潮汕環(huán)線高速項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

樁基被廣泛運用于工程建設之中，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]。樁基的使用在整個工程建設過程中起到至關重要的作用，它時刻關系著整個工程建設質(zhì)量，同時還影響著施工安全和進度[7-9]。樁基工程施工具有隱蔽性強的特點，樁基施工質(zhì)量直接關系到工程整體質(zhì)量，同時樁基施工過程一旦出現(xiàn)問題，后續(xù)很難再進行加固處理等補救措施；在樁基工程施工中，樁基承載特性被作為一項重要的評價指標，關系著樁基工程施工質(zhì)量好壞[10,11]，因此，實際工程施工過程中，應及時對樁基進行承載力測試，評價樁基的使用狀態(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)條件復雜，分布著較厚的軟基覆蓋層，設計樁長較長。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計及相關規(guī)范規(guī)定，必須在樁基施工前進行試樁試驗，本文對興潮大道跨橋的檢測情況及檢測成果進行描述。

3 測試方法與要求

3.1 豎向靜荷載測試

使用慢速維持荷載法進行加載試驗，加載使用堆重平臺反力裝置，堆重平臺采用預制混凝土塊制成，通過超高壓油泵帶動千斤頂對樁施加荷載，施加荷載值通過壓力計讀取，使用位移傳感器測量樁底沉降量，堆載試驗現(xiàn)場實施如圖1所示。

3.2 樁身內(nèi)力測試

根據(jù)本次試樁測試的目的，需要對樁身進行內(nèi)力測試，獲取樁基各土層側摩阻力、樁身軸力、樁端阻力變化情況。傳感器為振弦式鋼筋應力計，安裝于鋼筋籠主筋上。對于常規(guī)樁，分布在不同性質(zhì)土層的界面處，每個界面(包括標定界面)處均勻安裝4個鋼筋計，壓力盒位于鋼筋籠的底部；對于支盤樁，分布在“支”或“盤”上、下各25 cm處，每個橫斷面均勻安置2個鋼筋計，標定界面安裝4個鋼筋計，壓力盒安裝于鋼筋籠底部。

4 測試結果及分析

4.1 各試樁承載能力及位移測試結果

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%，實驗結果良好，當試驗荷載為15 620 kN時樁基沉降突然增加，極限承載力取為14 200 kN能夠符合設計要求；

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%，符合試驗開展目的，當試驗施加荷載12 510 kN時，沉降達到上一級荷載產(chǎn)生沉降的5倍，符合試驗結束的條件，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%，符合試驗開展目的，當試驗施加荷載為16 200 kN時，此荷載作用下沉降達到上一級荷載產(chǎn)生沉降的5倍，符合試驗結束的條件，極限承載力取為14 850 kN，超出設計要求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%，當施加荷載達到20 900 kN時，該級荷載產(chǎn)生的沉降為上一級荷載產(chǎn)生沉降的5倍，滿足終止試驗的條件，極限承載力取為19 000 kN，符合設計要求；

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，超出設計要求10%。

4.2 常規(guī)樁內(nèi)力測試結果與分析

SZ1試樁在每級試驗荷載下樁端阻力與樁端位移qp—sb曲線見圖2，由此看出，樁端阻力隨著樁端位移的增大不斷增大，當樁端位移達到一定程度后，樁端阻力增長緩慢。

SZ4試樁每級試驗荷載下樁端阻力與樁端位移qp—sb曲線見圖3，由此看出，樁端阻力與樁端位移呈現(xiàn)正相關，當樁端位移達到一定程度后，樁端阻力增長緩慢。

4.3 支盤樁內(nèi)力測試結果與分析

SZ3各支盤端承力及其分擔百分比：

1)每級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，這是因為上盤、下盤設置在細砂層、粉砂層中，單位面積盤底端阻力值高，中盤設置在粉質(zhì)粘土層，單位面積盤底端阻力值低。

2)每級荷載下各支盤分擔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А⒈P貢獻的承載力占總支盤力百分比較高，遠離樁頂?shù)闹?、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(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 結語

1)在常規(guī)樁現(xiàn)場承載力測試中發(fā)現(xiàn)：SZ1樁基最大承載力15 620 kN，該級荷載作用下產(chǎn)生的總沉降80.82 mm，卸荷回彈率為15.95%，符合試驗開展的目的，當試驗加載至15 620 kN時沉降急劇增大，樁基極限承載力取14 200 kN，滿足設計要求；SZ4樁基最大承載力為12 510 kN，該級荷載作用下產(chǎn)生的總沉降為40.01 mm，卸荷回彈率為25.62%，符合試驗開展的目的，當試驗加載至12 510 kN時，該級沉降達到上一級沉降的5倍，符合試驗終止條件，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%，當加載至20 900 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19 000 kN，滿足設計要求；

3)興潮大道跨線橋支盤樁試樁SZ3貢獻的支盤力在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(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)場測試方法，根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)分析了組成橋梁的兩種基礎樁，包括常規(guī)樁和支盤樁的樁身受力規(guī)律，驗證了樁身設計的合理性，研究成果可為類似橋梁樁基現(xiàn)場測試提供技術指導，具有重要的工程意義。