樁基預埋荷載箱法靜荷載試驗的樁基施工工藝

0 前言

石馬河特大橋是杭州至蘭州高速公路重慶奉節(jié)境內跨越石馬河河床的一座特大橋 ,主橋為 106 m 2 ×200 m 106 m連續(xù)剛構 ,主墩 5#、6#、7#墩為20 根 Υ2。4 m群樁基礎 (摩擦樁 ), 承臺尺寸為19。4 m×24。4 m×4 m, 屬大體積混凝土(Concrete)。 5#墩位于巫山岸山腳處 ,設計樁長為 40 ～ 55 m不等;6#墩位于石馬河主河道 ,設計樁長為 45 ～ 66 m不等 ;7#墩位于奉節(jié)岸山坡,設計樁長為 40 m。根據(jù)地質補勘的情況 ,經(jīng)專家會議同意, 5#、7#墩采用挖孔樁施工 , 6#墩采用先挖后鉆的施工方法 。根據(jù)“每個主墩至少試樁一根 , 做單樁承載力靜載試驗”的設計要求, 因 6#墩樁基位于石馬河主河道, 試樁試驗的施工難度（difficulty)較大, 故本文重要介紹6#墩樁基采用預埋荷載箱法靜荷載試驗的樁基施工及荷載箱安裝的施工工藝 。

1 石馬河特大橋試樁的目的

1)確定典型工程地質條件下, 單樁豎向極限承載力及沉降規(guī)律 ,為驗證、優(yōu)化（optimalize）樁基設計提供有效數(shù)據(jù) 。

2)根據(jù)各級荷載作用下試樁主筋應力測試 ,計算單樁極限狀態(tài)樁側各土層摩阻力和樁端土反力 ,

為樁基設計提供參數(shù) 。

3)通過試樁 ,總結在典型土層條件下人工挖孔灌注樁基的設計施工方法和經(jīng)驗（experience), 為該地區(qū)今后樁基設計施工提供參考 。

2 試樁的施工方法

根據(jù)試樁要求 、樁位地質情況 ,試樁科研單位選擇 5#墩 13#樁、6#墩 8#樁 、7#墩 8#樁作為試樁 ,并以此調整試樁樁基施工的工藝和施工順序 。

1)試樁樁位地層分布及荷載箱、軟底層位置（position )示

2)荷載箱安裝工藝(主墩 6#墩)。8#樁試樁成孔后 ,因孔內水較深 ,故采用水下混凝土的澆筑方式澆筑節(jié)樁身混凝土 ,節(jié)樁身混凝土的鋼筋籠制作長度為 17。32 m, 考慮到水下混凝土施工時樁頂混凝土產生的浮碴 ,故節(jié)樁身混凝土的實際施工樁長為 18 m左右。鋼筋籠在鋼筋棚制作時按要求安裝鋼筋計 , 同時安裝好超聲波（是一種頻率高于20000赫茲的聲波）檢測管并運輸?shù)浆F(xiàn)場 , 采用吊車安放, 選取Υ50鋼管作為護管將鋼筋計的檢測線引出到樁口并保護好 。

　?、谲泬|施工 。石馬河特大橋主墩 6#墩采用的是先挖后鉆的施工方法 ,因樁位處卵石土覆蓋層達 35 m, 挖孔部分深度達 40 m(挖孔護壁嵌石 4 ～ 5 m)。其中, 6#墩 8#樁設計樁長為 45 m,為短樁, 故僅 8#樁全部采用挖孔樁施工方法, 8#樁節(jié)樁身 17。32 m, 樁身混凝土澆筑完成后 ,其樁頂高出其相鄰樁挖孔部分孔底 12 m左右。為確保 8#樁試樁施工有效進行, 故在其它相鄰樁成樁之前先完成試樁的全部樁身混凝土施工 ,待試樁節(jié)樁身混凝土強度達到?試樁樁位地層分布及荷載箱、軟底層位置示意設計值 (C30 )80%后 ,先利用相鄰樁孔作為降水井 ,抽干樁孔內積水 ,人工井下鑿除樁頂浮碴到軟墊層位置, 然后設置 80 mm厚細碎石層, 碎石層上抹一層平坦的水泥漿 。

　?、鄣诙?jié)鋼筋籠及荷載箱安裝。a)按設計長度要求制作好鋼筋籠并安裝好鋼筋計及超聲波檢測管。b)采用吊車下放鋼筋籠并在荷載箱安裝位置處臨時固定鋼筋籠 ,進行荷載箱與鋼筋籠的定位 ,基于 PDA的數(shù)字公路平臺事故信息采集系統(tǒng)的研究

3?眾所周知 ,野外工作任務繁重, 數(shù)據(jù)（data)處理量大,并且由于野外環(huán)境的特殊性, 一般的信息化工具難以應用,存在著各種各樣的問題, 比較突出的便是可攜帶性以及供電的問題 。本系統(tǒng)便是以此為大背景的。 PDA的網(wǎng)址導航功能使得工作人員在任何陌生的環(huán)境下找到目的地 ;PDA的拍照功能為圖象的采集提供了手段;PDA的網(wǎng)絡訪問功能使得數(shù)據(jù)的即時回發(fā)成為可能 。用 “L”型型鋼焊合固定。c)荷載箱焊接固定好后,采用氧割割斷鋼筋籠全部主筋僅保留 4根主筋 (用于鋼筋籠的安裝)及檢測管 ,然后按常規(guī)施工方法安裝 、接長鋼筋籠 ,鋼筋籠全部接長后 ,懸吊在軟墊層上。d)荷載箱 、鋼筋籠安裝好后 , 人工在孔底對接檢測管 ,并采用 Υ50鋼管作為護管 ,將鋼筋計的檢測線及荷載箱內千斤頂?shù)挠凸芤鲋翗犊诓⑦M行保護 。3)第二節(jié)樁身混凝土施工 。待鋼筋籠及荷載箱安裝好后, 即可進行第二節(jié)樁身混凝土施工 ,樁身混凝土采用導管進行混凝土施工。

　　①采用導管進行樁身混凝土施工;

　?、诨炷恋奶涠瓤刂圃?200 ～ 220 mm之間 ;

　　③提升導管時注意放慢起吊速度 ,同時采用人工轉動導管防止導管穿過荷載箱位置被卡住;

　?、?混凝土頂面澆筑至荷載箱位置時需放慢澆筑速度 ,同時進行人工振搗 。

4 試樁檢測結論及樁基檢測結果

1)試樁樁基混凝土完成后 28 d,即可進行檢測(檢查并測試)試驗, 其試驗結論 :

　?、偈R河特大橋試樁 5#-13#、6#-8#、7#-8#分別位于該橋的

　　5、6、7號主墩,屬工程試樁 ,實測得到的單樁極限 抗壓承載 力分別達到 了 48 960、48 880、32 020 kN。

　?、谠嚇?5#-13#、6#-8#、7#-8#的樁側土層側阻發(fā)揮值均位于荷載箱的上下附近樁段, 方向向下 (抗拔 )、向上 (抗壓 )的側阻極值分別達到了210、270、180和 210、310、230 kPa, 其它段樁側側阻還未發(fā)揮增長中,并逐步向樁頂及樁底方向減小 。

　?、墼嚇?6#-8#的樁側側阻具有明顯的應變軟化特性。

　?、茉嚇?5#-13#、6#-8#、7#-8#的承載力顯示得到充分發(fā)揮, 還具有一定的承載潛力 (樁端阻均未能有效發(fā)揮 )。試樁檢測試驗完成后即可進行壓漿處理, 通過向護管進行壓漿處理 ,因護管在試驗當中荷載箱位置被拉斷 ,故水泥漿可通過斷裂裂縫將斷裂的樁身混凝土壓實。壓漿 14 d后再進行超聲波檢測 ,樁基達到 Ⅰ類樁。

5結束語預埋荷載箱法在石馬河特大橋單樁承載力試驗過程中體現(xiàn)出了其快速方便 、測試結果準確等優(yōu)點。在今后的同類型樁基施工中, 推廣該方法有助于快速為樁基設計提供參數(shù)并能為驗證 、優(yōu)化樁基設計提供準確的數(shù)據(jù)。