張夏開
(福州市城建工程檢測有限公司,福建 福州 350001)
樁基工程作為我國建筑施工項目中的基礎工程,其建設質量直接決定建筑工程的最終質量。樁基工程在實際施工中存在較多的影響因素,樁基靜載檢測能夠為工程項目建設質量控制提供相應的依據,促進建筑行業(yè)實現高質量發(fā)展。然而,樁基靜載檢測工作中存在的一些問題,會影響該工作目標的實現,必須引起重視。本文分析樁基靜載檢測中存在的問題,提出解決對策,為提高樁基靜載檢測水平提供參考。
對于樁基靜載檢測來說,其中主要存在兩個影響因素,分別為樁身使用材料的強度以及地基土對樁的承載能力。在豎向受荷階段,由于樁頂的位移長度較小,樁上部位置的側摩擦阻力承擔主要的荷載,再通過剪切應力的方式將其傳遞給樁體附近土體。在這一過程中,樁身深度越深,則產生的樁身應力越小,伴隨荷載越大,樁頂部位置的位移增加,樁側摩阻力達到最大值之后,再繼續(xù)增加的荷載需要樁端巖土體承擔。樁端持力層巖土體發(fā)生塑性壓縮,樁頂位置位移增加,在持力層巖土體應力處于最大值的情況下,樁頂位置將發(fā)生較大變化,而該位移變量關系能夠確定樁承載力的極限。
當前慢速維持荷載法的運用范圍較廣,該方法中,逐級增加荷載,每一級增加荷載的最大量數值為試驗荷載的10%。第一級根據2倍分級荷載完成加載,每級荷載維持至少2h,樁頂沉降標準相對穩(wěn)定之后,就可以開始下一次荷載,達到終止加載之后停止檢測,根據實際情況逐漸卸載,最終到零為止。每個等級的卸載量最好為加載分級荷載的兩倍左右,每級荷載的維持時間為1h,完成卸載之后,對殘余的沉降量進行繼續(xù)讀取,保證維持時間在3h以上。
完成試驗之后,為了進一步確定單樁抗承載力,可以通過以下幾種方式完成:
(1)針對Q-S曲線(如圖1所示),Q-S曲線中曲率最大點對應的荷載就是極限荷載,從圖1中能夠看出,曲率最大點對應的荷載數值為1680kN,則極限荷載的數值就是1680kN。采取前10個水平的GM(1,1)模型預測曲線發(fā)展趨勢,階段數量越少,最終預測的準確性越高,假設數據為△S[△S(1),△S(2),△S(k)],通過數據累加能夠得出S=[S(1),S(2),…,S(2),…,S(2),…,S(1),S(2),…,S(2),S(k)],S(n)為第n次荷載的累積沉降。
圖1 Q-S曲線
(2)某一級荷載下沉高于前一級的兩倍左右,并且在24h之內并沒有達到穩(wěn)定標準,則需選擇前一級的荷載數值。
(3)針對緩慢發(fā)生變化的Q-S曲線,取總沉降量在40mm 的荷載值,如果樁的直徑在800mm 以上,則要將0.05D對應的荷載值作為承載力。
(4)如果均不符合以上三種情況,可以選擇最大加載值,將其作為單樁極限承載力。
基準樁穩(wěn)定性是樁基靜載檢測中的主要影響因素,在實際檢測中,由于地基土的穩(wěn)定性較差,所以會導致基準樁穩(wěn)定性受到影響,出現位置偏移等現象,基準樁整體位置也發(fā)生變化,現場試驗場地的地基土承載能力較差,在外界壓力作用下對基準樁的穩(wěn)定性會產生重大影響。該種情況下樁基靜載監(jiān)測數據結果會與實際情況之間存在較大差異,導致出現試驗數據失真的問題。
如果主梁壓實千斤頂的實際重量較大,則在樁基靜載檢測時會受到一定的影響。該種情況下靜載支墩地基土承載力不夠,實際堆載中,試驗樁產生集中受壓現象,進而對靜載試驗沉降數據的測量真實性產生影響。尤其是在施工土質較軟的情況下,非常容易出現樁體下陷,最終樁基靜載檢測結果缺乏準確性。
當前多數樁基靜載檢測會選擇堆載以及試驗同時進行,這一操作方式能夠有效減輕千斤頂重量過大產生的影響,與壓重力合理范圍之內的計算工作相互配合,降低樁基下沉以及堆載平臺重心不穩(wěn)定的問題出現。但是如果在此過程中出現操作失誤或者不規(guī)范等問題,就會適得其反。導致樁基靜載檢測中的全部重力由千斤頂承受,樁頂位置承受的壓力傳遞到樁體中,樁體下沉,最終造成樁基靜載檢測失敗,使接下來的施工工程無法得到順利開展[1]。
首先,壓重平臺反力裝置通常將混凝土塊、砂袋作為堆載材料,支墩的尺寸較小,或者表層地基承載力較小的情況下,地基土的壓力大于承載力,地基沉降。支墩變形不均勻的情況下,反力對稱裝置出現不對稱現象,甚至坍塌。
其次,在運用錨樁反力裝置中,受力較大,錨樁的數量要在4個以上,但是無法保證工程樁的位置與試驗樁相互對稱,進而出現加載反力不對稱的情況。
最后,如果在樁基靜載檢測中,樁頂結構存在不平整問題,或者強度不夠,也會產生加載反力不對稱。通常情況下利用液壓千斤頂作為加載裝置,這一過程中非常容易出現加載重心偏移的情況,造成加載反力不對稱[2]。
該項工作是樁基靜載檢測的基礎條件,如果在靜載檢測過程中發(fā)現基準柱產生偏移,則需采取相應的應急處理方案,實施樁基加固工作,同時對軟土層進行加固,充分利用混凝土硬度大的優(yōu)勢,提高樁基的穩(wěn)定性。樁基加固工作要根據地基土質情況科學選擇,運用固化劑提高地基的承載水平,還可以利用樁間注漿的方法,針對軟土地質完成加固處理,確保樁基的實際承載能力。在注漿過程中,利用漿液優(yōu)化地基剛度的分布情況,同時控制由于樁基靜載檢測導致的樁基變形發(fā)生概率,提高基坑開挖施工安全性。錨樁豎向承壓要按照地基的實際性能,選擇長度相互匹配的樁基,控制樁頂和樁端之間的距離。如果在實際檢測中受到摩擦,則可以利用側摩阻力緩解樁基壓力,增強地基整體的協調性,除此之外,還可以使用鋼筋籠結構提高樁基的穩(wěn)定性。樁基靜載檢測實施的主要目的就是判斷樁基質量,并且及時采取應對措施,降低樁基問題導致的經濟損失。實際樁基靜載檢測中,不同地區(qū)地基承載力不同,需要對荷載進行科學劃分,降低沉降量偏差出現概率[3]。
千斤頂壓實施工中,為了避免千斤頂出現重量過大等問題,建設施工人員要分析樁基的實際承重水平,不能僅僅考慮主梁壓實效果而忽略樁基的實際狀態(tài),確保樁基靜載檢測工作能夠順利開展。既能夠保證最終的壓實效果,還能夠保證樁基結構的完整性。根據最大實驗荷載以及樁基的實際情況,遵循相應的規(guī)范要求完成分級加載工作,根據逐級等量的原則進行。加載過程中,保證加載的均勻性、連續(xù)性,避免加載受到沖擊。并且每級荷載維持階段的變化范圍要在分級荷載的10%之內,如果樁頂的沉降速率逐漸穩(wěn)定,繼續(xù)完成下一級的加載工作。這一過程中需要注意,不能出現加載速度過快以及過大等現象,過載會導致壓重平臺頂起,進而堆載平臺出現傾斜等問題,影響樁基靜載檢測技術的運用效果。
該項工作在實施之前,需對施工地質進行評估,測定樁基的最大承受力,避免出現堆載過量的情況,還可以保證樁基結構的完整性。堆載之前,根據目標荷載以及場地的實際情況,確定主梁和次梁的規(guī)格,預留出充足的空間,為調節(jié)主梁與千斤頂之間的距離提供便利條件,避免主梁壓實千斤頂的情況出現。在保證樁基靜載檢測操作正確的情況下,控制堆載量過度堆放問題。例如,科學設置試塊,確保試塊堆載和預估荷載之間的差值在1.2倍的范圍之內,同時按照一次性平均分布的方式進行。在設置試塊階段,如果堆放達到五層以上,要對每層的進配重實施縮進,保證其重心為集中狀態(tài)。在對配重進行控制調整的過程中,要科學制定堆載高度。另外,可以使用錯位搭接等方法,保證擺放順序與方向相互統(tǒng)一。明確施工中地質可能出現的風險,以及風險等級,完成等級劃分之后,將其與樁基靜載檢測等級評價相互結合,這種方式能夠對工程建設風險進行有效控制。如果施工中涉及到特殊巖土以及復雜的地形結構,需要對其相關數據進行統(tǒng)一整合,根據施工實際標準建立風險應急預案,實現風險的有效控制[4]。
(1)針對壓重平臺反力裝置產生的不對稱,相關人員需要給予充分重視,在此階段優(yōu)先將工程樁作為堆載的支點,如果需要使用支墩作為支點,則需要復核尺寸大小以及地基承載力的特征值,一旦不符合相應要求,則要進一步增加支墩的實際尺寸大小,并對試驗場地中的地基展開處理,確保強度、穩(wěn)定性以及變形達到相應要求。另外,在與支墩距離較遠的位置,使用水平儀或者張緊鋼絲,對支墩的豎向位移以及裝置是否傾斜展開判斷,在此基礎上調整堆料的重心位置、增加支墩數量。
(2)對于錨樁位置不對稱問題,可以通過錨樁壓重聯合反力裝置解決,根據裝置結構受力情況對錨樁的上拔量進行監(jiān)測,調整堆料的實際位置,確保其重力集中在錨樁受力偏大或者偏小的位置中,實現不對稱力之間的相互平衡,還可以調整錨樁反力架的剛度。
(3)對于由于抗拔承載力導致的不對稱現象,先確保抗拔力計算通過,根據地質勘察數據以及建筑樁基技術規(guī)范中的要求,確定樁周圍巖土抗拔的承載力和材料抗拉承載力。另外,在管樁接頭驗算和操作中,要采取相應的安全措施,由于地質條件以及工藝等因素的影響,實際抗拔力數值可能會小于計算數值,相關人員需要對該項因素進行充分考慮[5]。
(4)采用多個千斤頂同時工作的情況下,要保證千斤頂規(guī)格相同,使千斤頂合力中心、反力裝置中心以及樁橫截面中心在相同水平垂直線中。
以福建省某工程項目為例,工程項目樁基強度為C80,直徑500mm,長度9~40m之間,單樁豎向抗壓承載力的特征值為1800kN,樁基靜載檢測數量為3,最大試驗荷載為1800×2=3600kN,檢測結果如表1所示。
表1 檢測結果
通過上述數據能夠看出,檢測樁基的極限承載力都在3600kN以上,能夠達到設計要求。
綜上所述,樁基施工水平直接決定建筑質量,而樁基靜載檢測技術的運用,能夠降低樁基出現問題的概率。本文根據樁基靜載檢測原理和方法,針對樁基靜載檢測中存在的基準樁穩(wěn)定性較低、主梁壓實千斤頂的重量大、堆載和試驗同時開展、加載反力不對稱等問題,提出相應的解決對策。實踐證明,這些措施能提高樁基靜載檢測水平。
總之,近幾年我國建筑工程中的相關指標發(fā)生了較大變化,同時樁基靜載檢測技術的運用范圍逐漸擴大。尤其是改革開放之后,技術水平不斷提升,但在檢測中也存在一定的問題,相關人員可以從樁基穩(wěn)定性、千斤頂重量控制等方面入手完成優(yōu)化,進一步促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展。