錫澄高速公路江陰高架橋鉆孔灌注樁靜載試驗_工程管理

1、錫澄高速公路江陰高架橋鉆孔灌注樁靜載試驗錫澄高速大路江陰高架橋為目前我省在建的最長的大路高架橋，通過兩組四板鉆孔灌注樁的靜載荷 試驗，單樁極限承載力均較設(shè)計提高30%以上，為優(yōu)化設(shè)計供應(yīng)了牢靠參數(shù)，從而節(jié)省了相當(dāng)可觀的投資。1概述1.1江陰高架橋簡介錫澄高速大路江陰高架橋位于江陰市區(qū)東側(cè)，北接長江大橋，向南跨越澄江路，濱江路、人民東路、澄張大路等4條主干線，全長3982.23m，是我省目前最長的大路高架橋，橋?qū)?×16.25m，雙向6車道，設(shè)計時速100km/h，設(shè)計荷載：汽-超20、掛-120，155跨，1860根鉆孔灌注樁(半幅橋單個橋墩承臺下6根鉆孔樁)。1.2樁樁位、工程地質(zhì)

2、狀況依據(jù)江陰高架橋橋位處工程地質(zhì)簡單多變的特點，選取141#墩、29#墩兩處作試樁。這兩處樁位的工程地質(zhì)士層包括了全線的他質(zhì)土層，有很好的代表性。1.3試驗樁設(shè)計及施工狀況(見表1)141#墩1號、2號試樁設(shè)計樁長為40.8#;29#墩3號、4號試樁設(shè)計樁長為36.1m，設(shè)計樁徑均為100cm，試樁砼設(shè)計強度等級為C25級，與工程樁設(shè)計相同。單根試樁設(shè)計加載量為1200t，單根錨樁的設(shè)計抗拔力為1.25×2000KN，拉力全部由鋼筋擔(dān)當(dāng)，砼不承受拉力，驗算最大裂縫開裂寬度不超過0.25mm。2單樁豎向抗壓靜載荷試驗2.1試臉方法試驗采納“六錨一”錨樁反力梁法。2.2加、卸載等級、穩(wěn)定

3、標(biāo)準(zhǔn)及卸載條件2.2.1加載分級依據(jù)試樁樁位工程地質(zhì)勘探資料，樁基礎(chǔ)的設(shè)計資料以及有關(guān)規(guī)范，分析估算承裁力后按911級加載。2.2.2測讀樁頂沉降量的間隔時間每級加載后，隔5、10、15、15、15min測讀一次，累計1h后，每隔30min測讀一次。2.2.3沉降相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)每級荷載作用下，樁頂沉降量在每h內(nèi)小于0.1mm，并連續(xù)消失兩次，且每級荷載維持對間不少于2h，即視為穩(wěn)定，可加下一級荷載。2.2.4終止加載條件依據(jù)JGJ94-94規(guī)范之規(guī)定，只要滿意下述條件之一即可終止加載：(1)某級荷載的沉降增量大于前級等量荷載沉降增量的5倍;(2)某級荷載的沉降增量大于前級等復(fù)荷載沉降增量的2倍，

4、且24h沉降仍不穩(wěn)定;(3)己達到錨樁的最大抗拔力。2.2.5卸載對測的規(guī)定每級卸載值為加載值的2倍，卸載后隔15min讀一次，讀兩次后，隔0.5h再讀次，即可卸下一級紙荷載，全部卸載后，隔34h再讀次。2.2.6錨樁上拔量標(biāo)準(zhǔn)試驗的錨樁將作為工程樁使用，其樁土體系的承載力特征等因素不得破壞，本次試驗錨樁最大上撥量掌握在5mm以內(nèi)。2.3測試結(jié)果與分析2.3.1測試結(jié)果依據(jù)試驗所測荷載P與沉降值S及試驗記錄的時間T和對應(yīng)的沉降位移S，用計算機繪制成PS曲線，SLG(P)(kN)曲線和SLG(t)曲線。因4根試樁曲線均力陡降型，現(xiàn)摘錄4號試樁成果曲線。2.3.2成果分析(1)4號試樁極限承載力的

5、確定：最大加載值：13000k樁頂最大豎向位移值：80.04mm卸載后殘余沉降量：71.81mm，占總沉降量的89.7%。殘余沉降量較大，其樁土體系已達破壞狀態(tài)，卸載后樁頂回彈值：8.23mm，占總沉降量的10.3%。觀測歷時：92.5h。依據(jù)“94-94”規(guī)程終止加載條件，第11級荷載12000kN，沉降增量S11/S102，且經(jīng)24h沉降仍不穩(wěn)定，依據(jù)終止加載條件之(2)條規(guī)定、應(yīng)當(dāng)結(jié)束加載，但是加該級荷載對的總沉降量尚小，又加一級荷載以便進一步觀看樁內(nèi)各截面的應(yīng)力和樁底反力變化狀況。依據(jù)PS曲線或Slg(P)曲線顯著陡降來確定極限承載力當(dāng)4號試樁在加載至11000kN后，PS曲線 上消失

6、明顯下彎、及Slg(P)曲線消失明顯的拐點、曲線陡降，確定極限承舉載力為11000kN。依據(jù)樁頂下沉隨時間進展的規(guī)律當(dāng)4號試樁在加載至12000kN時，Slg(t)曲線的尾部消失明顯轉(zhuǎn)折，存在下彎段特征，取該級荷載的前一級荷載11000kN為該樁的單樁極限承載力。(2)極限摩阻力、極限端承力的椎算利用Slg(P)圖，可以從極限承載力里將極限摩阻力和極限端承力分開，詳細(xì)作法是將以極限荷載為起點的直線段延長與橫坐標(biāo)相交，其交點與坐標(biāo)原點間的荷載值即為極限摩阻力、剩余部分為極限端承力。用兒何方法得到推算方程：fu=(Pu/Pmax)×Pu=1/(Smax/Su-1)式中：fu為樁的極限摩阻

7、力;Pu為樁的極限承載力;Pmax為樁的破壞荷載;Smax為樁的總沉降量;Su為樁的極限承載力對應(yīng)的沉降量。2.3.3結(jié)論依據(jù)兩組對比試驗結(jié)果繪制出的PS、Slg(P)以及Slg(t)曲線，兩組試驗樁的極限承載力取值建議如表2。3試樁應(yīng)力測試3.1試驗?zāi)康脑谠嚇兜募?、卸載過程當(dāng)中，對樁身軸力進行連續(xù)動態(tài)測試，目的在于分析樁一土系統(tǒng)樁側(cè)阻力、樁尖瓜力的發(fā)揮請況及進展過程，同時利用樁頂位移觀測資料、試塊抗壓資料及應(yīng)力測試結(jié)果對試樁的各截面前位移進展進行分析。3.2數(shù)據(jù)處理3.2.1基本原理鋼筋計的直接測讀量為振弦的頻率值f，單位Hz，按下式即可轉(zhuǎn)換成鋼筋計的應(yīng)力gigi=(f-f1)*A式中：gi

8、測讀的鋼筋應(yīng)力(MPa)f一測讀的鋼筋計頻率值(Hz)f1工作初頻，單位Hz;A為鋼筋計的率定參數(shù)。事實上由于部分鋼筋計率走參數(shù)A，在不同的荷載等級下有少許偏差，可采納分段內(nèi)插的方法求取gi，以保證測試精度。當(dāng)現(xiàn)場測試出鋼筋計應(yīng)力gi后，鋼筋的測試應(yīng)變g可由下式計算：式中鋼筋計的彈性模量為Eg=2.1×105MPa，鋼筋砼的彈性模量Eght=Eh+(Eg-Eh)*式中：Eh混凝土的抗壓彈性模量(MPa);Eght第i個截面鋼筋砼的抗壓模量(MPa)。因此，樁柱體任一測試截面Ai的軸力計算可用下式，即Ni=ghi*A4t當(dāng)軸力已知時，可利用簡潔的靜力平衡原理推出側(cè)壁摩阻力的大小，Ni+

9、1-Ni-Fi=0樁端反力計算可采納下式：G=Ni-*R*L0*i式中G為樁端反力，在這里i=1表示Ni為樁柱體第一測試斷面處的軸力。樁柱體各測試斷面的沉降位移按下式計算：其中：n是試樁的測試斷面，在這里n=10;Si為第i個測試斷面的沉降推算值(mm);St為樁頂沉降，由位移計測出(mm)。3.2.2數(shù)值處理經(jīng)過一系列簡單的數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)處理后得到了試樁斷面軸力圖、摩阻力圖以及斷面沉降圖。3.3成累分析(1)1號、2號、3號及4號試樁側(cè)阻力及樁端土反力見表3。單位：KN 表3樁位141#墩29#墩試樁號1號試樁2號試樁3號試樁4號試樁代表符fuRufuRufuRufuRu承載力(KN)855

10、924176973031057842210143857比例%973964964928從表中實測數(shù)據(jù)可以看出，摩擦樁前樁端反力所占比例微小，遠未達到依據(jù)橋規(guī)設(shè)計的樁尖承載力。(2)實測數(shù)據(jù)顯示，樁側(cè)庫摩力大小與勘察報告供應(yīng)的參數(shù)值及根 據(jù)規(guī)范和土層分類、物理性質(zhì)有出的測阻力不盡相同，主要表現(xiàn)力：樁柱體上部(約15m以內(nèi))，各土層的極限摩阻力試驗測試值與地勘報告值及規(guī)范值基本吻合;樁柱體中下部，各上層的極限摩阻力試驗測試值較地勘報告值及規(guī)范值偏大，約大1520%;樁柱體底部，側(cè)阻力測試值與地勘報告值及規(guī)范值基本吻合;個別測區(qū)(分布在中下部)，側(cè)阻力測試信明顯高于地勘報告值及規(guī)范值。下同位置土層的側(cè)

11、阻力發(fā)揮與樁頂沉降之間的關(guān)系是上部土層側(cè)限力發(fā)揮僅需較小的樁頂沉降，一般樁頂沉降在57mm時，側(cè)阻力已充分發(fā)揮;而中下部側(cè)阻力則隨樁頂沉降是不斷增加的趨勢;樁端的側(cè)阻力好像在極限狀態(tài)下，仍未充分發(fā)揮。(3)樁端反力的測試值明顯偏低，鉆孔灌注樁在使用階段工作狀態(tài)下樁頂沉降很小，一般在23mm左右，砼處于彈性壓縮階段，而端阻力的完全發(fā)揮需要重大柱頂沉降，一般結(jié)構(gòu)是不容許這樣大的沉降。在這里就端部反力不能發(fā)揮的緣由作如下分析：本次試驗的樁瘦長比均較大、141#墩L/D=40.8，而29#墩L/D=36.1，這樣大的瘦長比，對端阻力的發(fā)揮是有影響的。端部反力的發(fā)揮除了與該土層的性質(zhì)有關(guān)外，鉆孔后的沉淀層厚度(虛土厚度)對端反力的發(fā)揮也有較大的影響，本次試驗的兩個樁位，樁尖持力層十的性質(zhì)是接近的，但141#墩的端反力明顯小于29#墩，而29#墩4號試樁施工采納了反循環(huán)鉆機，沉淀層厚度較菏，其端阻力在極限狀態(tài)對，比3號試樁大了一倍。由此可見，采納反循環(huán)施工工藝對掌握沉淀層厚度，提高樁的端阻力是非常有利的。(4)從樁頂及各測試斷面沉降資料可明顯看出，樁柱體的彈性壓縮變形盤較小，各截面的沉降特征主要力樁土體系間的相對滑動。4幾點思索(1)樁基礎(chǔ)作為承重結(jié)構(gòu)，在大路橋梁上應(yīng)用特別廣泛，其理論日趨成熟，但長細(xì)比30的瘦長樁，長細(xì)比