環(huán)線高速項目橋梁樁基承載特性分析

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關(guān)鍵詞:公路工程，樁基，承載特性，測試

1概述

樁基被廣泛運用于工程建設(shè)之中，例如公路工程、橋梁工程、建筑工程等［1-3］，各類工程廣泛使用樁基，主要是由于樁基能夠向地層中傳遞工程荷載，起到很好的承載作用，同時也能大幅度降低工程中可能出現(xiàn)的地表沉降以及不均勻沉降［4-6］。樁基的使用在整個工程建設(shè)過程中起到至關(guān)重要的作用，它時刻關(guān)系著整個工程建設(shè)質(zhì)量，同時還影響著施工安全和進(jìn)度［7-9］。樁基工程施工具有隱蔽性強(qiáng)的特點，樁基施工質(zhì)量直接關(guān)系到工程整體質(zhì)量，同時樁基施工過程一旦出現(xiàn)問題，后續(xù)很難再進(jìn)行加固處理等補救措施;在樁基工程施工中，樁基承載特性被作為一項重要的評價指標(biāo)，關(guān)系著樁基工程施工質(zhì)量好壞［10，11］，因此，實際工程施工過程中，應(yīng)及時對樁基進(jìn)行承載力測試，評價樁基的使用狀態(tài)，確保工程施工質(zhì)量。

2工程概況

潮汕高速里程約為82．23km，工程大部分是橋梁和隧道，橋梁共有46座，其中特大橋占據(jù)了27座，大中橋占據(jù)了19座，全線包括了4條隧道，主線橋隧比例達(dá)到87．3%，幾乎占據(jù)了工程的絕大部分。工程所在地地質(zhì)條件復(fù)雜，分布著較厚的軟基覆蓋層，設(shè)計樁長較長。為保證樁基工程的順利施工，基樁承載能力必須滿足工程設(shè)計及相關(guān)規(guī)范規(guī)定，必須在樁基施工前進(jìn)行試樁試驗，本文對興潮大道跨橋的檢測情況及檢測成果進(jìn)行描述。

3測試方法與要求

3．1豎向靜荷載測試

使用慢速維持荷載法進(jìn)行加載試驗，加載使用堆重平臺反力裝置，堆重平臺采用預(yù)制混凝土塊制成，通過超高壓油泵帶動千斤頂對樁施加荷載，施加荷載值通過壓力計讀取，使用位移傳感器測量樁底沉降量，堆載試驗現(xiàn)場實施如圖1所示。

3．2樁身內(nèi)力測試

根據(jù)本次試樁測試的目的，需要對樁身進(jìn)行內(nèi)力測試，獲取樁基各土層側(cè)摩阻力、樁身軸力、樁端阻力變化情況。傳感器為振弦式鋼筋應(yīng)力計，安裝于鋼筋籠主筋上。對于常規(guī)樁，分布在不同性質(zhì)土層的界面處，每個界面(包括標(biāo)定界面)處均勻安裝4個鋼筋計，壓力盒位于鋼筋籠的底部;對于支盤樁，分布在“支”或“盤”上、下各25cm處，每個橫斷面均勻安置2個鋼筋計，標(biāo)定界面安裝4個鋼筋計，壓力盒安裝于鋼筋籠底部。

4測試結(jié)果及分析

4．1各試樁承載能力及位移測試結(jié)果1)興潮大道跨線橋SZ1樁基能承受的最大荷載為15620kN，荷載作用下產(chǎn)生的總沉降為80．82mm，卸荷回彈率為15．95%，實驗結(jié)果良好，當(dāng)試驗荷載為15620kN時樁基沉降突然增加，極限承載力取為14200kN能夠符合設(shè)計要求;2)興潮大道跨線橋SZ4樁基能承受的最大荷載為12510kN，荷載作用下的總沉降為40．01mm，卸荷回彈率為25．62%，符合試驗開展目的，當(dāng)試驗施加荷載12510kN時，沉降達(dá)到上一級荷載產(chǎn)生沉降的5倍，符合試驗結(jié)束的條件，極限承載力取為11120kN;3)興潮大道跨線橋SZ5樁基能承受的最大加載為16200kN，荷載作用下產(chǎn)生的總沉降為53．68mm，卸荷回彈率為26．38%，符合試驗開展目的，當(dāng)試驗施加荷載為16200kN時，此荷載作用下沉降達(dá)到上一級荷載產(chǎn)生沉降的5倍，符合試驗結(jié)束的條件，極限承載力取為14850kN，超出設(shè)計要求10%;4)興潮大道跨線橋SZ3(支盤樁)樁基能承受的最大荷載為20900kN，該級荷載作用下產(chǎn)生的總沉降為40．63mm，卸荷回彈率為42．06%，當(dāng)施加荷載達(dá)到20900kN時，該級荷載產(chǎn)生的沉降為上一級荷載產(chǎn)生沉降的5倍，滿足終止試驗的條件，極限承載力取為19000kN，符合設(shè)計要求;5)興潮大道跨線橋SZ6(支盤樁)樁基能承受的最大荷載為20900kN，該級荷載產(chǎn)生的總沉降為24．43mm，卸荷回彈率為43．63%，極限承載力取為20900kN，超出設(shè)計要求10%。

4．2常規(guī)樁內(nèi)力測試結(jié)果與分析

SZ1試樁在每級試驗荷載下樁端阻力與樁端位移qp—sb曲線見圖2，由此看出，樁端阻力隨著樁端位移的增大不斷增大，當(dāng)樁端位移達(dá)到一定程度后，樁端阻力增長緩慢。SZ4試樁每級試驗荷載下樁端阻力與樁端位移qp—sb曲線見圖3，由此看出，樁端阻力與樁端位移呈現(xiàn)正相關(guān)，當(dāng)樁端位移達(dá)到一定程度后，樁端阻力增長緩慢。

4．3支盤樁內(nèi)力測試結(jié)果與分析

SZ3各支盤端承力及其分擔(dān)百分比:1)每級荷載下各支盤端承力變化曲線如圖4所示。各支盤力隨樁頂位移變化曲線如圖4，圖5所示。由圖4，圖5可知:a．盤的端承力發(fā)揮幅度遠(yuǎn)大于支;b．上盤發(fā)揮端承力大于下盤，這是由于上盤位移大，能夠激發(fā)較充分的端承力;c．上盤、下盤發(fā)揮端承力大于中盤，這是因為上盤、下盤設(shè)置在細(xì)砂層、粉砂層中，單位面積盤底端阻力值高，中盤設(shè)置在粉質(zhì)粘土層，單位面積盤底端阻力值低。2)每級荷載下各支盤分擔(dān)支撐力占總支盤力的百分比變化曲線如圖6所示。由圖6可知，在荷載較小的情況下，靠近樁頂?shù)闹?、盤貢獻(xiàn)的承載力占總支盤力百分比較高，遠(yuǎn)離樁頂?shù)闹?、盤貢獻(xiàn)的承載力百分比較低;隨著荷載的增加，支盤之間貢獻(xiàn)的承載力占總支盤力的百分比不斷變化，最終趨向于一個較穩(wěn)定的比值。如最大加載值20900kN作用下，上六星支(－19．75)∶中六星支(－23．75)∶上盤∶下六星支(－32．25)∶中盤∶下盤為9．13%∶9．28%∶28．57%∶8．62%∶17．13%∶27．26%。

5結(jié)語

1)在常規(guī)樁現(xiàn)場承載力測試中發(fā)現(xiàn):SZ1樁基最大承載力15620kN，該級荷載作用下產(chǎn)生的總沉降80．82mm，卸荷回彈率為15．95%，符合試驗開展的目的，當(dāng)試驗加載至15620kN時沉降急劇增大，樁基極限承載力取14200kN，滿足設(shè)計要求;SZ4樁基最大承載力為12510kN，該級荷載作用下產(chǎn)生的總沉降為40．01mm，卸荷回彈率為25．62%，符合試驗開展的目的，當(dāng)試驗加載至12510kN時，該級沉降達(dá)到上一級沉降的5倍，符合試驗終止條件，樁基極限承載力取為11120kN;2)支盤樁SZ3最大加載為20900kN，總沉降為40．63mm，回彈率為42．06%，當(dāng)加載至20900kN，該級沉降達(dá)到上一級沉降的5倍，終止試驗，極限承載力取為19000kN，滿足設(shè)計要求;3)興潮大道跨線橋支盤樁試樁SZ3貢獻(xiàn)的支盤力在57．97%～62．71%左右，支盤力由上至下逐漸發(fā)揮，隨著荷載的增加，支盤之間貢獻(xiàn)的承載力占總支盤力的百分比不斷變化，最終趨向于一個較穩(wěn)定的比值;支盤樁的支盤力發(fā)揮需要一定的盤底位移，靠近樁頂?shù)闹Щ蛘弑P，其支盤力先發(fā)揮;4)本文系統(tǒng)的闡述了橋梁基樁承載能力現(xiàn)場測試方法，根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)分析了組成橋梁的兩種基礎(chǔ)樁，包括常規(guī)樁和支盤樁的樁身受力規(guī)律，驗證了樁身設(shè)計的合理性，研究成果可為類似橋梁樁基現(xiàn)場測試提供技術(shù)指導(dǎo)，具有重要的工程意義。

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作者：陳亮 徐騰飛 單位：深圳高速工程檢測有限公司