侍建華 中國鐵路上海局集團有限公司上海上鐵建筑工程（集團）有限公司

1 工程概況

本文以鹽城黃海路上跨（下穿）新長鐵路、徐宿淮鹽高鐵立交工程為背景，在特殊地質(zhì)條件下對10 mm厚A630鋼管樁施工成樁控制進(jìn)行分析探究。鹽城黃海路項目上跨橋部分為兩聯(lián)七跨現(xiàn)澆PC箱梁結(jié)構(gòu)，第八聯(lián)跨徑布置為(37+68+68+37)m 變截面，第九聯(lián)為3×34.5 m 現(xiàn)澆等高梁，同為單箱三室截面。為滿足現(xiàn)澆梁澆筑，現(xiàn)場采用鋼管樁（柱）+貝雷梁+盤扣支架現(xiàn)澆法施工。本項目鋼管樁共198 根，采用DZ-90 型振動錘振動錘擊法施工，因地質(zhì)條件的差異，鋼管樁施工不能滿足設(shè)計樁長要求或滿足樁長的未能滿足承載力要求，為此現(xiàn)場進(jìn)行鋼管樁施工成樁控制研究。

2 地質(zhì)條件

表1 樁周圍地質(zhì)概況表

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘測資料，巖土層概況、相關(guān)巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，樁周圍地質(zhì)概況見表1。

根據(jù)支架設(shè)計方案，鋼管樁底標(biāo)高為-18.443～-24.913，所處均在2-3 粉砂土層，此土層部分為粉土，飽和，稍密-中密，土質(zhì)不均，含黏性土及粉土薄層，局部地段呈粉砂與黏性土互層。

3 鋼管樁在粉砂土黏土互層中施工分析

3.1 鋼管樁試樁

鋼管樁進(jìn)場后，檢查驗收鋼管樁直徑、壁厚根垂直度，按照專項施工方案進(jìn)行鋼管樁的錘樁施工，按照設(shè)計及專項施工方案要求，鋼管樁施工按照樁長及貫入度雙控，但在實際施工過程中發(fā)現(xiàn)，部分樁當(dāng)達(dá)到設(shè)計設(shè)計底標(biāo)高時，未必能滿足貫入度要求，樁基承載力達(dá)不到要求，而另外有貫入度達(dá)到要求的，不能滿足設(shè)計樁長。為此，現(xiàn)場暫停施工，經(jīng)過現(xiàn)場技術(shù)探討，對鋼管樁出現(xiàn)此種情況可能是因為地質(zhì)情況引起，所有樁基底標(biāo)高都在2-3粉砂土層中，本項目在該層地質(zhì)中含黏性土及粉土薄層，局部地段呈粉砂與黏性土互層。最后決定進(jìn)行試樁施工，對不同條件的樁都進(jìn)行錘擊施工，以盡量滿足設(shè)計底標(biāo)高為主進(jìn)行試樁施工，現(xiàn)場試樁8根樁，對這8 根試樁進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，選擇具有代表性的樁進(jìn)行單樁承載力試驗，根據(jù)承載力條件判斷樁入土的深度和貫入度。試樁數(shù)據(jù)見表2.

表2 試樁原始記錄數(shù)據(jù)表

3.2 用單樁承載力試驗研究滿足承載力的貫入度值

3.2.1 試樁選擇

根據(jù)現(xiàn)場試樁結(jié)果及現(xiàn)場地勢條件，選擇了L18-1、L18-4、L19-6 為承載力試驗樁，分別代表L18-1 為未達(dá)到設(shè)計樁長，但貫入度已滿足設(shè)計值；L18-4 已達(dá)到設(shè)計樁長，遠(yuǎn)未滿足貫入度要求，L19-6基本達(dá)到設(shè)計樁長，未滿足設(shè)計貫入度要求。根據(jù)設(shè)計提供的單樁承載力特征值進(jìn)行單樁承載力試驗，鋼管樁承載力特征值見表3，試樁見圖1。

表3 鋼管樁承載力特征值表

圖1 現(xiàn)場試樁施工

根據(jù)特征值表，L18、L19 兩排樁基承載力特征值為1 016 kN，取試驗值為特征值的2倍，則試驗值為2 023 kN。

3.2.2 檢測方法

（1）加載方式

現(xiàn)場試驗釆用慢速維持荷載法用千斤頂逐級加載，共分10 級加載和5 級卸載，第一級按兩倍分級荷載加載。具體加載分級見表4。

表4 加載分級表

采用混凝土預(yù)制塊作為反力裝置，最大壓重為2 032 kN。

（2）荷載及沉降測量

荷載值通過油壓傳感器測量，試樁沉降則通過對稱正向布置于樁頭位移傳感器測量，所有位移傳感器均用磁性表座固定，基準(zhǔn)梁在獨立的基準(zhǔn)樁上安裝。安裝示意圖如圖2，現(xiàn)場單樁承載力試驗見圖3。

圖2 反力荷重加載示

圖3 單樁承載力試驗

3.2.3 試驗結(jié)果及實測曲線

通過單樁承載力試驗，得出如下結(jié)果（見表5）。

表5 單樁承載力試驗結(jié)果

具體分析如下，試樁L18-1：該樁加載達(dá)到預(yù)期最大試驗荷載，終止加載。試驗加載到2 032 kN 時，總沉降量為28.34 mm，本級沉降未超過上級沉降的5 倍，Q-s 曲線無陡降段，s-Lgt 曲線尾部平緩沒有明顯向下彎曲，因此該樁極限承載力Qu為2 032 kN（見表6）。

表6 L18-1試樁試驗荷載和沉降數(shù)據(jù)及Q-s曲線，s-Lgt、s-LgQ曲線

試樁L18-4：試驗加載到1 828.8 kN 時，總沉降量為78.18 mm，本級沉降超過上級沉降的5 倍，Q-s 曲線出現(xiàn)陡降段，s-Lgt曲線尾部不平緩，有明顯向下彎曲，因此該樁極限承載力Qu為1 625.6 kN（見表7）。

表7 L18-4試樁試驗荷載和沉降數(shù)據(jù)及Q-s曲線，s-Lgt、s-LgQ曲線

試樁L19-6：該樁加載達(dá)到預(yù)期最大試驗荷載，終止加載。試驗加載到2 032 kN時，總沉降量為26.46 mm，本級沉降未超過上級沉降的5倍，Q-s曲線無陡降段，s-Lgt曲線尾部平緩，沒有明顯向下彎曲，因此該樁極限承載力Qu 為2 032 kN（見表8）。

表8 L19-6試樁試驗荷載和沉降數(shù)據(jù)及Q-s曲線，s-Lgt、s-LgQ曲線

4 鋼管樁在粉砂土黏土互層中的成樁控制

經(jīng)過單樁承載力試驗情況，L18-1雖未達(dá)到設(shè)計樁長，但承載力已完全滿足設(shè)計要求，貫入度34 mm/3 min 可作為施工參考，L18-4 樁長已達(dá)到設(shè)計要求，承載力不滿足設(shè)計要求，在此承載力下的貫入度1 200 mm/3 min不符合要求，L19-6 樁長基本滿足設(shè)計值，承載力符合設(shè)計要求，貫入度540 mm/3 min 不能滿足設(shè)計要求，根據(jù)現(xiàn)場錘擊情況不難發(fā)現(xiàn)，樁在此條件下已無法繼續(xù)錘擊貫入，可作為施工參考值。

根據(jù)單樁承載力試驗得出3根試樁單樁豎向抗壓極限承載力算術(shù)平均值Qum 為1 896.5 kN， 極差為406.4，不超過平均值的30%，根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2014)，現(xiàn)場單樁豎向抗壓極限承載力取其算術(shù)平均值為1896.5kN，則單樁豎向抗壓承載力特征值為948.3 kN。L19-6 樁在最大荷載2 032 kN下貫入度為540 mm/3 min，根據(jù)試驗在1 896.5 kN的承載力下可滿足要求，并有余量。現(xiàn)場根據(jù)承載力要求及后期拔除考慮，將最終成樁貫入度確定為600 mm/3 min。

經(jīng)綜合分析，在粉砂土黏土互層中為滿足鋼管樁成樁需求，將成樁控制條件確定為在滿足承載力條件下的貫入度值為主，樁底標(biāo)高僅作為輔助條件，但樁底必須在持力層。最終確定的成樁貫入度600 mm/3 min，上報監(jiān)理與設(shè)計，經(jīng)過討論，同意現(xiàn)場鋼管樁成樁按照此條件控制。

5 監(jiān)測

在箱梁混凝土澆筑時，對鋼管樁的沉降進(jìn)行監(jiān)測，現(xiàn)場所有樁按照每排三根進(jìn)行編號布點監(jiān)測，監(jiān)測點布置在鋼管柱上，澆筑過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)取L18、L19 兩排為例。監(jiān)測數(shù)據(jù)見表9。

表9 箱梁澆筑過程中鋼管樁沉降監(jiān)測表

參考支架預(yù)壓沉降觀測規(guī)范要求，各監(jiān)測點連續(xù)24 h 沉降值小于1 mm，最終沉降量平均累計值小于5 mm 作為沉降驗收控制值。現(xiàn)場鋼管樁的沉降監(jiān)測均在合格范圍內(nèi)，充分證明在滿足承載力要求的條件下，控制成樁貫入度為600 mm/3 min是合理的。

6 結(jié)束語

在復(fù)雜地質(zhì)條件下大跨度現(xiàn)澆梁施工中，組合體系的鋼管支架施工難度大，而鋼管樁作為基礎(chǔ)，更是要作為重點控制，在鋼管樁施工初期，因地質(zhì)問題使得成樁沒有相應(yīng)的成樁控制條件，經(jīng)過現(xiàn)場試樁及單根承載力試驗，確定了滿足現(xiàn)場施工的貫入度600 mm/3 min 作為施工成樁的控制條件，使其必須滿足設(shè)計承載力要求，以確保施工質(zhì)量。本文只分析了在粉砂土黏土互層地質(zhì)下鋼管樁施工滿足承載力的貫入度作為成樁的控制條件，其他控制因素均未考慮，希望在后期對鋼管樁施工的技術(shù)、質(zhì)量控制有更為深入的研究。