付超
中鐵建大橋工程局集團(tuán)第三工程有限公司 天津 300000
在工程施工過程中樁基基礎(chǔ)具有極為重要的作用,其承載力檢測(cè)對(duì)工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全具有重要意義。目前比較常用的樁基承載力靜載試驗(yàn)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(cè)方法:自平衡法,因其方便實(shí)施,適用范圍廣泛,省時(shí)省力,測(cè)試結(jié)果值得信賴,費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),越來越得到工程施工的廣泛應(yīng)用。
樁基承載力自平衡法,是在樁體內(nèi)和鋼筋籠一起預(yù)先埋設(shè)加載裝置——荷載箱,把荷載箱的加壓管和其它相關(guān)設(shè)備引到地面,然后灌注成樁。到達(dá)休止齡期后,通過壓力泵對(duì)荷載箱施加壓力,使得荷載箱形成兩個(gè)分別向上、向下方向的力,從而得到樁基上部和下部的響應(yīng)數(shù)據(jù)。然后對(duì)加載壓力和位移、應(yīng)力等數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行分析與計(jì)算,從而得到樁基承載力、樁端承載力、側(cè)摩阻力等一系列數(shù)據(jù)。
樁基自平衡法承載力檢測(cè)和傳統(tǒng)的靜載承載力檢測(cè)方法相比,具有幾下幾個(gè)特點(diǎn):
①省時(shí):一般20天左右能夠檢測(cè)。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(jié)構(gòu),檢測(cè)樁不需到達(dá)地面,制作樁頭。④在地鐵臨時(shí)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(shì)。
①加載設(shè)備:荷載箱。②位移量測(cè)裝置:百分表。③數(shù)據(jù)采集儀:數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀。
①收集相應(yīng)地勘資料,試樁參數(shù),試驗(yàn)要求。②根據(jù)地質(zhì)勘察資料及樁參數(shù)確定荷載箱預(yù)埋位置。
荷載箱是整個(gè)試驗(yàn)的核心,須根據(jù)荷載箱的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范化地安裝。荷載箱安裝步驟為:荷載箱及相關(guān)附件運(yùn)抵現(xiàn)場--荷載箱預(yù)澆注混凝土-荷載箱與鋼筋籠焊接-油管及位移檢測(cè)管線布置-下鋼筋籠-樁頭管線保護(hù)。荷載箱與鋼筋籠焊接為荷載箱安裝的重點(diǎn),包含:荷載箱、導(dǎo)流體、上下鋼筋籠、導(dǎo)向喇叭筋、L型鋼筋等。
現(xiàn)場前期準(zhǔn)備工作包括:①達(dá)到休止期,混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%,并已經(jīng)通過樁身的完整性檢測(cè)。②平整場地,搭設(shè)帳篷,處理樁頭。③檢測(cè)所需的儀器設(shè)備、工人、材料須全面到位。
現(xiàn)場檢測(cè)期間,加載的過程和加載時(shí)間要和規(guī)范保持一致。測(cè)試用的儀器設(shè)備要在校準(zhǔn)或標(biāo)定的有效周期內(nèi),并于測(cè)試前檢查、調(diào)試設(shè)備儀器。
2.4.1 加、卸載分級(jí)
試驗(yàn)采用慢速維持荷載法。加載分10級(jí)等量加載,第1級(jí)可取每級(jí)加載值的2倍,每級(jí)荷載為預(yù)估加載值的1/10。卸載應(yīng)分5級(jí)等量卸載,每級(jí)為預(yù)估加載值的1/5[1]。
2.4.2 試驗(yàn)(檢測(cè))數(shù)據(jù)的觀測(cè)
每一級(jí)加載和卸載之后要根據(jù)規(guī)范的時(shí)間間隔讀取樁基位移s,確定樁基穩(wěn)定時(shí)間。停止加載和相應(yīng)的加載極限值的確定如下:
(1)在樁基加載到某一級(jí)荷載時(shí):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(jí)的5倍;②樁基24h后連續(xù)兩次,每小時(shí)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(jí)的2倍,這兩種情況下取該級(jí)加載的上一級(jí)為加載極限值。
(2)如果加載到了樁基的設(shè)計(jì)荷載并且樁基的上部或下部連續(xù)兩次,每小時(shí)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(jí)加載為加載極限值。
(3)在測(cè)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(shí),總位移s可>8cm,取總位移s=0.05D(D:樁徑)對(duì)應(yīng)的荷載為極限加載值。
根據(jù)樁基實(shí)際測(cè)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(zhuǎn)換方法,按照位移協(xié)調(diào)原則,將其轉(zhuǎn)變?yōu)槌S玫腝-S曲線,以確定樁的極限承載力。
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(zhuǎn)換系數(shù)[2]。
樁基承載力特征值一般為樁基承載力極限值的50%。
樁基自平衡法承載力檢測(cè)雖然有很多優(yōu)點(diǎn),但也存在一些缺點(diǎn),我將本項(xiàng)目中出現(xiàn)的一些問題總結(jié)如下:
①荷載箱以及附屬設(shè)備安裝繁瑣,鋼筋焊接要求嚴(yán)格,任務(wù)量大,需專業(yè)人員現(xiàn)場指導(dǎo)。②鋼筋籠下放時(shí)間增長,可能會(huì)造成縮頸等不良影響。③荷載箱體積相對(duì)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(nèi)存在壓力元件、位移桿的保護(hù)管、油管等設(shè)備,可能對(duì)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(shè)備接管。⑥該檢測(cè)方法屬于破壞性試驗(yàn),試驗(yàn)完成需要進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)處理。⑦檢測(cè)時(shí),風(fēng)雨、氣溫等因素容易影響到檢測(cè)結(jié)果,需要搭設(shè)帳篷防護(hù),保證干擾不到儀器設(shè)備[3]。⑧自平衡法無法對(duì)樁身有缺陷的樁進(jìn)行承載力檢測(cè)。
樁基承載力檢測(cè)的各種方法各有優(yōu)、缺點(diǎn),我們?cè)趯?shí)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(cè)方法,不能一味地采用新工藝新方法。