潮汕環(huán)線高速項(xiàng)目橋梁樁基承載特性研究

陳 亮 徐騰飛

(1.深圳高速工程檢測(cè)有限公司,廣東 深圳 518000； 2.南昌軌道交通集團(tuán)有限公司,江西 南昌 330000)

1 概述

樁基被廣泛運(yùn)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(shí)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(gè)工程建設(shè)過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用，它時(shí)刻關(guān)系著整個(gè)工程建設(shè)質(zhì)量，同時(shí)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(diǎn)，樁基施工質(zhì)量直接關(guān)系到工程整體質(zhì)量，同時(shí)樁基施工過(guò)程一旦出現(xiàn)問(wèn)題，后續(xù)很難再進(jìn)行加固處理等補(bǔ)救措施；在樁基工程施工中，樁基承載特性被作為一項(xiàng)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，關(guān)系著樁基工程施工質(zhì)量好壞[10,11]，因此，實(shí)際工程施工過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)對(duì)樁基進(jìn)行承載力測(cè)試，評(píng)價(jià)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82.23 km，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(jì)樁長(zhǎng)較長(zhǎng)。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(jì)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(yàn)，本文對(duì)興潮大道跨橋的檢測(cè)情況及檢測(cè)成果進(jìn)行描述。

3 測(cè)試方法與要求

3.1 豎向靜荷載測(cè)試

使用慢速維持荷載法進(jìn)行加載試驗(yàn)，加載使用堆重平臺(tái)反力裝置，堆重平臺(tái)采用預(yù)制混凝土塊制成，通過(guò)超高壓油泵帶動(dòng)千斤頂對(duì)樁施加荷載，施加荷載值通過(guò)壓力計(jì)讀取，使用位移傳感器測(cè)量樁底沉降量，堆載試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施如圖1所示。

3.2 樁身內(nèi)力測(cè)試

根據(jù)本次試樁測(cè)試的目的，需要對(duì)樁身進(jìn)行內(nèi)力測(cè)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(jì)，安裝于鋼筋籠主筋上。對(duì)于常規(guī)樁，分布在不同性質(zhì)土層的界面處，每個(gè)界面(包括標(biāo)定界面)處均勻安裝4個(gè)鋼筋計(jì)，壓力盒位于鋼筋籠的底部；對(duì)于支盤樁，分布在“支”或“盤”上、下各25 cm處，每個(gè)橫斷面均勻安置2個(gè)鋼筋計(jì)，標(biāo)定界面安裝4個(gè)鋼筋計(jì)，壓力盒安裝于鋼筋籠底部。

4 測(cè)試結(jié)果及分析

4.1 各試樁承載能力及位移測(cè)試結(jié)果

1)興潮大道跨線橋SZ1樁基能承受的最大荷載為15 620 kN，荷載作用下產(chǎn)生的總沉降為80.82 mm，卸荷回彈率為15.95%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好，當(dāng)試驗(yàn)荷載為15 620 kN時(shí)樁基沉降突然增加，極限承載力取為14 200 kN能夠符合設(shè)計(jì)要求；

2)興潮大道跨線橋SZ4樁基能承受的最大荷載為12 510 kN，荷載作用下的總沉降為40.01 mm，卸荷回彈率為25.62%，符合試驗(yàn)開(kāi)展目的，當(dāng)試驗(yàn)施加荷載12 510 kN時(shí)，沉降達(dá)到上一級(jí)荷載產(chǎn)生沉降的5倍，符合試驗(yàn)結(jié)束的條件，極限承載力取為11 120 kN；

3)興潮大道跨線橋SZ5樁基能承受的最大加載為16 200 kN，荷載作用下產(chǎn)生的總沉降為53.68 mm，卸荷回彈率為26.38%，符合試驗(yàn)開(kāi)展目的，當(dāng)試驗(yàn)施加荷載為16 200 kN時(shí)，此荷載作用下沉降達(dá)到上一級(jí)荷載產(chǎn)生沉降的5倍，符合試驗(yàn)結(jié)束的條件，極限承載力取為14 850 kN，超出設(shè)計(jì)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20 900 kN，該級(jí)荷載作用下產(chǎn)生的總沉降為40.63 mm，卸荷回彈率為42.06%，當(dāng)施加荷載達(dá)到20 900 kN時(shí)，該級(jí)荷載產(chǎn)生的沉降為上一級(jí)荷載產(chǎn)生沉降的5倍，滿足終止試驗(yàn)的條件，極限承載力取為19 000 kN，符合設(shè)計(jì)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20 900 kN，該級(jí)荷載產(chǎn)生的總沉降為24.43 mm，卸荷回彈率為43.63%，極限承載力取為20 900 kN，超出設(shè)計(jì)要求10%。

4.2 常規(guī)樁內(nèi)力測(cè)試結(jié)果與分析

SZ1試樁在每級(jí)試驗(yàn)荷載下樁端阻力與樁端位移qp—sb曲線見(jiàn)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(zhǎng)緩慢。

SZ4試樁每級(jí)試驗(yàn)荷載下樁端阻力與樁端位移qp—sb曲線見(jiàn)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(zhǎng)緩慢。

4.3 支盤樁內(nèi)力測(cè)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(jí)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?yàn)樯媳P、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(jí)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(gè)較穩(wěn)定的比值。如最大加載值20 900 kN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(yǔ)

1)在常規(guī)樁現(xiàn)場(chǎng)承載力測(cè)試中發(fā)現(xiàn)：SZ1樁基最大承載力15 620 kN，該級(jí)荷載作用下產(chǎn)生的總沉降80.82 mm，卸荷回彈率為15.95%，符合試驗(yàn)開(kāi)展的目的，當(dāng)試驗(yàn)加載至15 620 kN時(shí)沉降急劇增大，樁基極限承載力取14 200 kN，滿足設(shè)計(jì)要求；SZ4樁基最大承載力為12 510 kN，該級(jí)荷載作用下產(chǎn)生的總沉降為40.01 mm，卸荷回彈率為25.62%，符合試驗(yàn)開(kāi)展的目的，當(dāng)試驗(yàn)加載至12 510 kN時(shí)，該級(jí)沉降達(dá)到上一級(jí)沉降的5倍，符合試驗(yàn)終止條件，樁基極限承載力取為11 120 kN；

2)支盤樁SZ3最大加載為20 900 kN，總沉降為40.63 mm，回彈率為42.06%，當(dāng)加載至20 900 kN，該級(jí)沉降達(dá)到上一級(jí)沉降的5倍，終止試驗(yàn)，極限承載力取為19 000 kN，滿足設(shè)計(jì)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(gè)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(chǎng)測(cè)試方法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(yàn)證了樁身設(shè)計(jì)的合理性，研究成果可為類似橋梁樁基現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試提供技術(shù)指導(dǎo)，具有重要的工程意義。