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        樁基靜載檢測(cè)中存在的問題與對(duì)策

        2023-12-25 11:15:02張夏開
        四川水泥 2023年12期
        關(guān)鍵詞:錨樁支墩樁基

        張夏開

        (福州市城建工程檢測(cè)有限公司,福建 福州 350001)

        0 引言

        樁基工程作為我國建筑施工項(xiàng)目中的基礎(chǔ)工程,其建設(shè)質(zhì)量直接決定建筑工程的最終質(zhì)量。樁基工程在實(shí)際施工中存在較多的影響因素,樁基靜載檢測(cè)能夠?yàn)楣こ添?xiàng)目建設(shè)質(zhì)量控制提供相應(yīng)的依據(jù),促進(jìn)建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。然而,樁基靜載檢測(cè)工作中存在的一些問題,會(huì)影響該工作目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),必須引起重視。本文分析樁基靜載檢測(cè)中存在的問題,提出解決對(duì)策,為提高樁基靜載檢測(cè)水平提供參考。

        1 樁基靜載檢測(cè)原理和方法

        1.1 原理

        對(duì)于樁基靜載檢測(cè)來說,其中主要存在兩個(gè)影響因素,分別為樁身使用材料的強(qiáng)度以及地基土對(duì)樁的承載能力。在豎向受荷階段,由于樁頂?shù)奈灰崎L度較小,樁上部位置的側(cè)摩擦阻力承擔(dān)主要的荷載,再通過剪切應(yīng)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(chǎn)生的樁身應(yīng)力越小,伴隨荷載越大,樁頂部位置的位移增加,樁側(cè)摩阻力達(dá)到最大值之后,再繼續(xù)增加的荷載需要樁端巖土體承擔(dān)。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(yīng)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(guān)系能夠確定樁承載力的極限。

        1.2 方法

        當(dāng)前慢速維持荷載法的運(yùn)用范圍較廣,該方法中,逐級(jí)增加荷載,每一級(jí)增加荷載的最大量數(shù)值為試驗(yàn)荷載的10%。第一級(jí)根據(jù)2倍分級(jí)荷載完成加載,每級(jí)荷載維持至少2h,樁頂沉降標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)穩(wěn)定之后,就可以開始下一次荷載,達(dá)到終止加載之后停止檢測(cè),根據(jù)實(shí)際情況逐漸卸載,最終到零為止。每個(gè)等級(jí)的卸載量最好為加載分級(jí)荷載的兩倍左右,每級(jí)荷載的維持時(shí)間為1h,完成卸載之后,對(duì)殘余的沉降量進(jìn)行繼續(xù)讀取,保證維持時(shí)間在3h以上。

        完成試驗(yàn)之后,為了進(jìn)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(duì)Q-S曲線(如圖1所示),Q-S曲線中曲率最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載就是極限荷載,從圖1中能夠看出,曲率最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載數(shù)值為1680kN,則極限荷載的數(shù)值就是1680kN。采取前10個(gè)水平的GM(1,1)模型預(yù)測(cè)曲線發(fā)展趨勢(shì),階段數(shù)量越少,最終預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性越高,假設(shè)數(shù)據(jù)為△S[△S(1),△S(2),△S(k)],通過數(shù)據(jù)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(jí)荷載下沉高于前一級(jí)的兩倍左右,并且在24h之內(nèi)并沒有達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),則需選擇前一級(jí)的荷載數(shù)值。

        (3)針對(duì)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(duì)應(yīng)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。

        2 樁基靜載檢測(cè)中存在的問題

        2.1 基準(zhǔn)樁穩(wěn)定性較低

        基準(zhǔn)樁穩(wěn)定性是樁基靜載檢測(cè)中的主要影響因素,在實(shí)際檢測(cè)中,由于地基土的穩(wěn)定性較差,所以會(huì)導(dǎo)致基準(zhǔn)樁穩(wěn)定性受到影響,出現(xiàn)位置偏移等現(xiàn)象,基準(zhǔn)樁整體位置也發(fā)生變化,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)場(chǎng)地的地基土承載能力較差,在外界壓力作用下對(duì)基準(zhǔn)樁的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生重大影響。該種情況下樁基靜載監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果會(huì)與實(shí)際情況之間存在較大差異,導(dǎo)致出現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真的問題。

        2.2 主梁壓實(shí)千斤頂?shù)闹亓看?/h3>

        如果主梁壓實(shí)千斤頂?shù)膶?shí)際重量較大,則在樁基靜載檢測(cè)時(shí)會(huì)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(shí)際堆載中,試驗(yàn)樁產(chǎn)生集中受壓現(xiàn)象,進(jìn)而對(duì)靜載試驗(yàn)沉降數(shù)據(jù)的測(cè)量真實(shí)性產(chǎn)生影響。尤其是在施工土質(zhì)較軟的情況下,非常容易出現(xiàn)樁體下陷,最終樁基靜載檢測(cè)結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性。

        2.3 堆載、試驗(yàn)同時(shí)開展的問題

        當(dāng)前多數(shù)樁基靜載檢測(cè)會(huì)選擇堆載以及試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行,這一操作方式能夠有效減輕千斤頂重量過大產(chǎn)生的影響,與壓重力合理范圍之內(nèi)的計(jì)算工作相互配合,降低樁基下沉以及堆載平臺(tái)重心不穩(wěn)定的問題出現(xiàn)。但是如果在此過程中出現(xiàn)操作失誤或者不規(guī)范等問題,就會(huì)適得其反。導(dǎo)致樁基靜載檢測(cè)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(cè)失敗,使接下來的施工工程無法得到順利開展[1]。

        2.4 加載反力不對(duì)稱

        首先,壓重平臺(tái)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(duì)稱裝置出現(xiàn)不對(duì)稱現(xiàn)象,甚至坍塌。

        其次,在運(yùn)用錨樁反力裝置中,受力較大,錨樁的數(shù)量要在4個(gè)以上,但是無法保證工程樁的位置與試驗(yàn)樁相互對(duì)稱,進(jìn)而出現(xiàn)加載反力不對(duì)稱的情況。

        最后,如果在樁基靜載檢測(cè)中,樁頂結(jié)構(gòu)存在不平整問題,或者強(qiáng)度不夠,也會(huì)產(chǎn)生加載反力不對(duì)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(xiàn)加載重心偏移的情況,造成加載反力不對(duì)稱[2]。

        3 樁基靜載檢測(cè)問題的解決對(duì)策

        3.1 提高基準(zhǔn)樁穩(wěn)定性

        該項(xiàng)工作是樁基靜載檢測(cè)的基礎(chǔ)條件,如果在靜載檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)基準(zhǔn)柱產(chǎn)生偏移,則需采取相應(yīng)的應(yīng)急處理方案,實(shí)施樁基加固工作,同時(shí)對(duì)軟土層進(jìn)行加固,充分利用混凝土硬度大的優(yōu)勢(shì),提高樁基的穩(wěn)定性。樁基加固工作要根據(jù)地基土質(zhì)情況科學(xué)選擇,運(yùn)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(duì)軟土地質(zhì)完成加固處理,確保樁基的實(shí)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(shí)控制由于樁基靜載檢測(cè)導(dǎo)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(shí)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(shí)際檢測(cè)中受到摩擦,則可以利用側(cè)摩阻力緩解樁基壓力,增強(qiáng)地基整體的協(xié)調(diào)性,除此之外,還可以使用鋼筋籠結(jié)構(gòu)提高樁基的穩(wěn)定性。樁基靜載檢測(cè)實(shí)施的主要目的就是判斷樁基質(zhì)量,并且及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施,降低樁基問題導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。實(shí)際樁基靜載檢測(cè)中,不同地區(qū)地基承載力不同,需要對(duì)荷載進(jìn)行科學(xué)劃分,降低沉降量偏差出現(xiàn)概率[3]。

        3.2 科學(xué)確定支墩地基土承載力

        千斤頂壓實(shí)施工中,為了避免千斤頂出現(xiàn)重量過大等問題,建設(shè)施工人員要分析樁基的實(shí)際承重水平,不能僅僅考慮主梁壓實(shí)效果而忽略樁基的實(shí)際狀態(tài),確保樁基靜載檢測(cè)工作能夠順利開展。既能夠保證最終的壓實(shí)效果,還能夠保證樁基結(jié)構(gòu)的完整性。根據(jù)最大實(shí)驗(yàn)荷載以及樁基的實(shí)際情況,遵循相應(yīng)的規(guī)范要求完成分級(jí)加載工作,根據(jù)逐級(jí)等量的原則進(jìn)行。加載過程中,保證加載的均勻性、連續(xù)性,避免加載受到?jīng)_擊。并且每級(jí)荷載維持階段的變化范圍要在分級(jí)荷載的10%之內(nèi),如果樁頂?shù)某两邓俾手饾u穩(wěn)定,繼續(xù)完成下一級(jí)的加載工作。這一過程中需要注意,不能出現(xiàn)加載速度過快以及過大等現(xiàn)象,過載會(huì)導(dǎo)致壓重平臺(tái)頂起,進(jìn)而堆載平臺(tái)出現(xiàn)傾斜等問題,影響樁基靜載檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用效果。

        3.3 科學(xué)制定堆載和試驗(yàn)同時(shí)開展方案

        該項(xiàng)工作在實(shí)施之前,需對(duì)施工地質(zhì)進(jìn)行評(píng)估,測(cè)定樁基的最大承受力,避免出現(xiàn)堆載過量的情況,還可以保證樁基結(jié)構(gòu)的完整性。堆載之前,根據(jù)目標(biāo)荷載以及場(chǎng)地的實(shí)際情況,確定主梁和次梁的規(guī)格,預(yù)留出充足的空間,為調(diào)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(shí)千斤頂?shù)那闆r出現(xiàn)。在保證樁基靜載檢測(cè)操作正確的情況下,控制堆載量過度堆放問題。例如,科學(xué)設(shè)置試塊,確保試塊堆載和預(yù)估荷載之間的差值在1.2倍的范圍之內(nèi),同時(shí)按照一次性平均分布的方式進(jìn)行。在設(shè)置試塊階段,如果堆放達(dá)到五層以上,要對(duì)每層的進(jìn)配重實(shí)施縮進(jìn),保證其重心為集中狀態(tài)。在對(duì)配重進(jìn)行控制調(diào)整的過程中,要科學(xué)制定堆載高度。另外,可以使用錯(cuò)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(zhì)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn),以及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),完成等級(jí)劃分之后,將其與樁基靜載檢測(cè)等級(jí)評(píng)價(jià)相互結(jié)合,這種方式能夠?qū)こ探ㄔO(shè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效控制。如果施工中涉及到特殊巖土以及復(fù)雜的地形結(jié)構(gòu),需要對(duì)其相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整合,根據(jù)施工實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)建立風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案,實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的有效控制[4]。

        3.4 確保加載反力的對(duì)稱性

        (1)針對(duì)壓重平臺(tái)反力裝置產(chǎn)生的不對(duì)稱,相關(guān)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(diǎn),如果需要使用支墩作為支點(diǎn),則需要復(fù)核尺寸大小以及地基承載力的特征值,一旦不符合相應(yīng)要求,則要進(jìn)一步增加支墩的實(shí)際尺寸大小,并對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地中的地基展開處理,確保強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及變形達(dá)到相應(yīng)要求。另外,在與支墩距離較遠(yuǎn)的位置,使用水平儀或者張緊鋼絲,對(duì)支墩的豎向位移以及裝置是否傾斜展開判斷,在此基礎(chǔ)上調(diào)整堆料的重心位置、增加支墩數(shù)量。

        (2)對(duì)于錨樁位置不對(duì)稱問題,可以通過錨樁壓重聯(lián)合反力裝置解決,根據(jù)裝置結(jié)構(gòu)受力情況對(duì)錨樁的上拔量進(jìn)行監(jiān)測(cè),調(diào)整堆料的實(shí)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(shí)現(xiàn)不對(duì)稱力之間的相互平衡,還可以調(diào)整錨樁反力架的剛度。

        (3)對(duì)于由于抗拔承載力導(dǎo)致的不對(duì)稱現(xiàn)象,先確??拱瘟τ?jì)算通過,根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)以及建筑樁基技術(shù)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(yàn)算和操作中,要采取相應(yīng)的安全措施,由于地質(zhì)條件以及工藝等因素的影響,實(shí)際抗拔力數(shù)值可能會(huì)小于計(jì)算數(shù)值,相關(guān)人員需要對(duì)該項(xiàng)因素進(jìn)行充分考慮[5]。

        (4)采用多個(gè)千斤頂同時(shí)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。

        4 案例分析

        以福建省某工程項(xiàng)目為例,工程項(xiàng)目樁基強(qiáng)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(cè)數(shù)量為3,最大試驗(yàn)荷載為1800×2=3600kN,檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

        表1 檢測(cè)結(jié)果

        通過上述數(shù)據(jù)能夠看出,檢測(cè)樁基的極限承載力都在3600kN以上,能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,樁基施工水平直接決定建筑質(zhì)量,而樁基靜載檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用,能夠降低樁基出現(xiàn)問題的概率。本文根據(jù)樁基靜載檢測(cè)原理和方法,針對(duì)樁基靜載檢測(cè)中存在的基準(zhǔn)樁穩(wěn)定性較低、主梁壓實(shí)千斤頂?shù)闹亓看?、堆載和試驗(yàn)同時(shí)開展、加載反力不對(duì)稱等問題,提出相應(yīng)的解決對(duì)策。實(shí)踐證明,這些措施能提高樁基靜載檢測(cè)水平。

        總之,近幾年我國建筑工程中的相關(guān)指標(biāo)發(fā)生了較大變化,同時(shí)樁基靜載檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用范圍逐漸擴(kuò)大。尤其是改革開放之后,技術(shù)水平不斷提升,但在檢測(cè)中也存在一定的問題,相關(guān)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(jìn)一步促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

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