公路橋梁樁基施工問題及承載力測試探討

陳 亮 徐騰飛

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

1 概述

當今社會，我國各方面實力正在穩步提升，尤其是經濟領域取得了巨大進步，經濟發展的速度正在持續加快，經濟的發展極大的推動了交通設施的建設，一大批公路橋梁正在涌現，同時為了滿足人們日益增長的交通需求，路橋工程施工標準越來越嚴格[1-3]。在路橋工程的施工過程中，樁基施工占據著非常重要的部分，樁基的施工甚至直接關系到整個工程的建設質量，更對行人的交通安全帶來重大影響[1，4，5]。因此，非常有必要提高樁基工程的施工質量，嚴格把控樁基工程施工的每一個施工流程。在公路橋梁工程建設中，樁基礎起著重大的作用，同時對交通事業的發展帶來重大影響，但是實際施工容易受到各種因素的干擾，樁基施工技術的發展能夠確保公路橋梁處于安全與穩定狀態，為提高樁基工程的施工質量，應針對樁基工程施工中存在的問題進行系統的闡述，提出對應的解決措施，為類似樁基工程施工提供技術支撐，同時也能確保公路橋梁的穩定與安全[6-8]。

在樁基工程中，樁基承載力作為影響樁基施工質量的重要部分，必須嚴格符合設計標準，在實際施工中，進行現場樁基承載力測試顯得尤為必要，本文對現場承載力測試方法及要求進行系統闡述，以期為樁基現場承載力測試提供技術指導。

2 工程概況

潮汕高速里程約為82.24 km，沿線由各種橋梁和隧道組成，橋梁共有46座，其中特大橋占據了27座，大中橋占據了19座，沿線施工隧道共4條，項目橋隧結構比例高達87.3%，占據了工程的絕大部分。工程修建地有著復雜的地質環境，分布著較厚的軟基覆蓋層，橋梁樁基設計樁長較長。為確保樁基工程的順利實施，基樁承載能力必須符合工程設計及相關規范規定，且必須在樁基工程施工前進行樁基承載力測試，確保樁基施工質量滿足工程要求，闡述了樁基施工過程中可能出現的技術問題，并對承載力測試要求及測試結果進行研究，驗證了樁基設計的合理性。潮汕環線高速公路平面布置圖見圖1。

3 公路工程橋梁樁基施工問題

3.1 樁基施工中的問題

樁基的施工除了與所處的地質環境密切相關，還受到各方面因素的制約，比如建設單位缺乏完善的管理機制，未督促監理單位做好對施工單位的管理，沒有按照施工規范對施工單位進行技術交底工作，施工圖紙審核出現問題，對施工人員的管理不當[9-11]，施工人員技術水平不達標，樁基施工機械設備出現故障等問題，下文對樁基工程中容易出現的問題進行系統的闡述。

3.2 樁基成孔過程中的問題

樁基成孔過程中主要發生的問題包括斜孔、縮孔、塌孔等問題，下面詳細分析這幾種問題：

1)斜孔。鉆機安放場地不平整，未充分壓實，在鉆機鉆孔過程中作業平臺發生不均勻沉降，現場施工人員沒有及時進行調整導致斜孔事故的產生，在鉆機鉆進過程中，遇到巖層傾斜或孤石等，使鉆頭受力不均，導致鉆孔偏位，偏離鉆孔中心，導致斜孔的產生。

2)縮孔。土層分布不均，鉆孔經過軟土層時，軟土受力擠壓或者土體發生膨脹現象，導致向內擠壓孔徑，發生縮孔現象。

3)塌孔。塌孔現象的產生主要是由于地層條件太差導致，護壁泥漿的質量太差也是一部分原因，二次清孔之后由于各方面原因沒有及時進行混凝土灌注，地下水沖入孔壁，導致了塌孔現象。

3.3 樁基工程鋼筋籠吊裝過程中的問題

樁基工程鋼筋籠吊裝過程中發生的主要問題有變形、偏位、下沉，其中鋼筋籠變形問題產生的主要原因在于隨意疊加堆放和加勁箍筋的直徑、間距不滿足要求，導致鋼筋籠剛度達不到設計要求，產生變形。偏位下沉的主要原因在于沒有做好保護措施，沒有采取措施固定鋼筋或者鋼筋籠就位后發生傾斜、下沉等問題。

3.4 樁基工程混凝土灌注過程中的斷樁問題

樁基工程中發生的斷樁現象主要是由于混凝土的坍落度達不到要求，在澆筑過程中發生堵管等事故，直接導致斷樁現象的發生，另外一個原因在于混凝土澆筑過程中提管速度控制不好，使導管拔出澆筑面，也會導致混凝土澆筑發生斷樁現象。

4 公路工程橋梁樁基現場承載力測試方法及要求

4.1 承載力測試方案

豎向靜載荷使用常規堆載法進行試驗，同時監測樁頂位移和樁身內力。豎向靜載荷試驗及樁身內力測試步驟及要求如下文所述。

4.2 豎向靜載荷試驗測試要求

使用慢速維持荷載法進行加載，加載采用堆重平臺反力裝置，預制混凝土塊構成加載平臺，由超高壓油泵帶動千斤頂對樁進行加載，采用分級加載的方式。

樁頂沉降量每小時不得超過0.1 mm，并連續出現兩次，當沉降達到相對穩定時，可加下一級荷載。終止加載需滿足以下條件：某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍，且24 h后尚未穩定。

單樁豎向抗壓極限承載力Qu的判定：

1)取Q—s曲線發生明顯陡降的起始點；

2)取s—lgt曲線尾部出現明顯向下彎曲的前一點；

3)在某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載沉降量的2倍，且經24 h沉降還在增加，取前一級荷載值；

4)當達不到極限荷載，已達到最大試驗荷載，樁頂沉降穩定，樁的豎向抗壓極限承載力取最大試驗荷載值。

4.3 樁身內力測試要求

根據測試目的對樁身進行內力測試，進而獲得常規樁側摩阻力，支盤樁樁身軸力。

4.3.1傳感器布設

試驗采用振弦式鋼筋應力計，安裝在鋼筋籠主筋上。常規樁應力計分布在不同性質土層的界面處，每個界面處均勻布設4個，壓力盒布置于鋼筋籠的底部；對于支盤樁，分布在“支”或“盤”上、下各25 cm，每個橫斷面均勻布設2個，標定界面布設4個，鋼壓力盒布置于筋籠的底部，如圖2所示。

4.3.2數據采集與整理

試驗中每級荷載施加穩定后，記錄樁身不同斷面處鋼筋應力計的頻率、樁底壓力盒頻率，由此得出鋼筋力及樁底端承力。

鋼筋計現場布置圖如圖3所示。

5 樁基承載力測試結果分析

5.1 常規樁內力測試結果與分析

SZ5試樁在試驗荷載作用下樁端阻力與樁端位移qp—sb曲線見圖4。由此看出，樁端阻力與樁端位移呈正相關，當樁端位移達到一定程度后，樁端阻力增長緩慢。

5.2 支盤樁內力測試結果與分析

興潮大道跨線橋SZ6支盤樁各級荷載下端承力及其占總支盤力百分比：

1)每級荷載下各支盤端承力變化曲線見圖5。

由圖5可知，在試驗加載過程中，各支、盤端承力逐漸增長，盤底位移與支盤力緊密相關，由上至下逐漸發揮。具體變化有：a.盤的端承力較大；b.上盤端承力較大，上盤位移大引起了這一規律，引發了較大的端承力；c.上盤、下盤發揮端承力比中盤的端承力大，這是因為上盤、下盤處于細砂層、粉砂層中，單位面積盤底端阻力值高，中盤位于粉質粘土層中，單位面積盤底端阻力值低。

2)試驗荷載下各支盤的支撐力占總支盤力的比例變化曲線如圖6所示。

由圖6可知，試驗荷載較小時，靠近樁頂的支、盤貢獻的承載力百分比很大，遠離樁頂的支、盤貢獻的承載力百分比較低；隨著荷載的增加，支盤之間貢獻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定的比值。如極限荷載值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8.75%∶8.83%∶29.32%∶8.66%∶17.43%∶27.02%。

6 結語

1)興潮大道跨線橋SZ5最大加載為16 200 kN，總沉降53.68 mm，回彈率26.38%，達到了破壞性試驗的目的，當加載至16 200 kN，該級沉降達到上一級沉降的5倍，終止試驗，極限承載力取為14 850 kN，超出設計值10%；

2)興潮大道跨線橋SZ6(支盤樁)最大加載為20 900 kN，總沉降24.43 mm，回彈率43.63%，極限承載力取為20 900 kN，超出設計值10%；

3)本文系統的闡述了橋梁基樁現場施工中存在的問題，并提出了這些問題的避免方案；樁基承載作為樁基工程質量的重要指標，現場承載力測試在樁基工程中占據著重要位置，根據現場測試數據研究了橋梁樁身受力變化，驗證了樁身設計的合理性，研究成果可為類似橋梁樁基現場測試提供技術指導，具有重要的工程意義。