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        樁基自平衡法承載力檢測技術應用

        2021-04-02 12:40:36付超
        商品與質量 2021年7期
        關鍵詞:極限值增加量樁基

        付超

        中鐵建大橋工程局集團第三工程有限公司 天津 300000

        在工程施工過程中樁基基礎具有極為重要的作用,其承載力檢測對工程質量和結構安全具有重要意義。目前比較常用的樁基承載力靜載試驗方法:堆載法、錨樁法等,都存在一些局限性。一種新型樁基承載力檢測方法:自平衡法,因其方便實施,適用范圍廣泛,省時省力,測試結果值得信賴,費用低等優(yōu)點,越來越得到工程施工的廣泛應用。

        1 自平衡法靜載試驗

        1.1 自平衡技術的原理

        樁基承載力自平衡法,是在樁體內和鋼筋籠一起預先埋設加載裝置——荷載箱,把荷載箱的加壓管和其它相關設備引到地面,然后灌注成樁。到達休止齡期后,通過壓力泵對荷載箱施加壓力,使得荷載箱形成兩個分別向上、向下方向的力,從而得到樁基上部和下部的響應數(shù)據(jù)。然后對加載壓力和位移、應力等數(shù)據(jù)之間的關系進行分析與計算,從而得到樁基承載力、樁端承載力、側摩阻力等一系列數(shù)據(jù)。

        1.2 自平衡技術的優(yōu)點

        樁基自平衡法承載力檢測和傳統(tǒng)的靜載承載力檢測方法相比,具有幾下幾個特點:

        ①省時:一般20天左右能夠檢測。②省力:無繁重的反力架,也不需要“堆載”。③成本低:有地下室的結構,檢測樁不需到達地面,制作樁頭。④在地鐵臨時立柱樁、抗拔樁、水體上樁基、基坑底部樁基及受場地限制的樁基等,傳統(tǒng)方法難以做到的情況下[2],該法更顯示其優(yōu)勢。

        1.3 試驗的主要設備與儀器

        ①加載設備:荷載箱。②位移量測裝置:百分表。③數(shù)據(jù)采集儀:數(shù)據(jù)自動采集儀。

        2 試驗的工作內容

        2.1 試樁資料收集與荷載箱埋設位置確定

        ①收集相應地勘資料,試樁參數(shù),試驗要求。②根據(jù)地質勘察資料及樁參數(shù)確定荷載箱預埋位置。

        2.2 荷載箱的現(xiàn)場安裝

        荷載箱是整個試驗的核心,須根據(jù)荷載箱的具體結構進行規(guī)范化地安裝。荷載箱安裝步驟為:荷載箱及相關附件運抵現(xiàn)場--荷載箱預澆注混凝土-荷載箱與鋼筋籠焊接-油管及位移檢測管線布置-下鋼筋籠-樁頭管線保護。荷載箱與鋼筋籠焊接為荷載箱安裝的重點,包含:荷載箱、導流體、上下鋼筋籠、導向喇叭筋、L型鋼筋等。

        2.3 檢測前的準備工作

        現(xiàn)場前期準備工作包括:①達到休止期,混凝土強度達到設計值的80%,并已經(jīng)通過樁身的完整性檢測。②平整場地,搭設帳篷,處理樁頭。③檢測所需的儀器設備、工人、材料須全面到位。

        2.4 現(xiàn)場檢測

        現(xiàn)場檢測期間,加載的過程和加載時間要和規(guī)范保持一致。測試用的儀器設備要在校準或標定的有效周期內,并于測試前檢查、調試設備儀器。

        2.4.1 加、卸載分級

        試驗采用慢速維持荷載法。加載分10級等量加載,第1級可取每級加載值的2倍,每級荷載為預估加載值的1/10。卸載應分5級等量卸載,每級為預估加載值的1/5[1]。

        2.4.2 試驗(檢測)數(shù)據(jù)的觀測

        每一級加載和卸載之后要根據(jù)規(guī)范的時間間隔讀取樁基位移s,確定樁基穩(wěn)定時間。停止加載和相應的加載極限值的確定如下:

        (1)在樁基加載到某一級荷載時:①樁基產(chǎn)生的總位移s>40mm,并且樁基的上部或下部產(chǎn)生的位移增加量Δs超過上一級的5倍;②樁基24h后連續(xù)兩次,每小時產(chǎn)生的位移增加量Δs≤0.1mm,并且樁基上部或下部產(chǎn)生的位移增加量Δs超過上一級的2倍,這兩種情況下取該級加載的上一級為加載極限值。

        (2)如果加載到了樁基的設計荷載并且樁基的上部或下部連續(xù)兩次,每小時產(chǎn)生的位移增加量Δs≤0.1mm;或者加載到了荷載箱的破壞荷載;或者荷載箱上、下部產(chǎn)生的位移s到了極限,那么取該級加載為加載極限值。

        (3)在測得的Q-S曲線為緩變型的情況下,樁基向上產(chǎn)生的總位移s可為4~6cm;向下產(chǎn)生的總位移s可為6~8cm;在樁端阻力沒有充分發(fā)揮作用時,總位移s可>8cm,取總位移s=0.05D(D:樁徑)對應的荷載為極限加載值。

        3 測試數(shù)據(jù)的整理、分析

        3.1 等效轉換方法

        根據(jù)樁基實際測得的向下(Q下-S下)、向上(Q上-S上)兩條曲線,按照規(guī)范,根據(jù)等效轉換方法,按照位移協(xié)調原則,將其轉變?yōu)槌S玫腝-S曲線,以確定樁的極限承載力。

        3.2 樁基承載力極限值的確定

        根據(jù)規(guī)范確定單樁抗壓豎向承載力極限值,其公式為:

        單樁抗拔豎向承載力極限值公式為:

        式中:γ1(γ2):樁的抗壓(抗拔)摩阻力轉換系數(shù)[2]。

        3.3 樁基承載力特征值

        樁基承載力特征值一般為樁基承載力極限值的50%。

        4 結語

        樁基自平衡法承載力檢測雖然有很多優(yōu)點,但也存在一些缺點,我將本項目中出現(xiàn)的一些問題總結如下:

        ①荷載箱以及附屬設備安裝繁瑣,鋼筋焊接要求嚴格,任務量大,需專業(yè)人員現(xiàn)場指導。②鋼筋籠下放時間增長,可能會造成縮頸等不良影響。③荷載箱體積相對于鋼筋籠直徑占比較大,混凝土澆筑過程中易造成浮籠,故荷載箱下部混凝土坍落度要盡可能大一些[3]。④基樁內存在壓力元件、位移桿的保護管、油管等設備,可能對樁基完整性造成影響。⑤加壓油管在開挖過程中容易遭到破壞,需要專業(yè)設備接管。⑥該檢測方法屬于破壞性試驗,試驗完成需要進行注漿補強處理。⑦檢測時,風雨、氣溫等因素容易影響到檢測結果,需要搭設帳篷防護,保證干擾不到儀器設備[3]。⑧自平衡法無法對樁身有缺陷的樁進行承載力檢測。

        樁基承載力檢測的各種方法各有優(yōu)、缺點,我們在實際施工中要根據(jù)工程需要和現(xiàn)場施工條件,擇優(yōu)選取合適的檢測方法,不能一味地采用新工藝新方法。

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