孟加拉PADMA大橋φ1.5m鋼管樁荷載試樁施工技術(shù)

徐平安

摘要：根據(jù)孟加拉PADMA大橋技術(shù)規(guī)范和設(shè)計圖紙，進行4個點共10根Φ1.5m鋼管樁試樁的靜載試驗，主要測試樁側(cè)土層極限摩阻力及樁端極限阻力。加載結(jié)構(gòu)采用錨樁+反力架型式，通過4臺1200t千斤頂布置于試樁頂，與錨樁連接的反力架作為反力點，4臺千斤頂同時均衡起頂對試樁加載，錨樁+反力架系統(tǒng)型式很好地完成了對試樁的加載。

關(guān)鍵詞：鋼管樁荷載試樁；錨樁；500t浮吊；護筒；壓漿；靜載試驗 文獻標識碼：A

中圖分類號：U655 文章編號：1009-2374（2016）06-0100-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.050

1 工程概況

孟加拉PADMA多用途大橋位于首都達卡偏西南約40km處，橫跨PADMA河（恒河），距印度洋入海口直線距離約150km，是首都達卡連接西南諸省的重要交通樞紐，同時也是東南亞的“泛亞鐵路”重要通道之一。

ICB No：PMB/MB/01合同段主要施工項目包括總長6150m的主橋、兩岸公路和部分鐵路引橋（總長3679.5m，其中公路引橋部分長3148.5m，鐵路引橋部分長531m）、兩岸公路引道（220m）、400kV電塔基礎(chǔ)以及監(jiān)理的辦公、生活設(shè)施建設(shè)和服務(wù)。

表1 主橋鋼樁荷載試樁參數(shù)表

Trial pile location Trial pile No. Pile diameter（m） Skin grouting（N/Y） Pile toe

（mPWD） Testing section

（Refer to DWG.BR1865）（mPWD） Max.test load（MN）

Level A Level B

TD1 TD1A 1.5 N -85.00 -55.00 -85.00 30

TD1B 1.5 N -115.00 -85.00 -115.00 30

TD1C 1.5 Y -85.00 -55.00 -85.00 30

TD2 TD2A 1.5 N -85.00 -55.00 -85.00 30

TD2B 1.5 N -115.00 -85.00 -115.00 30

TD3 TD3A 1.5 N -85.00 -55.00 -85.00 30

TD3B 1.5 N -115.00 -85.00 -115.00 30

TD3C 1.5 Y -115.00 -85.00 -115.00 30

TD4 TD4A 1.5 N -85.00 -55.00 -85.00 30

TD4B 1.5 N -115.00 -85.00 -115.00 30

主橋共在4個位置布置10根直徑為1.5m、壁厚為40mm的鋼管樁荷載試樁，具體參數(shù)詳見表1。

2 試樁目的和意義

（1）通過Φ1.5m鋼管樁荷載試樁驗證樁側(cè)土層極限摩阻力及樁端極限端阻力，驗證設(shè)計樁長是否滿足設(shè)計受力要求，以便確定正式鋼管樁樁底標高；（2）通過PDA試驗、復(fù)打測試、靜載試驗，以測試鋼管樁的樁身完整性和極限承載力；（3）對樁基混凝土取芯，按規(guī)定深度試驗來確定混凝土強度和彈性模量，驗證樁基混凝土是否滿足設(shè)計要求。

3 鋼管樁荷載試樁的特點與難點

3.1 加載結(jié)構(gòu)新穎

此次試驗加載結(jié)構(gòu)采用錨樁+反力架結(jié)構(gòu)，通過4臺1200t千斤頂布置于試樁頂，與錨樁連接的反力架作為反力點，4臺千斤頂同步對試驗鋼管樁加載。

3.2 地質(zhì)條件差

本合同段試樁地段地層均為第四紀地層，地質(zhì)主要為粉砂、細砂、粉土。在松散-稍密-中密的砂層狀態(tài)地質(zhì)條件下進行荷載試樁試驗施工，增加了荷載試樁施工的不確定性和風(fēng)險性。

3.3 機械設(shè)備多

大型起吊設(shè)備有蘇連海起重18浮吊（500t）、大橋10號浮吊（50t）、100t履帶吊；打樁錘有MHU-550s打樁錘、APE600并聯(lián)振動錘；還有船舶以及鉆孔機械、混凝土生產(chǎn)運輸設(shè)備等。

3.4 試樁數(shù)量多、質(zhì)量要求高、國際化交流程度高

本合同段共10根直徑為1.5m的鋼管樁荷載試樁，比國際同類型橋梁試樁數(shù)量多。本項目采用英國技術(shù)規(guī)范標準，鋼管樁荷載試樁施工工序多，監(jiān)理工程師對各項施工進行全過程監(jiān)督。本工程監(jiān)理工程師主要來自新西蘭、韓國、孟加拉、尼珀爾、加拿大、菲律賓等，國際化交流程度高。

4 總體施工方案

根據(jù)設(shè)計圖紙要求，荷載試樁測試長度為底部30m，為保證測試范圍以上土層不向試樁提供摩阻力，采用隔離護筒將試驗段以上土層與荷載鋼樁隔離。

設(shè)計要求主橋Φ1.5m鋼管樁荷載試樁加載體系能提供不小于40MN的反力。施工設(shè)計加載結(jié)構(gòu)采用錨樁+反力架結(jié)構(gòu)，通過4臺1200t千斤頂布置于試樁頂，與錨樁連接的反力架作為反力點，1臺油泵同時向4臺千斤頂供油使千斤頂均衡起頂向試驗鋼樁加載。

5 荷載試樁施工工藝

5.1 鋼管樁荷載試樁施工工藝流程圖

鋼管樁荷載試樁施工工藝流程圖如圖2所示：

圖2 荷載試樁施工工藝

流程圖 圖3 錨樁插打

5.2 施工準備

5.2.1 河道疏浚：為滿足荷載試樁施工需要，需對河道進行疏浚，滿足水上施工船舶的通行和作業(yè)要求。

5.2.2 鋼管樁荷載試施工設(shè)計由專業(yè)公司負責(zé)設(shè)計。錨樁、反力架結(jié)構(gòu)、隔離護筒、臨時鋼護筒、試樁鋼管樁等均在中國加工制造，通過海運至PADMA大橋施工現(xiàn)場。

5.3 錨樁插打

錨樁采用鋼管樁型式，外徑1500mm，壁厚16mm，錨樁考慮入土長度不低于30m。

在運輸駁船旁邊焊接錨樁插打?qū)蚣埽?00t浮吊起吊APE600震動打樁錘插打錨樁。

5.4 鉆孔平臺搭設(shè)

利用16根錨樁中的12根作為平臺支承樁搭設(shè)。錨樁插打完畢后，安裝錨樁頂錨梁，即可搭設(shè)鉆孔平臺，鉆孔平臺搭設(shè)采用500t浮吊吊裝。

5.5 臨時鋼護筒安裝

臨時鋼護筒內(nèi)徑2200mm，壁厚18mm。臨時鋼護筒采用500t浮吊起吊AP600液壓打樁錘插打。先起吊臨時鋼護筒通過限位自然下放到河床，測量調(diào)整鋼護筒的平面位置及傾斜度，滿足要求后，啟動振動錘錘擊下沉到位，下沉以頂標高控制為主。

5.6 臨時護筒內(nèi)成孔

采用ZJD3500型鉆機，使用直徑Φ2.0m的刮刀鉆頭鉆進成孔，孔底標高為-55m（-85m）。隔離護筒安裝孔施工采用泥漿護壁法。

5.7 隔離護筒沉放

隔離護筒壁厚為18mm，外徑為Φ2.036m，長度為60.5m或90.5m。隔離護筒采用500t浮吊安裝。500t浮吊主副鉤將隔離護筒底節(jié)從船上起吊，然后上端吊點提升，下端吊點不動，使鋼護筒由平臥變?yōu)樨Q立，割除護筒內(nèi)十字形支撐及下端吊耳，垂直起吊護筒

入孔。

5.8 荷載試樁鋼樁錘擊下放

采用500t浮吊將試樁鋼樁（Φ1.5m）在隔離護筒內(nèi)豎立對接，鋼樁各節(jié)段焊接連接完畢，下放到隔離護筒底標高，500t浮吊起吊MHU-550s液壓振動錘，將試樁鋼樁（Φ1.5m）錘擊至設(shè)計標高。

圖4 荷載試樁鋼管樁使用MHU-550s插打 圖5 反力加載系統(tǒng)

在鋼管樁的下放過程中，應(yīng)做好測試用導(dǎo)線的連接工作，同時在鋼管樁的轉(zhuǎn)運、吊裝及下放過程中應(yīng)做好測試元件及導(dǎo)線的保護工作。

5.9 鋼管樁PDA測試

在打樁過程中，鋼管樁的測試區(qū)段進行PDA監(jiān)測，初打完成3天后復(fù)打進行承載力測試，并評價樁身完整性。

5.10 荷載試樁鋼管樁樁內(nèi)取土

荷載試樁插打到設(shè)計標高后，進行樁內(nèi)30m長范圍內(nèi)的取土作業(yè)工序，樁內(nèi)取土采用鉆機取土方案。樁內(nèi)取土要求底部預(yù)留2.5m長的土塞。

5.11 鋼筋籠制作安裝

試樁采用的鋼筋要求符合BS4449規(guī)范。鋼筋籠在鋼筋加工車間采用長線法分節(jié)制造，各節(jié)鋼筋籠主筋采用套筒連接。在鋼筋籠制作的同時，根據(jù)荷載試驗要求將測試元件、數(shù)據(jù)線等固定在鋼筋籠上。在鋼筋籠的運輸、吊裝、下放過程中務(wù)必做好測試元件和數(shù)據(jù)線的保護工作。

5.12 混凝土澆筑

混凝土由岸上混凝土工廠生產(chǎn)，混凝土罐車運輸?shù)酱a頭，通過滑槽進入放置在運輸船上的攪拌倉內(nèi)，船舶將混凝土運輸至樁位，通過混凝土輸送泵和布料機將混凝土送入鋼管樁內(nèi)。混凝土灌注采用水下導(dǎo)管法。

5.13 壓漿

根據(jù)設(shè)計要求，混凝土澆筑完成48h后，需對樁基進行壓漿，其中TD1C、TD3C需進行樁側(cè)壓漿。

樁底壓漿采用較為成熟的、普通的施工工藝，TD1C、TD3C樁側(cè)灌漿采用TAM（Tube-A-Manchette）法施工工藝。壓漿完成以后，應(yīng)用相同設(shè)計強度的水泥漿，回填壓漿管。

5.14 安裝加載系統(tǒng)反力梁、基準梁等

樁基壓漿結(jié)束后，卸載相關(guān)設(shè)備，整體拆除平臺，采用500t浮吊安裝試樁加載反力架系統(tǒng)及試驗操作平臺，安裝基準梁等，在鋼管樁樁帽頂擺放4臺1200t的千斤頂，并在試驗操作平臺上放置1臺油泵與4臺千斤頂連接。

6 鋼管樁試樁豎向承載力靜載試驗

鋼管樁試樁豎向抗壓試驗在試樁頂采用4臺12000kN液壓千斤頂并聯(lián)、通過電動油泵進行加載，由精密壓力表讀取油壓值，通過千斤頂?shù)穆识ㄇ€和油壓表讀數(shù)換算得到所施加于樁頂?shù)暮奢d值。在靜載試驗加載階段，每級荷載值加載結(jié)束時，用專業(yè)讀數(shù)儀測取樁身受力元件的變化情況，根據(jù)元件的觀測值和樁身參數(shù)計算樁身各截面的受力情況，并據(jù)此推算樁周各巖土層極限側(cè)阻力和極限端阻力參數(shù)。

7 結(jié)語

從已經(jīng)做的鋼管樁荷載試樁來看，TD1A可能是受細粉砂地層地質(zhì)影響，試驗結(jié)果有瑕疵，但其他樁的試驗結(jié)果都基本達到技術(shù)規(guī)范和設(shè)計圖紙要求。在細粉砂地層中采用錨樁+反力架結(jié)構(gòu)型式，為荷載試驗提供了全新的思維方式。

參考文獻

[1] 諶潤水，胡釗芳.公路橋梁荷載試驗[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2] 秦金環(huán)，鐘繼衛(wèi)，孫連峰.武漢陽邏長江公路大橋荷載試驗研究[J].世界橋梁，2008，（S1）.

[3] 苑春艷.橋梁荷載試驗和模態(tài)分析[J].世界橋梁，2002，（2）.

[4] 梅秀道，陳開利，鐘繼衛(wèi).香港與內(nèi)地關(guān)于大跨度斜拉橋荷載試驗的比較[J].世界橋梁，2010，（4）.

[5] 張秋陵，肖光宏.奉節(jié)長江大橋成橋荷載試驗研究

[J].世界橋梁，2009，（1）.

[6] 萬田保，楊進.西陵長江大橋荷載試驗結(jié)果及理論分析[J].橋梁建設(shè)，1998，（4）.

[7] 武勇.武漢天興洲公鐵兩用長江大橋主橋荷載驗收試驗研究[J].橋梁建設(shè)，2010，（1）.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）