楊澤東 （安徽建工檢測科技集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

樁基礎(chǔ)是一種承載能力高、適用范圍廣、歷史久遠(yuǎn)的基礎(chǔ)形式。隨著生產(chǎn)水平的提高和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，樁基的類型、工藝和應(yīng)用范圍都有了很大的發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用于高層建筑、港口、橋梁等工程中。由于管樁具有施工周期短、樁長調(diào)節(jié)方便、施工無污染、成形質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，故其得到了廣泛的應(yīng)用。隨著超高層建筑、大型橋梁、鐵路和機(jī)場等工程建設(shè)的需要，對基樁承載力的要求越來越高。目前，大直徑樁的應(yīng)用也越來越廣。大直徑空心管樁型號主要有800（110、130）、1000（130）、1200（150）、1300（150）1400（150）等，單位為mm[1]。對于大直徑空心管樁，由于單樁抗壓承載力大，根據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）[2]要求，重錘的重量不得小于單樁豎向抗壓承載力極限值的0.01，否則試驗(yàn)檢測錘的重量也會相應(yīng)變大，在進(jìn)行高應(yīng)變法檢測時，對樁頭會產(chǎn)生一定的損傷?，F(xiàn)有預(yù)制管樁樁帽與樁頂之間的接觸不充分，使用過程中樁帽與樁頂不能緊密接觸，重錘擊打樁帽時樁頂受力不均勻，會得到低質(zhì)量的錘擊信號，影響基樁承載力分析，同時也容易造成樁頭損壞。針對此類問題，本文給出了大直徑空心管樁高應(yīng)變法檢測中一種樁頭處理方法，并在工程實(shí)例中得到了有效應(yīng)用。

1 樁頭處理方法

中心軸線相同的圓形上、下端板，上端板直徑與管樁直徑相等，下端板直徑略小于管樁內(nèi)徑，上、下端板通過若干根主筋相連接，主筋周圍布置箍筋，下端板與主筋固定，上端板與主筋可拆卸連接，主筋沿端板周向分布設(shè)置。沿上端板周向布置螺栓孔，將管樁法蘭盤與上端板連接，法蘭盤與上端板之間設(shè)有墊圈，在上端板上布置墊層。在上端板和下端板之間澆筑混凝土。連接結(jié)構(gòu)的立體示意圖如圖1所示，縱截面示意圖如圖2所示。

圖1 連接結(jié)構(gòu)的立體示意圖

圖2 縱截面示意圖

2 工程實(shí)例

銅陵市樅陽縣某特大橋項(xiàng)目，全長2387.53m，起止里程為DK46+696.42-DK49+84.150，全橋74 孔，其中71 孔簡支T 梁、1 聯(lián)3 孔（32+48+32）連續(xù)梁。全橋樁基礎(chǔ)采用預(yù)制PHC1000AB130型管樁，樁基總長12724 延米（381 根），樁長為30～38m，設(shè)計(jì)單樁豎向抗壓承載力特征值為3266kN，根據(jù)設(shè)計(jì)單位和規(guī)范要求，需對基樁進(jìn)行承載力和完整性檢測。

2.1 地質(zhì)情況

根據(jù)勘察單位提交的巖土工程勘察報告，建設(shè)場地位于銅陵市郊區(qū)，項(xiàng)目地處揚(yáng)子淮地臺坳，淮陰山字型構(gòu)造的前狐東翼，兩端多為平原，中部低山丘陵，為沖積平原地貌，屬長江一級階地，地勢較低，地形平坦開闊，地面高程一般為8.50～10.50 m，相對高差約2.0 m。根據(jù)鉆探揭露地層及土工試驗(yàn)成果和原位測試數(shù)據(jù)分析，場地地基土層自上而下的分層如下所示。

①2-1 淤泥（Q4al）：黑色、灰黑色，流塑，含腐殖質(zhì)，具腥臭味，層厚0.00～2.00 m。

②2-2 淤泥質(zhì)黏土（Q4al）：黑色、灰黑色，流塑～軟塑，含腐殖質(zhì)，具腥臭味，局部夾粉土、粉砂，層厚0.50～6.90 m。

③3-1 粉質(zhì)黏土（Q4al）：黃褐色、灰褐色，軟塑，含鐵錳質(zhì)氧化物結(jié)核，層厚0.60～4.70 m。

④6-1 粉土與粉砂互層（Q4al）：灰色，松散，飽和，局部夾薄層黏性土，層厚1.60～10.70 m。

⑤7-2 粉細(xì)砂（Q4al）：灰褐色，稍密、飽和，主要由長石、石英、云母等組成，局部夾薄層粉土，層厚3.10～16.50 m。

⑥7-3 粉細(xì)砂（Q4al）：灰褐色，中密～密實(shí)，飽和，主要由長石、石英、云母等組成，局部夾薄層粉土，層厚11.60～22.50 m。

⑦8-2 中粗砂（Q4al）：灰褐色，中密，飽和，主要由長石、石英、云母等組成，局部夾少量礫卵石，層厚0.70～14.60 m。

⑧9-2 細(xì)圓礫土（Q4al）：灰褐色，中密，飽和，夾黏性土，其中礫石含量約60%，粒徑5～30 mm，揭露層厚2.00～19.00 m。

⑨2-1 礫巖（Ed）：全風(fēng)化，黃褐色、紫紅色，原巖結(jié)構(gòu)已基本破壞，巖芯風(fēng)化呈土柱狀，夾砂巖碎塊，遇水易軟化，層厚1.40～13.60 m。

⑩2-2 砂巖（Ed）：強(qiáng)風(fēng)化，黃褐色、紫紅色，砂狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體破碎，巖芯呈塊狀、碎塊狀，層厚2.60～6.00 m。

[11]2-3 砂巖（Ed）：弱風(fēng)化，黃褐色、紫紅色，砂狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較完整，巖芯呈柱狀、短柱狀，局部地層破碎。RQD 一般為50%～95%，采取率一般為90%，最大揭露層厚14.30 m。

2.2 施工準(zhǔn)備

打樁機(jī)進(jìn)場前清除地表土，對原地表土進(jìn)行換填處理，填筑打樁平臺，填筑高度與施工便道等高并進(jìn)行碾壓，打樁平臺填筑暫定長度19 m、寬度13 m、高度1.2 m。

柴油式導(dǎo)桿打樁機(jī)進(jìn)場安裝，并進(jìn)行調(diào)試，滿足施工正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

打樁前在樁位上埋設(shè)直徑1.3 m、長5 m 的鋼護(hù)筒，護(hù)筒高度露出地面高20～30 cm，以保證地表水及周圍土體雜物落入樁芯。

按照設(shè)計(jì)圖紙要求，選定PHC 預(yù)制管樁廠家并簽訂供貨合同外購管樁。預(yù)應(yīng)力管樁的規(guī)格、質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，并有廠家出具合格證書，現(xiàn)場按要求進(jìn)行驗(yàn)收。

管樁接樁采用二氧化碳保護(hù)焊進(jìn)行焊接，并應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81）的相關(guān)規(guī)定。

2.3 樁基施工

管樁施工前，應(yīng)綜合考慮周圍建筑物、施工設(shè)備、地質(zhì)情況等因素，確保打入深度能夠滿足設(shè)計(jì)樁長要求。施工采用錘擊打入法，控制方法有錘擊應(yīng)力控制法和總錘擊數(shù)控制法。樁錘選擇應(yīng)充分考慮現(xiàn)場地質(zhì)情況、樁的外形尺寸、重量、入土長度等條件。樁錘的夯擊需克服樁的貫入阻力，包括克服樁尖阻力、樁側(cè)摩阻力和樁的回彈產(chǎn)生的能量損失等。如果樁錘的能量不能滿足上述要求，則會引起樁頭部的局部壓曲，難以將樁送到設(shè)計(jì)標(biāo)高。橋址地質(zhì)顯示上層為軟土及黏土、中下層為砂層。根據(jù)施工圖紙樁錘選擇建議，擬選用18T 導(dǎo)桿式柴油錘進(jìn)行試樁，試樁過程中根據(jù)試樁情況再作錘型、錘重調(diào)整，通過地基承載力計(jì)算指導(dǎo)大面積管樁施工。PHC 管樁施工收錘目前是以標(biāo)高控制，并記錄管樁施工剩余1m 的錘擊數(shù)和時間，取最終十擊的貫入度作為最終貫入度，單位為mm。

2.4 樁基檢測

對基樁進(jìn)行承載力檢測，靜載試驗(yàn)和高應(yīng)變法檢測對比如表1所示。

表1 靜載試驗(yàn)和高應(yīng)變法檢測對比

綜合檢測周期、場地要求、現(xiàn)場安全和成本，受建設(shè)單位的委托，對該項(xiàng)目樁基進(jìn)行高應(yīng)變法檢測。采用自制具備導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和自動脫鉤功能的高應(yīng)變自由落錘（錘重8 t）及錘擊裝置，對樁頭進(jìn)行加固處理，采集了大直徑空心管樁高應(yīng)變信號，分析單樁豎向抗壓極限承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。

2.5 高應(yīng)變法檢測及分析原理

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）采用波形擬合法進(jìn)行檢測分析。檢測系統(tǒng)示意圖見圖3。

圖3 高應(yīng)變法檢測系統(tǒng)示意圖

2.5.1 檢測前期準(zhǔn)備

由于高應(yīng)變法檢測將使用重錘，因此檢測前場地不可大開挖，必須修好通往每根被檢測樁的路，以保證重型汽車和汽車吊機(jī)能駛近被測樁。

2.5.2 高應(yīng)變檢測樁頭處理及檢測基坑開挖

每根擬進(jìn)行高應(yīng)變法檢測的基樁，都要特別制作樁頭。為節(jié)省工期，應(yīng)盡早按下列要求制作樁頭。

①對每根受檢基樁的樁頭進(jìn)行抱箍，高應(yīng)變檢測需待樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級且樁頭混凝土強(qiáng)度達(dá)到C30時方可進(jìn)行；

②受檢基樁需開挖，對于大直徑樁，開挖深度從樁頂算起一倍樁徑，開挖寬度為3 m左右。

2.5.3 高應(yīng)變法單樁承載力檢測實(shí)施細(xì)則

①高應(yīng)變法檢測錘重：根據(jù)規(guī)范和委托單位提供的單樁承載力，本工程高應(yīng)變法檢測錘重為8 t。

②高應(yīng)變法檢測傳感器安裝：將嚴(yán)格按照《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）的規(guī)定進(jìn)行。

2.6 實(shí)測曲線分析

其中40-2#基樁實(shí)測波形與擬合曲線、樁側(cè)阻力分布和模擬的荷載-沉降曲線及擬合數(shù)據(jù)如圖4-圖6，樁側(cè)摩阻力數(shù)據(jù)一覽表如表2所示。

表2 樁側(cè)摩阻力數(shù)據(jù)一覽表

圖4 實(shí)測力及實(shí)測速度曲線

圖5 實(shí)測速度及計(jì)算速度曲線

圖6 模擬P-S曲線

記錄樁號為40-2、樁長為34.00 m、截面積為0.3553 m2、樁身混凝土平均縱波速為4300 m/s、Fmax=13497 kN、Vmax=3.75 m/s、Smax=11.05 mm。

Rs=6752 kN、Rt=1690 kN、Rsum=8442 kN、Jc=0.99、Qs=2.07 mm、Qt=4.19 mm、Js=0.76 s/m、Jt=2.00 s/m。

根據(jù)擬合數(shù)據(jù)得出該樁的側(cè)摩阻力為6752 kN、端阻力為1690 kN、豎向抗壓極限承載力檢測值為8442 kN，大于設(shè)計(jì)承載力值的2 倍，該樁的承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語

本文給出的一種大直徑空心管樁高應(yīng)變法檢測中樁頭處理方法，能使端板與樁頂之間的緊密接觸，得到較高的高應(yīng)變法測試曲線，測定了試驗(yàn)樁各土層的分層摩阻力和樁尖端阻力，在工程實(shí)例中得到了有效應(yīng)用。