ)的應(yīng)力變化情況，實屬無奈，希望后續(xù)在有條件的情況下能夠做更長時間的跟蹤監(jiān)測。

圖5 各樁時間-應(yīng)變曲線對比圖