錫澄高速公路江陰高架橋鉆孔灌注樁靜載試驗(yàn)_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(yàn)錫澄高速大路江陰高架橋?yàn)槟壳拔沂≡诮ǖ淖铋L(zhǎng)的大路高架橋，通過兩組四板鉆孔灌注樁的靜載荷 試驗(yàn)，單樁極限承載力均較設(shè)計(jì)提高30%以上，為優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(zhǎng)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(zhǎng)3982.23m，是我省目前最長(zhǎng)的大路高架橋，橋?qū)?×16.25m，雙向6車道，設(shè)計(jì)時(shí)速100km/h，設(shè)計(jì)荷載：汽-超20、掛-120，155跨，1860根鉆孔灌注樁(半幅橋單個(gè)橋墩承臺(tái)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(jiǎn)單多變的特點(diǎn)，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(yàn)樁設(shè)計(jì)及施工狀況(見表1)141#墩1號(hào)、2號(hào)試樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為40.8#;29#墩3號(hào)、4號(hào)試樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為36.1m，設(shè)計(jì)樁徑均為100cm，試樁砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25級(jí)，與工程樁設(shè)計(jì)相同。單根試樁設(shè)計(jì)加載量為1200t，單根錨樁的設(shè)計(jì)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(yàn)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(yàn)2.1試臉方法試驗(yàn)采納“六錨一”錨樁反力梁法。2.2加、卸載等級(jí)、穩(wěn)定

3、標(biāo)準(zhǔn)及卸載條件2.2.1加載分級(jí)依據(jù)試樁樁位工程地質(zhì)勘探資料，樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)資料以及有關(guān)規(guī)范，分析估算承裁力后按911級(jí)加載。2.2.2測(cè)讀樁頂沉降量的間隔時(shí)間每級(jí)加載后，隔5、10、15、15、15min測(cè)讀一次，累計(jì)1h后，每隔30min測(cè)讀一次。2.2.3沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)每級(jí)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(jí)荷載維持對(duì)間不少于2h，即視為穩(wěn)定，可加下一級(jí)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(jí)荷載的沉降增量大于前級(jí)等量荷載沉降增量的5倍;(2)某級(jí)荷載的沉降增量大于前級(jí)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(dá)到錨樁的最大抗拔力。2.2.5卸載對(duì)測(cè)的規(guī)定每級(jí)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(jí)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(yàn)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(yàn)錨樁最大上撥量掌握在5mm以內(nèi)。2.3測(cè)試結(jié)果與分析2.3.1測(cè)試結(jié)果依據(jù)試驗(yàn)所測(cè)荷載P與沉降值S及試驗(yàn)記錄的時(shí)間T和對(duì)應(yīng)的沉降位移S，用計(jì)算機(jī)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(hào)試樁成果曲線。2.3.2成果分析(1)4號(hào)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(dá)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(cè)歷時(shí)：92.5h。依據(jù)“94-94”規(guī)程終止加載條件，第11級(jí)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(jí)荷載對(duì)的總沉降量尚小，又加一級(jí)荷載以便進(jìn)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(lái)確定極限承載力當(dāng)4號(hào)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(diǎn)、曲線陡降，確定極限承舉載力為11000kN。依據(jù)樁頂下沉隨時(shí)間進(jìn)展的規(guī)律當(dāng)4號(hào)試樁在加載至12000kN時(shí)，Slg(t)曲線的尾部消失明顯轉(zhuǎn)折，存在下彎段特征，取該級(jí)荷載的前一級(jí)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(diǎn)的直線段延長(zhǎng)與橫坐標(biāo)相交，其交點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)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(duì)應(yīng)的沉降量。2.3.3結(jié)論依據(jù)兩組對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果繪制出的PS、Slg(P)以及Slg(t)曲線，兩組試驗(yàn)樁的極限承載力取值建議如表2。3試樁應(yīng)力測(cè)試3.1試驗(yàn)?zāi)康脑谠嚇兜募?、卸載過程當(dāng)中，對(duì)樁身軸力進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)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(qǐng)況及進(jìn)展過程，同時(shí)利用樁頂位移觀測(cè)資料、試塊抗壓資料及應(yīng)力測(cè)試結(jié)果對(duì)試樁的各截面前位移進(jìn)展進(jìn)行分析。3.2數(shù)據(jù)處理3.2.1基本原理鋼筋計(jì)的直接測(cè)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(jì)的應(yīng)力gigi=(f-f1)*A式中：gi

8、測(cè)讀的鋼筋應(yīng)力(MPa)f一測(cè)讀的鋼筋計(jì)頻率值(Hz)f1工作初頻，單位Hz;A為鋼筋計(jì)的率定參數(shù)。事實(shí)上由于部分鋼筋計(jì)率走參數(shù)A，在不同的荷載等級(jí)下有少許偏差，可采納分段內(nèi)插的方法求取gi，以保證測(cè)試精度。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試出鋼筋計(jì)應(yīng)力gi后，鋼筋的測(cè)試應(yīng)變g可由下式計(jì)算：式中鋼筋計(jì)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(gè)截面鋼筋砼的抗壓模量(MPa)。因此，樁柱體任一測(cè)試截面Ai的軸力計(jì)算可用下式，即Ni=ghi*A4t當(dāng)軸力已知時(shí)，可利用簡(jiǎn)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(jì)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(cè)試斷面處的軸力。樁柱體各測(cè)試斷面的沉降位移按下式計(jì)算：其中：n是試樁的測(cè)試斷面，在這里n=10;Si為第i個(gè)測(cè)試斷面的沉降推算值(mm);St為樁頂沉降，由位移計(jì)測(cè)出(mm)。3.2.2數(shù)值處理經(jīng)過一系列簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)計(jì)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(hào)、2號(hào)、3號(hào)及4號(hào)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(hào)1號(hào)試樁2號(hào)試樁3號(hào)試樁4號(hào)試樁代表符fuRufuRufuRufuRu承載力(KN)855

10、924176973031057842210143857比例%973964964928從表中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，摩擦樁前樁端反力所占比例微小，遠(yuǎn)未達(dá)到依據(jù)橋規(guī)設(shè)計(jì)的樁尖承載力。(2)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，樁側(cè)庫(kù)摩力大小與勘察報(bào)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(cè)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(yàn)測(cè)試值與地勘報(bào)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(yàn)測(cè)試值較地勘報(bào)告值及規(guī)范值偏大，約大1520%;樁柱體底部，側(cè)阻力測(cè)試值與地勘報(bào)告值及規(guī)范值基本吻合;個(gè)別測(cè)區(qū)(分布在中下部)，側(cè)阻力測(cè)試信明顯高于地勘報(bào)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(shí)，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(shì);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(cè)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(yàn)的樁瘦長(zhǎng)比均較大、141#墩L/D=40.8，而29#墩L/D=36.1，這樣大的瘦長(zhǎng)比，對(duì)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(duì)端反力的發(fā)揮也有較大的影響，本次試驗(yàn)的兩個(gè)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(hào)試樁施工采納了反循環(huán)鉆機(jī)，沉淀層厚度較菏，其端阻力在極限狀態(tài)對(duì)，比3號(hào)試樁大了一倍。由此可見，采納反循環(huán)施工工藝對(duì)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(cè)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(duì)滑動(dòng)。4幾點(diǎn)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(zhǎng)細(xì)比30的瘦長(zhǎng)樁，長(zhǎng)細(xì)比