高樁碼頭試樁動載靜載對比分析

湯廣偉 中鐵廣州工程局集團港航工程有限公司

某工程雖然缺乏相鄰的沉樁經(jīng)驗，但技術(shù)人員在克服該地區(qū)深厚軟土的特殊地質(zhì)條件下，于沉樁作業(yè)前對樁基礎(chǔ)展開了靜載試樁試驗，并從該試驗中得出試樁的軸向靜壓承載具體數(shù)值，為后續(xù)沉樁作業(yè)中施工機械和方案的選擇提供了可靠的技術(shù)支撐。

1.工程概況

1.1 建設(shè)情況

此次靜載試樁試驗中，受工期及地質(zhì)條件等因素作用，技術(shù)人員只抽取碼頭中的1組樁基作為試樁的靜載試驗體，具體涵蓋預(yù)應(yīng)力鋼混空心管樁2根、錨樁6根以及基準樁2根，以上樁身尺寸均為700mm×700mm，而由于錨樁具備一定的特殊性，因此技術(shù)人員特選用工程樁作為錨樁以更好地展開試驗分析。

1.2 地質(zhì)條件

項目試樁區(qū)域分布較多的深厚軟土，經(jīng)過專業(yè)的勘察后可知，該地區(qū)的土體分布形式為自上而下的層狀且土質(zhì)均勻狀況良好，而深部區(qū)域的軟土主要以淤泥、粉質(zhì)粘土及部分粉砂構(gòu)成，雖為海陸交互沉積地段，但對試樁作業(yè)的影響作用并不是很大，也適合施工人員在此處展開靜載試樁試驗。

2.試樁荷載試驗方法分析

2.1 靜載荷試驗

開展試樁靜載試驗前要先完成試驗平臺的搭建工作，具體操作為：

（1）主梁搭建：整體采用型鋼以焊接的形式完成，并將牛腿支撐在錨樁的夾樁部位，以達到穩(wěn)固主梁的作用。此外，主、次梁所采用的工字鋼材質(zhì)型號要根據(jù)施工中的實際情況去選擇，并將厚度0.5m的木板以正方形的形式鋪設(shè)于次梁的上部段，以便加固。

（2）焊接：根據(jù)項目要求，試驗平臺的頂面高程以+0.5cm為標準時最佳，其次展開各部位的焊接工作，以確保平臺的小主梁和錨樁的夾樁部位及次粱之間的連接穩(wěn)固。焊接期間，還需注意鋪設(shè)好的方形木板與小次梁體及木板的相互綁扎，另外施工人員還需提前在平臺周邊安裝不≤1m的護欄用以保障焊接工作時的人員安全。

（3）設(shè)備材料：此次試樁靜載試驗所用設(shè)備為錨樁反力梁裝置，另外在荷載施加階段還需結(jié)合6OOt的千斤頂才可一起完成。荷載的曲線變化值要根據(jù)千斤頂?shù)膶嶋H率定壓力值來控制，并以基準梁為參照物利用50cm的傳感器對樁體的沉降情況做隨時的觀測和記錄。需注意的是試驗平臺搭建所用施工材料不可與試樁及基準樁有密切接觸，以確保材料的完整性，方可開展試樁的靜載試驗。

2.2 高應(yīng)變動力檢測

作為試樁荷載試驗中的一部分，高應(yīng)變動力試樁檢測具備一定的原理性。該項工作是借助重錘以沖擊樁頂?shù)姆绞胶米寴渡硐虏康耐馏w產(chǎn)生位移，用以改變樁身周邊土體的阻力和樁身端部的支撐力，并利用之前埋在樁身兩側(cè)的傳感器來接收樁體的應(yīng)力波信息，之后通過對該應(yīng)力波信息的分析結(jié)果繪制應(yīng)力與速度時程的曲線圖，以此來判定樁身的最終承載力。另外，樁身的豎向承載力也不容忽視，這就需要技術(shù)人員通過運用建立樁-土力學模型的方式，對操作中實際的應(yīng)力及速度以及在不同荷載情況下樁身的變動情況進行相互擬合，之后便可得出模型計算結(jié)果是否與實測結(jié)果相近，也得出樁身土體摩擦力與最初勘察資料的符合程度，以此對樁身質(zhì)量的合格程度加以分析與確認。

3.結(jié)果分析

3.1 靜載試驗結(jié)果分析

在開展試樁靜載荷試驗時，荷載的加載情況直接決定著數(shù)值變化的高低。就本次試驗中共加載10級，每級加荷情況在700kN左右，且加至7000kN時樁身頂部的沉降量直接上升了15.28mm，加載值也完全達到了初始的設(shè)計要求，并在隨后的分級卸載操作中，殘余沉降量只保持到了3.58mm左右，變化較為明顯。

當試樁的靜載荷試驗加載到7000kN時，沉降-荷載的曲線沒有超過相關(guān)規(guī)定中的極限承載力判定標準，由此可知本次試樁的最終承載力就是7000kN。而在不斷加荷的情況下，樁身頂部的沉降量也在隨著荷載等級的不同而浮動且變化較為明顯，所以也可知在加荷情況下，樁身的頂部的最終承載力是大于8400kN的。

3.2 高應(yīng)變動力檢測結(jié)果分析

該項結(jié)果的分析是借助試樁的2根方樁在沉樁時情況下展開的，沉樁操作中技術(shù)人員首先對試樁的方樁進行初打工作，待樁身穩(wěn)固半個月之后再次展開復打，以時間為基準結(jié)合CA5E法和波動方程擬合法對樁身的承載力予以數(shù)值分析，由此得出的兩根方樁承載力結(jié)果如下：（1）方樁1：初打承載力在4828kN左右，復打承載力在9356kN左右；（2）方樁2：初打承載力為4653kN，復打承載力為92588kN。

3.3 動靜荷載結(jié)果對比分析

由之前闡述的結(jié)果可得出試樁中的兩根方樁初打與復打的承載力恢復系數(shù)，具體分別是1.92和1.98。而上述的試樁靜載荷試驗也展現(xiàn)了方樁1的最大承載力超過7000kN，恢復系數(shù)大于1.46；方樁2的最終承載力大于8400kN的，恢復系數(shù)也在1.90以上。因此可知試樁中的靜載試驗對樁身的破壞程度幾乎為零，它的最終承載力數(shù)值明顯沒有高應(yīng)變動測值高，技術(shù)人員通過具體的對比分析后，決定將1.97作為該區(qū)域的樁身承載力恢復系數(shù)。

4.對比試驗中可能存在的問題

在具體的試樁荷載試驗中，由于技術(shù)人員的忽視和專業(yè)技能掌握的不嫻熟等，會出現(xiàn)以下幾種情況：

（1）蠕變地層的存在。與陸地施工相似，高樁碼頭的試樁工作也受限于地質(zhì)條件作用，在具體的試樁區(qū)域，由于部分土體存在蠕變的靈活特性，亦或持力層偏薄甚至伴有軟夾層，在此條件下展開加荷工作，短時間內(nèi)樁身尚可接受，時間一長便可發(fā)生破壞的現(xiàn)象?？梢娍焖偌雍稍囼灪蛣恿z測結(jié)果，都和慢速靜載試驗的結(jié)果存在一定的區(qū)別。

（2）部分樁身存在缺陷。該現(xiàn)象的發(fā)生幾率較為平常且多見于高應(yīng)變動力檢測當中，主要出現(xiàn)的形式為裂縫并存在于樁與樁的連接部位以及樁身的混凝土部位，裂縫尺寸大概在幾毫米上下不相等，具體以實際情況為準。而在試樁的靜載試驗中，樁身的混凝土強度較高時也會產(chǎn)生一定的裂縫，但該現(xiàn)象不會對樁身的豎向承載力造成太大的影響，反而借助該裂縫的力量，試驗后的樁身承載力也還是滿足最初的設(shè)計要求。另外，在樁身的底部由于管樁的預(yù)應(yīng)力操作而發(fā)生的擠土現(xiàn)象，更會直接導致樁身上浮，因此出現(xiàn)細縫，這不利于樁身的穩(wěn)固。

（3）灌注樁持力層薄。受限于土體及位置不同等因素作用，樁基與樁基的底部持力層強弱程度也不一。而對于持力層偏弱的灌注樁，往往會存在單擊貫入度大的超級現(xiàn)象，且樁底的速度曲線在同一方向進行反射時，其反射峰值也較寬，側(cè)阻力波和端阻力波的反射卻相對較弱，這就會造成實際情況與最初的勘察報告中資料不統(tǒng)一。對此技術(shù)人員要格外注意并采取一定的措施進行調(diào)整，以達到實際情況與設(shè)計要求相吻合的狀態(tài)，這樣才能為后續(xù)的沉樁作業(yè)提供可靠的支撐。

5.結(jié)束語

綜上所述，在水上開展高樁碼頭的試樁動靜載試驗并對此展開分析的困難程度不容小覷。本文全面分析了實例中的高樁碼頭試樁中的荷載試驗相關(guān)技術(shù)問題。通過分析指出，該過程中應(yīng)保證動靜荷載試驗的穩(wěn)定性及精準程度，并運用對比的方法對沉樁方案予以定制或調(diào)整，來確保高樁碼頭樁基礎(chǔ)施工的精準程度。此外對于所需的設(shè)備和儀器也需反復確認和檢查，主觀及客觀因素都兼顧，只有這樣才能最大程度保證試樁結(jié)果的精確程度，為后續(xù)的沉樁施工奠定良好的基礎(chǔ)。