芻議自平衡法在橋梁基樁承載力檢測中的應(yīng)用

王鵬 何靜 張祥

橋梁工程，作為維系所處地區(qū)進行現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)可持續(xù)性的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其在控制施工建設(shè)質(zhì)量的過程中，基樁承載力傳統(tǒng)堆載法檢測工作的開展效果易受所處場地環(huán)境等因素的影響。為優(yōu)化此類問題，建議應(yīng)采用自平衡法，來規(guī)避復(fù)雜工程建設(shè)環(huán)境的影響。但實際應(yīng)用控制仍無法達到預(yù)期，工程建設(shè)者應(yīng)從實踐角度出發(fā)，即在明確試驗檢測原理的情況下，對自平衡法的應(yīng)用規(guī)律進行清晰。如此，運用于橋梁工程基樁的各項承載力檢測，就能以高可靠性狀態(tài)作用于實踐，進而保證工程投入使用的質(zhì)量效果。

一、研究自平衡法在橋梁基樁承載力檢測中應(yīng)用的現(xiàn)實意義

當(dāng)前階段，橋梁建設(shè)行業(yè)的不斷發(fā)展，使得越來越多的大直徑與大噸位基礎(chǔ)項目被運用于設(shè)計工程項目。為提高建設(shè)控制的穩(wěn)定性，相關(guān)人員多采用自平衡法，即新興的靜載試驗方式，來提高大型橋梁工程建設(shè)使用的安全可靠性。此試驗方法，不僅具備省事、省力的特點，還不會被試驗現(xiàn)場環(huán)境影響。然而，在實踐運用過程中，橋梁基樁承載力的檢驗效果并不理想，這與工程建設(shè)者未充分掌握自平衡法試驗檢測原理和控制要點有關(guān)。

為此，橋梁工程建設(shè)者應(yīng)對橋梁基樁承載力檢驗運用自平衡法過程需要注意的問題進行分析，以使高效試驗檢測技術(shù)能夠以高穩(wěn)定性狀態(tài)作用于實踐，進而大幅提升工程項目建設(shè)使用的質(zhì)量效果。在此技術(shù)應(yīng)用背景下，橋梁行業(yè)的未來發(fā)展將不會受到科學(xué)技術(shù)局限問題的影響。

二、自平衡法在橋梁基樁承載力檢測中的應(yīng)用要點

1.試驗檢測原理

作為一種特制的加載設(shè)備，自平衡法，其能夠通過連接鋼筋籠與荷載箱，并使其埋入橋梁基樁的指定位置，來確定單樁的極限承載力。此過程中，實驗檢驗人員應(yīng)利用高壓油泵向荷載箱進行逐級加載充油，并結(jié)合位移棒對荷載箱加載作用下的上下段樁體位移進行觀察，已確定上下段橋梁基樁的極限承載力。如此，就可確定單樁豎向的抗壓極限。此外，自平衡法還可運用于確定橋梁基樁端阻與側(cè)阻的單項極限值，進而為工程建設(shè)人員提供參考。自平衡法裝置示意圖如下：

荷載箱放置部位測試及P-S曲線示意圖

2.應(yīng)用控制要點

在計算橋梁基樁延長段樁身摩阻力與端阻力過程中，試驗檢測技術(shù)人員應(yīng)按照工程地質(zhì)勘察結(jié)構(gòu)與樁位附近柱狀圖，來提高計算應(yīng)用的準(zhǔn)確性。在利用自平衡法進行基樁承載力檢測前，還要對樁身完整性進行檢測，以為后續(xù)的檢測結(jié)果準(zhǔn)確性提供保障。

在樁基檢測之前，應(yīng)結(jié)合設(shè)計情況與施工質(zhì)量要求，來選擇最具代表性的樁位。這里的代表性是指，基樁重要的結(jié)構(gòu)受力部位與地質(zhì)條件較差的樁位等。選擇過程，應(yīng)由監(jiān)理部門與設(shè)計部門等，共同確認(rèn)，以避免造成不必要的問題。

值得注意的是，自平衡靜載試驗法，作為當(dāng)前評價橋梁基樁承載力最為可靠直觀的方法，其也會因為儀表設(shè)備以及試驗方法運用的差異，而降低精度與可靠性。經(jīng)對實際不穩(wěn)定性問題情況進行分析，發(fā)現(xiàn)試驗檢測誤差高達10%。為改善這一現(xiàn)狀，研究人員應(yīng)以實際工程項目為例，通過精細化的控制，來使自平衡法的應(yīng)用價值充分發(fā)揮出來。

三、自平衡法在橋梁基樁承載力檢測中的應(yīng)用實例分析

以該橋梁工程項目為例，其13-8#樁巖土參數(shù)表如下：

地基巖土參數(shù)建議值表

其設(shè)計標(biāo)高的樁頂在自然地面以下約8.2m位置。單樁設(shè)計承載力極限值為250000kN。靜載荷試驗人員為避免采用堆載法受到場地限制，采用了自平衡法進行了承載力檢測的試裝。為使橋梁基樁的有效樁長達到47.4m，擴徑后樁徑為3200mm，通過反復(fù)確定采用了自平衡法+堆載+延長樁長方法，來提高試驗檢測方案運用的科學(xué)合理性。

在實際檢測過程，因有效樁長為47.4m試樁的抗壓承載力。向上延長試樁的樁長為8.2m在埋設(shè)樁頂過程中，應(yīng)設(shè)置一個荷載箱，并為向下推力提供25000kN的條件。與此同時，還應(yīng)將樁向上延長至地面，并將地面堆載控制在2000t。檢測的第一步，需對樁身的完整性進行檢測，而后再對荷載箱進行加壓處理。當(dāng)樁延伸至地面的樁身摩阻力、地面堆載以及自重，就可提供反力，來提高樁長部分抗壓承載力檢測的有效性。結(jié)合試驗檢測過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，可繪制相關(guān)曲線進行判斷。經(jīng)對曲線圖進行分析，發(fā)現(xiàn)試樁的抗壓極限承載力在250000kN以上。

對于有效樁長試樁抗拔承載力的檢驗，因抗拔樁承載力檢測具有一定破壞性，所以，荷載箱的選用需方法至22000kN，以將樁身與樁端包含進來。首先，在樁身與樁底各埋設(shè)一荷載箱，并為樁身荷載箱提供一個向上的推力8000kN。如此，樁底荷載箱就要向上提供一個14000kN的推力，并將橋梁工程試樁的有效樁長向下延伸至53.8m。這里的延長量參數(shù)，是結(jié)合地質(zhì)勘察結(jié)果獲得的，具有適用性與可靠性。自平衡法的試驗檢測，應(yīng)先對樁身的完整性進行檢測，并在對荷載箱施加力的情況下，完成檢測。這里施加的力是指，上段樁的抗拔承載力。對于檢測完成后的卸載工作，應(yīng)在間隔20d的情況下，進行下荷載箱的加壓處理。此過程，經(jīng)為樁的延長段提供反力后，就可檢測出下段樁長部分的抗拔承載力。值得注意的是，檢測結(jié)果的獲取，需要根據(jù)試驗檢測的曲線進行判斷。最終橋梁基樁試樁的抗壓承載力極限為18400kN以上。

由此可以看出，應(yīng)用自平衡法靜載試驗進行橋梁單樁豎向抗壓承載力檢測后，使得樁基穩(wěn)定性的控制工作開展更趨安全與經(jīng)濟性。檢測完成后，還要采用使用的壓漿措施進行處理，以為橋梁基樁的正常使用提供環(huán)境。經(jīng)對本工程使用自平衡法進行橋梁基樁承載力檢測后，與其他檢測方法相比，具有省時特點。土體穩(wěn)定或壓漿達到設(shè)計強度即可測試，通常情況下，在15d（嵌巖樁），無需等到28d。這是因為，自平衡檢測可同時對幾根基樁進行承載力檢測，大幅縮短了工作開展的時間。從經(jīng)濟角度來講，越早完成檢測，橋梁工程就可越早投入運營使用，進而創(chuàng)造經(jīng)濟價值。所以，橋梁工程基樁承載力檢測人員應(yīng)結(jié)合實際施工情況與設(shè)計要求，采用自平衡法，來提高工程建設(shè)的整體效率。

四、結(jié)語

綜上所述，自平衡靜載試驗法，作為當(dāng)前評價橋梁基樁承載力最為可靠直觀的方法，其也會因為儀表設(shè)備以及試驗方法運用的差異，而降低精度與可靠性。為使評價橋梁基樁承載力的可靠與直觀效果充分發(fā)揮出來，工程建設(shè)者應(yīng)結(jié)合設(shè)計情況與施工質(zhì)量要求，來選擇最具代表性的樁位。事實證明，只有這樣，獲得的橋梁基樁承載力檢測數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確性才能得到保證，進而反映出結(jié)構(gòu)是否滿足了橋梁工程項目的建設(shè)使用要求。