王 鵬，張 毅

(1.廣東省高速公路有限公司,廣東 廣州 510623;2.廣東全科工程檢測有限公司,廣東 廣州 511400)

0 引言

我國高速公路路網(wǎng)建設(shè)日臻完善,但隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,部分地區(qū)的車流量快速增長,高速公路交通壓力越來越大,部分高速公路為了緩解“逢假必堵”的問題正在對高速公路進行改擴建。我國的高速公路改擴建主要以兩側(cè)加寬拼接、單側(cè)加寬拼接及分離擴建等三種方式為主,在這些改擴建工程的建設(shè)過程中,采用了不少新技術(shù)和新工藝。

廣東省某高速公路改擴建工程采用了樁梁一體智能造橋機“共工號”,實現(xiàn)了工廠化預(yù)制、精益化管理、模塊化拼裝、智能化架設(shè)的新型橋梁建造模式,進一步提高施工效率和架橋速度,簡化施工步驟。由于新工藝對施工效率和架橋速度的顯著提高,以往需要10d才能完成的單跨橋梁施工,現(xiàn)在4d即可完成。在施工效率提高的同時,檢測難度也隨之增大。因結(jié)合新工藝工期的需求,往往需要在打樁以后立即采用高應(yīng)變法檢測樁身的承載力,以便進入下一道施工工序,然而,樁基并未達到高應(yīng)變法檢測承載力規(guī)范規(guī)定的休止時間,因此,如何保證樁基后期承載力滿足要求成了需解決的技術(shù)問題之一。

為了解決上述問題,通過采集大量高應(yīng)變承載力檢測數(shù)據(jù),結(jié)合地質(zhì)資料、貫入度等相關(guān)資料,分析不同休止時間的承載力變化曲線,總結(jié)其規(guī)律,最終推斷出施工完成后即時及24h高應(yīng)變法檢測達到多大的承載力,后期滿足休止時間后的承載力方可滿足設(shè)計要求。本文僅針對該高速公路工程樁徑1 000mm的預(yù)制管樁,由于每根樁的地質(zhì)條件有所不同,設(shè)計對每根樁的樁長進行單獨設(shè)計計算,并制定收錘標準。由于尚無成熟的經(jīng)驗可以借鑒,在實踐過程中進行了多次總結(jié)與分析,經(jīng)過4個階段的工程實踐,取得了相關(guān)成果。

1 階段一:休止時間、樁側(cè)摩阻力及端阻力、貫入度分析

由于該項目某特大橋采用樁梁一體化架橋機施工,為滿足蓋梁安裝和架梁進度的需要,需在成樁后1d內(nèi)進行高應(yīng)變檢測,通過1 d高應(yīng)變檢測結(jié)果推斷管樁最終的承載力能否滿足設(shè)計要求。要求檢測單位需不斷積累檢測數(shù)據(jù),總結(jié)管樁高應(yīng)變 1d、7d和28d承載能力的關(guān)系曲線,為該特大橋管樁承載力檢測提供數(shù)據(jù)支撐。

本階段采用高應(yīng)變法對22根PHC樁進行了沉樁后不同休止時間的承載力檢測,分析休止時間、樁側(cè)摩阻力及端阻力、貫入度等對承載力的影響,目的是通過大量的高應(yīng)變承載力試驗檢測數(shù)據(jù),分析PHC樁高應(yīng)變法檢測承載力隨休止時間的變化規(guī)律。

1.1 根據(jù)各土層樁側(cè)摩阻力及端阻力隨休止時間變化進行分析

根據(jù)《公路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》(JTG/T 3512-2020),對沉樁進行承載力試驗的休止時間不少于表1所示的時間。本文以最不利地質(zhì)飽和黏性土的休止時間25d作為休止時間進行承載力變化分析。高應(yīng)變標準的休止時間匯總見表1。

表1 高應(yīng)變法休止時間匯總

本階段結(jié)合每根樁的地質(zhì)情況,將不同土層的承載力變化分別進行統(tǒng)計,對各種樁側(cè)土的阻力及樁端土阻力的變化規(guī)律進行分析,得出各種土層隨休止時間變化的修正系數(shù)。

相對于第1d,砂類土休止時間變化修正系數(shù)為1.14,黏質(zhì)土休止時間變化修正系數(shù)為1.30～1.49,樁端土阻力休止時間變化修正系數(shù)為1.12。

樁側(cè)阻力及樁端阻力乘以修正系數(shù)后可以分析出,第1d高應(yīng)變法檢測值大于4 500kN(設(shè)計極限承載力的68.1%),在滿足規(guī)范規(guī)定的休止時間后,推斷其承載力可滿足設(shè)計要求。

1.2 高應(yīng)變檢測結(jié)果與最后三陣貫入度對比分析

通過對本項目105根樁進行的高應(yīng)變法檢測,并結(jié)合其最后三陣貫入度結(jié)果,對承載力是否滿足設(shè)計要求進行對比分析,分析結(jié)果見表2。

表2 高應(yīng)變檢測結(jié)果與最后三陣貫入度對比分析結(jié)果

由表2可見,為保證承載力大概率滿足設(shè)計要求,建議現(xiàn)場施工時最后三陣10擊貫入度控制在80mm以內(nèi)為宜。

1.3 本階段總結(jié)及建議

(1)根據(jù)各土層樁側(cè)阻力及樁端阻力乘以修正系數(shù),建議PHC樁沉樁完成后第1d進行高應(yīng)變法檢測時,其單樁豎向抗壓極限承載力不低于4 500kN。

(2)鑒于一體化架橋機循環(huán)施工作業(yè)周期短,要求檢測單位完善“即時”高應(yīng)變與“24 h”高應(yīng)變及最終樁基承載力增長曲線的分析,提交相關(guān)成果后,由設(shè)計單位明確樁基施工初始承載力的最低值。

(3)根據(jù)檢測單位的高應(yīng)變檢測承載力結(jié)果與貫入度關(guān)系分析,D1 000mm管樁施工時收錘標準最后三陣貫入度應(yīng)控制在20～100mm范圍內(nèi),以30～80mm為宜。貫入度超過80mm的管樁,應(yīng)進行單樁承載力檢測。

2 階段二:即時和24h高應(yīng)變檢測承載力分析

本階段共統(tǒng)計29根樁即時、24h的高應(yīng)變檢測承載力數(shù)據(jù)及部分樁25d的高應(yīng)變檢測承載力數(shù)據(jù),目的是分析即時檢測承載力達到多少時,24h后承載力能夠達到階段一的承載力4 500kN,達到以后按照飽和黏性土的休止時間承載力能否滿足設(shè)計要求。

2.1 按即時和24h檢測承載力統(tǒng)計

本階段共統(tǒng)計29根樁即時、24h的高應(yīng)變檢測承載力數(shù)據(jù),按照一定的承載力范圍以及24h后是否達到4 500kN,對該階段承載力數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果見表3。

表3 即時和24h高應(yīng)變檢測承載力分析結(jié)果

由表3可知,當即時檢測承載力達到3 500kN以上時、24h檢測承載力達到4 500kN以上的概率為90%。

2.2 按25d承載力統(tǒng)計

本次25d承載力檢測共完成9根, 25d承載力統(tǒng)計結(jié)果如圖1所示。

圖1 25d承載力統(tǒng)計結(jié)果

由圖1可知,統(tǒng)計范圍內(nèi)9根樁,滿足設(shè)計要求的4根樁的承載力均滿足即時3 500kN、24h承載力4 500kN的統(tǒng)計規(guī)律。

2.3 本階段總結(jié)及建議

(1)當即時檢測承載力達到3 500kN以上時,24h檢測承載力達到4 500kN以上的概率為90%。

(2)由于本次檢測部分樁基即時及24h后滿足階段一及階段二的承載力要求后,達到休止時間后承載力仍不滿足設(shè)計要求,考慮到本項目存在引孔的施工工藝,會一定程度上影響樁土的休止時間,建議后續(xù)在不耽誤工期的前提下合理安排對第25d承載力未滿足設(shè)計要求的樁繼續(xù)采集2倍休止時間(即50d)的承載力數(shù)據(jù),進一步分析和總結(jié)規(guī)律。

3 階段三:休止時間25d、50d承載力對比分析

由于本工程樁打樁前采用引孔工藝,樁基擠土效應(yīng)勢必受到影響,不利于樁身承載力隨休止時間的提升。為了驗證樁基達到規(guī)定的休止時間后承載力能否繼續(xù)提升,本階段對階段二進行了休止時間25d承載力檢測的部分樁基進行了2倍休止時間(即25d)的高應(yīng)變承載力檢測。

本階段共采用3根樁進行25d、50d高應(yīng)變檢測承載力變化統(tǒng)計分析,分析結(jié)果見表4。

表4 25d和50d高應(yīng)變檢測承載力分析結(jié)果(單位:kN)

由表4統(tǒng)計分析可知,50d與25d的承載力增長率在6%～15%之間。樁基在施工完成達到規(guī)定的休止時間后,承載力仍能得到一定程度的提升。結(jié)合本階段的統(tǒng)計分析,且考慮高應(yīng)變法對承載力的檢測存在一定的誤差,可分析當即時檢測承載力達到3 300kN以上、24h 單樁承載力達到4 300kN以上時,齡期50d(2倍休止時間)后承載力可滿足設(shè)計要求。沉樁施工最后三陣貫入度有出現(xiàn)大于 70mm 的,應(yīng)進行高應(yīng)變檢測,如單樁承載力不滿足以上要求時,須繼續(xù)接樁補打。

基于以上三個階段的分析研討,對部分滿足承載力變化規(guī)律的樁基進行沉降檢測,以進一步驗證本項目高應(yīng)變承載力的變化規(guī)律。

4 階段四:根據(jù)基樁沉降數(shù)據(jù)進行分析

本階段對檢測高應(yīng)變極限承載力的基樁進行沉降觀測。結(jié)合預(yù)制拼裝橋梁段布置沉降監(jiān)測斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù),驗證即時檢測承載力達到3 500kN以上、24h檢測承載力達到4 500kN以上時的樁基,待齡期達到50d(2倍休止時間)后承載力是否可滿足設(shè)計要求。

本階段共對5個斷面進行沉降數(shù)據(jù)監(jiān)測。每個監(jiān)測斷面等間距布設(shè)3個監(jiān)測點,監(jiān)測點間距8m,分別測量監(jiān)測點第1d、第7d、第20d、第37d的高程值。對所有監(jiān)測點的沉降數(shù)據(jù)進行比對分析。

以第1d測量數(shù)據(jù)為初始高程,各斷面第7d沉降值為1～-4mm;第20d沉降值為1～-3mm,累計沉降0～-5mm;第37d沉降值為1～-2mm,累計沉降0～-4mm。通過沉降觀測數(shù)據(jù)分析得出,各個監(jiān)測斷面基本保持穩(wěn)定,基樁齡期在37d后沉降已滿足穩(wěn)定的標準要求,故基樁滿足齡期50d(2倍休止時間)后,承載力可滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)論

基樁高應(yīng)變動測曲線,可得到比靜載試驗更加豐富和詳細的信息,特別是反映樁端阻力大小特征的樁端反射信息,對它加以充分分析,再結(jié)合地質(zhì)資料、施工工藝、同工程動測曲線比對等情況,可較大地提高其動測承載力的成果。

綜合四個階段的數(shù)據(jù)結(jié)果可以得出,在相同地質(zhì)情況下預(yù)制管樁即時檢測高應(yīng)變極限承載力達到3 500kN以上或24h內(nèi)檢測高應(yīng)變極限承載力達到4 500kN以上,且施工最后三陣10擊貫入度控制在80mm以內(nèi)時,當預(yù)制管樁休止時間達到50d(2倍休止時間)后,承載力可滿足設(shè)計要求。