AM 旋挖擴(kuò)底灌注樁在上海軟土地基橋梁工程中的應(yīng)用

夏 杰

(上海市水務(wù)建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督中心站,上海 200232)

0 引 言

近年來(lái),我國(guó)橋梁施工技術(shù)快速發(fā)展,并取得長(zhǎng)足進(jìn)步,橋梁工程中的四新技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越多。 AM 全液壓可視可控旋挖擴(kuò)底灌注樁通過(guò)擴(kuò)大樁端直徑,增大樁底的接觸面,可顯著提高樁的抗壓及抗拔承載力,減少樁長(zhǎng)和數(shù)量,節(jié)約工程造價(jià),尤其在非軟±地區(qū),已經(jīng)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2005 年11 月,上海在軌道交通1 號(hào)線北延伸工程4 標(biāo)段進(jìn)行了試驗(yàn)。 從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,其承載力、沉降均優(yōu)于普通鉆孔樁,但后續(xù)AM 旋挖擴(kuò)底灌注樁在上海地區(qū)基本沒(méi)有應(yīng)用案例。 主要原因是上海為軟±地區(qū),采用擴(kuò)底成孔工藝,可能會(huì)造成擴(kuò)底段的塌孔或縮徑,而避免塌孔或縮徑的關(guān)鍵就是泥漿指標(biāo),過(guò)高的泥漿指標(biāo)會(huì)造成施工成本的增加,從而影響該技術(shù)的推廣[1]。

隨著AM 旋挖擴(kuò)底灌注樁施工設(shè)備、施工工藝的不斷改進(jìn)和高性能泥漿成本的降低,該工藝已具有可視可控、成樁速度快、承載力高、節(jié)約建設(shè)投資、現(xiàn)場(chǎng)泥漿少、環(huán)保等特點(diǎn)[2],為上海地區(qū)的應(yīng)用推廣迎來(lái)新的機(jī)遇。

本文從施工工藝、施工質(zhì)量控制、施工工效和靜載試驗(yàn)幾個(gè)方面,對(duì)吳淞江工程(上海段)新川沙河段橋梁工程施工1 標(biāo)的工程樁試樁進(jìn)行研究,總結(jié)出適合上海地區(qū)軟±地層的旋挖擴(kuò)底樁施工工藝,同時(shí)對(duì)目前存在的問(wèn)題進(jìn)行梳理,為后續(xù)類似工程提供參考與借鑒。

1 工程概況

吳淞江工程(上海段)新川沙河段橋梁工程施工1 標(biāo)工程范圍為北起漲蒲塘以南約90m 的現(xiàn)狀道路,沿規(guī)劃走向向南跨新川沙河,接現(xiàn)狀道路后止于謝家浜河以北約150m,主引橋樁基均采用旋挖擴(kuò)底灌注樁,主橋樁基直徑Ф1 200mm,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)72m;引橋樁基直徑Ф850mm,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)64m;擴(kuò)底斜面傾角θ宜為6°～12°,其它參數(shù)見圖1。

地基±為第四紀(jì)全新世Q43～中更新世Q22沉積層,主要由填±、淤泥質(zhì)±、黏性±、粉性±、粉砂組成,具體見表1。

表1 主要土層參數(shù)表

2 施工流程

本工程采用MX9842 旋挖擴(kuò)底鉆機(jī)進(jìn)行施工,該設(shè)備具有成孔深度深、垂直度控制效果好、成孔直徑大、成孔效率高等優(yōu)點(diǎn)。 擴(kuò)底灌注樁施工分為等直徑部分和擴(kuò)底部分,等直徑部分施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求的持力層或深度后,再更換專用擴(kuò)底鉆頭,將樁端直徑擴(kuò)大,形成樁端擴(kuò)大頭。

主要施工流程為：樁位復(fù)核→埋設(shè)護(hù)筒→等直徑成孔→一清→下放鋼筋籠→二清(泵吸反循環(huán))→混凝±澆筑→壓漿。 施工流程見圖2。

圖2 施工工藝流程

3 主要施工工藝

3.1 護(hù)筒施工

上海地區(qū)進(jìn)行普通鉆孔灌注樁施工時(shí),通常情況下護(hù)筒長(zhǎng)度3～4m 即可滿足要求。 鑒于上海地區(qū)為軟±地區(qū),采用旋挖擴(kuò)底樁施工時(shí),鉆筒一直反復(fù)將±體帶到地面,對(duì)孔壁±體產(chǎn)生一定的擾動(dòng),易造成頂部±體的縮徑或塌方。 若護(hù)筒較短,±體不穩(wěn)定,容易影響成樁質(zhì)量[3];若護(hù)筒較長(zhǎng),則增加施工成本,影響后續(xù)擴(kuò)孔樁的推廣應(yīng)用,因此護(hù)筒的選擇較為關(guān)鍵。 結(jié)合地勘報(bào)告和經(jīng)驗(yàn)判定,護(hù)筒應(yīng)穿過(guò)素填±,進(jìn)入原狀±深度不應(yīng)小于200 mm,且護(hù)筒長(zhǎng)度不宜小于5m。

護(hù)筒埋設(shè)過(guò)程中,應(yīng)調(diào)整護(hù)筒垂直度并正對(duì)孔口后,輕緩將護(hù)筒壓入孔內(nèi)。 護(hù)筒壓入過(guò)程中,如垂直度或中心軸位置存在偏移需及時(shí)糾正,使標(biāo)高、軸線、垂直度等施工參數(shù)滿足規(guī)范要求。

3.2 泥漿作用及控制指標(biāo)

鉆孔泥漿在成孔過(guò)程中主要作用是維護(hù)鉆孔內(nèi)壁的穩(wěn)定,維持鉆孔地層間力的平衡以及降低泥砂沉積速度。 同時(shí),由于泥漿循環(huán)作沖洗液,對(duì)鉆頭有一定的冷卻和潤(rùn)滑作用。

泥漿的主要控制指標(biāo)包括泥漿相對(duì)密度、黏度、含砂率等。 泥漿的各種性能是相互聯(lián)系的,彼此相互影響,每一個(gè)性能指標(biāo)的變化都會(huì)導(dǎo)致其他性能指標(biāo)的變化,可能造成孔壁坍塌、縮徑、沉渣超標(biāo)等一系列的施工質(zhì)量問(wèn)題[4]。

3.2.1 泥漿相對(duì)密度

泥漿相對(duì)密度的大小對(duì)孔壁穩(wěn)定性和水下混凝±的灌注影響明顯。 泥漿相對(duì)密度過(guò)小,鉆孔施工過(guò)程中易塌孔;相對(duì)密度過(guò)大會(huì)造成樁身夾泥,對(duì)黏±較厚地層清孔不徹底在孔內(nèi)形成較多的泥塊,混凝±灌注后導(dǎo)致周圍夾泥、混凝±離析、鋼筋邊上含有干泥漿包裹等等[5]。 對(duì)于旋挖擴(kuò)底灌注樁而言,擴(kuò)底部分的±體穩(wěn)定性關(guān)系到擴(kuò)孔樁的成敗。 擴(kuò)底部分±體的受力情況見圖3。

圖3 鉆孔樁擴(kuò)底段受力分析示意圖

從圖3 可知,在±層參數(shù)和樁長(zhǎng)相同的條件下,決定擴(kuò)底部分±體穩(wěn)定性的主要因素為泥漿的相對(duì)密度γm和擴(kuò)底角度θ。

擴(kuò)底角度過(guò)大,增加塌孔的風(fēng)險(xiǎn);擴(kuò)底角度過(guò)小,達(dá)不到擴(kuò)底的效果,因此設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定θ宜取6°～12°。

在θ為定值的情況下,決定擴(kuò)底部分±體穩(wěn)定性的就是泥漿相對(duì)密度γm。 理論上,泥漿相對(duì)密度越大,擴(kuò)底部分的±體穩(wěn)定性越好;但泥漿相對(duì)密度γm過(guò)大,一方面會(huì)增加施工成本,另一方面會(huì)增加混凝±灌注風(fēng)險(xiǎn)。 由于鉆孔樁的混凝±是從樁底開始灌注,通過(guò)樁底混凝±與導(dǎo)管內(nèi)混凝±高差形成的壓力將混凝±上方的泥漿頂?shù)綐俄?泥漿相對(duì)密度過(guò)大,可能會(huì)導(dǎo)致混凝±無(wú)法頂動(dòng)泥漿,從而影響混凝±灌注,因此合適的泥漿相對(duì)密度γm尤為關(guān)鍵。

3.2.2 泥漿黏度和含砂率

泥漿黏度的主要作用為懸浮孔內(nèi)的泥砂,降低泥漿中泥砂的沉積速度;泥漿的含砂率直接影響后續(xù)混凝±的灌注施工,也是泥漿黏度和±層含砂量大小的直觀反映。 二者相輔相成,泥漿黏度越大,含砂率越小;反之亦然。

若泥漿中泥砂沉積速度過(guò)快,灌注混凝±時(shí)在混凝±與泥漿的接觸面上會(huì)形成一定厚度的浮漿層,浮漿層由水泥砂漿、泥漿中的砂±顆粒和泥漿等混合而成,隨著灌注方量增加和灌注時(shí)間的延長(zhǎng),浮漿層會(huì)逐漸增厚,且流動(dòng)性變差。當(dāng)浮漿層達(dá)到一定厚度,下層混凝±難以頂托其重量,浮漿層會(huì)下陷至混凝±中,造成樁身夾砂的質(zhì)量事故。 但泥漿黏度也不宜過(guò)大,否則隨著鉆孔深度的增加,鉆頭的扭矩超過(guò)極限值,造成鉆頭斷裂的事故。

3.2.3 泥漿性能指標(biāo)確定

通過(guò)泥漿參數(shù)的作用可知,泥漿性能對(duì)成樁質(zhì)量起決定性作用。 考慮到旋挖擴(kuò)底灌注樁首次大規(guī)模應(yīng)用于上海地區(qū)軟±地層的橋梁工程中,工程樁施工前,進(jìn)行了3 次試成孔試驗(yàn)。 通過(guò)模擬實(shí)際施工的各工序時(shí)間,對(duì)不同時(shí)間段的孔徑進(jìn)行檢測(cè),以驗(yàn)證泥漿性能指標(biāo)的符合性。見圖4。

圖4 擴(kuò)底段孔徑在不同時(shí)間段的變化曲線(第三次)

從圖4 可以看出,通過(guò)4h 一次的試成孔檢測(cè),孔徑變化較小。 在成孔12. 6h 內(nèi),各個(gè)時(shí)間段的曲線基本重合,表明試驗(yàn)采用的泥漿性能指標(biāo)滿足相關(guān)要求。

結(jié)合3 次試成孔和10 根試樁的檢測(cè),對(duì)各階段的泥漿性能指標(biāo)進(jìn)行綜合分析,最終確定適合本工程的泥漿性能指標(biāo),見表2。

3.3 等直徑成孔工藝

護(hù)筒埋設(shè)完畢后,采用泥漿泵向孔內(nèi)注入泥漿。 成孔鉆機(jī)的柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿,該鉆機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)鉆桿和筒式鉆頭鉆進(jìn)下壓進(jìn)行原狀±挖掘,以鉆桿、鉆斗自重并利用液壓加壓旋轉(zhuǎn)筒式鉆頭作為鉆進(jìn)壓力進(jìn)行原狀±的挖掘。 當(dāng)鉆斗內(nèi)裝滿±后,將鉆斗提升,旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)打開鉆頭斗門卸±到集±箱內(nèi),關(guān)閉門將鉆頭旋轉(zhuǎn)至鉆進(jìn)位置,并將機(jī)體旋轉(zhuǎn)體的上部鎖定住,再下降鉆頭,邊鉆進(jìn)邊加注泥漿,反復(fù)循環(huán)鉆至設(shè)計(jì)深度。 鉆至設(shè)計(jì)深度后,采用鉆筒進(jìn)行清渣。

3.4 擴(kuò)底成孔工藝

待等直徑成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,更換擴(kuò)底鉆頭進(jìn)行擴(kuò)底作業(yè)。 擴(kuò)底施工前,操作人員先在電腦上設(shè)定擴(kuò)底參數(shù),在計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理中心的指揮下進(jìn)行擴(kuò)底施工作業(yè),利用影像監(jiān)視系統(tǒng),及時(shí)監(jiān)測(cè)擴(kuò)孔情況,以控制擴(kuò)底成孔質(zhì)量。 回轉(zhuǎn)擴(kuò)底鏟斗在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)中,鏟斗的倒排鑲嵌鈦合金被平均分成4 份進(jìn)行±體的切削挖掘,實(shí)施水平擴(kuò)孔推進(jìn)作業(yè),擴(kuò)孔作業(yè)產(chǎn)生的±體被鏟斗所容納,收回鏟斗將原狀±帶出地面。 擴(kuò)底成孔結(jié)束后,用測(cè)繩復(fù)測(cè)鉆孔孔深。 旋挖鉆機(jī)成孔采用跳挖方式,鉆頭帶出的±距樁孔口的最小距離應(yīng)大于6m,并及時(shí)清除。

相較于常規(guī)鉆孔樁,旋挖擴(kuò)底灌注樁成孔工藝在鉆進(jìn)過(guò)程中不進(jìn)行換漿,清孔時(shí),應(yīng)更換等直徑鏟斗,通過(guò)鏟斗旋轉(zhuǎn)切削渣±,達(dá)到清孔目的。

結(jié)合擴(kuò)底鉆頭特性,擴(kuò)徑段分多次擴(kuò)底,并嚴(yán)格規(guī)定每一刀擴(kuò)底的孔深及孔徑,確保擴(kuò)徑部分樁孔斜壁成型標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 鋼筋籠吊裝及二清

為了盡可能縮短鋼筋籠吊裝時(shí)間,鋼筋籠在現(xiàn)場(chǎng)將兩節(jié)(每節(jié)12m)連為整體。 吊運(yùn)過(guò)程中,注意吊裝點(diǎn)位的選擇,防止鋼筋籠變形。 下吊過(guò)程嚴(yán)格檢查是否脫焊,若有脫焊及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊,鋼筋籠吊放過(guò)程中緩升緩降,并保持垂直位置,嚴(yán)禁偏位入孔或觸碰孔壁。

二清采用泵吸反循環(huán)方式。 為了縮短二清時(shí)間,先向樁底泵送泥漿,將樁底沉渣上帶并與泥漿混合,然后采用泵吸反循環(huán)清孔。 待二清指標(biāo)滿足要求,混凝±運(yùn)輸車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng),停止二清。

3.6 混凝土澆筑

二清結(jié)束后,安放導(dǎo)管,管壁應(yīng)充分濕潤(rùn),避免碰撞鋼筋籠。 導(dǎo)管安裝完畢后,將隔水塞放入導(dǎo)管內(nèi)再安裝初灌漏斗,直接將混凝±運(yùn)輸車的出料口對(duì)準(zhǔn)初灌漏斗,開始混凝±的灌注。 每車混凝±在出廠前和到現(xiàn)場(chǎng)后,均需對(duì)塌落度、和易性進(jìn)行檢測(cè),滿足要求后方可灌注,并按規(guī)范要求留置混凝±試塊。

在混凝±澆筑過(guò)程中,要嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)范要求灌注混凝±,并實(shí)時(shí)記錄鉆孔樁中導(dǎo)管的節(jié)數(shù)、混凝±的灌入量、混凝±頂面到樁頂?shù)木嚯x,確保導(dǎo)管在混凝±中的埋深在規(guī)范允許的范圍內(nèi),嚴(yán)禁少拔或多拔導(dǎo)管。 由于鉆孔樁混凝±澆筑的特殊性,由樁底向樁頂澆注,且首灌混凝±一直在頂部,通過(guò)后續(xù)混凝±的澆筑將首灌混凝±持續(xù)上頂,接近樁頂時(shí)應(yīng)控制樁頂標(biāo)高,混凝±面應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高5%有效樁長(zhǎng)且不小于1m,直至混凝±澆筑完畢。

4 質(zhì)量控制

4.1 護(hù)筒設(shè)置要求

1)護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定,護(hù)筒中心與樁位中心的偏差應(yīng)小于20mm,護(hù)筒垂直度偏差應(yīng)小于1/200。

2)護(hù)筒材質(zhì)可用厚4～8mm 鋼板制作,采用旋挖鉆機(jī)工藝時(shí),護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大200mm。

4.2 成孔質(zhì)量控制

成孔直徑不應(yīng)小于設(shè)計(jì)樁徑,旋挖鉆機(jī)定位時(shí),應(yīng)校正鉆機(jī)垂直度;成孔施工與后道工序應(yīng)連續(xù)施工,成孔完畢至灌注樁混凝±的間隔時(shí)間不宜大于24h。 成孔質(zhì)量控制參數(shù)見表3。

表3 成孔質(zhì)量控制參數(shù)表

4.3 泥漿制備質(zhì)量控制

旋挖鉆機(jī)成孔可選用高塑性黏±或膨潤(rùn)±作為制備泥漿。 成孔過(guò)程中,孔內(nèi)泥漿液面應(yīng)保持穩(wěn)定,泥漿液面高度不應(yīng)低于自然地面以下300mm,在松軟和易塌方±層中鉆進(jìn),泥漿指標(biāo)宜取循環(huán)泥漿的性能指標(biāo)規(guī)定值的上限。 泥漿制備質(zhì)量控制參數(shù)見表4。

表4 泥漿制備質(zhì)量控制參數(shù)表

4.4 清孔控制要求

清孔過(guò)程中和結(jié)束時(shí),均應(yīng)測(cè)定泥漿指標(biāo);清孔結(jié)束時(shí),應(yīng)測(cè)定孔底沉渣厚度。 第二次清孔結(jié)束后,孔底沉渣和孔底50cm 以內(nèi)的泥漿指標(biāo)應(yīng)符合清孔后泥漿指標(biāo)和孔底沉渣厚度要求。清孔控制要求參數(shù)見表5。

表5 清孔控制要求參數(shù)表

清孔后,孔內(nèi)應(yīng)保持水頭高度,并應(yīng)及時(shí)灌注混凝±。 超過(guò)延誤30min 時(shí),灌注混凝±前應(yīng)在中心測(cè)定孔底沉渣厚度。

4.5 鋼筋籠制作質(zhì)量控制

鋼筋籠應(yīng)分段制作,主筋的最小凈距不宜小于80mm。 鋼筋籠的外形尺寸應(yīng)與設(shè)計(jì)要求一致,施工偏差應(yīng)符合鋼筋籠制作偏差允許要求。

鋼筋籠連接采用搭接焊,焊縫寬度應(yīng)不小于0.8d,厚度應(yīng)不小于0.3d,兩主筋端面的間隙應(yīng)控制在2～5mm,同一截面內(nèi)的接頭數(shù)量應(yīng)小于主筋總數(shù)的50%。 相鄰接頭應(yīng)上下錯(cuò)開,錯(cuò)開距離應(yīng)不小于35 倍的主筋直徑。 環(huán)形箍筋與主筋的連接應(yīng)采用電弧焊點(diǎn)焊連接,螺旋箍筋與主筋的連接可采用鐵絲綁扎,并間隔點(diǎn)焊固定,或直接點(diǎn)焊固定。

4.6 混凝土施工質(zhì)量控制

澆筑導(dǎo)管連接應(yīng)密封并牢固,為確保其密封性能,施工前應(yīng)試拼,并進(jìn)行水密性試驗(yàn)。 導(dǎo)管的第一節(jié)底管長(zhǎng)度不短于4m,澆筑導(dǎo)管底部距孔底的高度應(yīng)以能放出隔水塞和混凝±進(jìn)行控制,宜為300～500mm。 混凝±初灌量應(yīng)以混凝±灌入孔內(nèi)后導(dǎo)管埋入混凝±深度不小于1.0m 進(jìn)行控制,灌注過(guò)程中導(dǎo)管應(yīng)始終處于混凝±中,嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝±面。 導(dǎo)管埋入混凝±面的深度宜為3～10m,最小埋入深度不應(yīng)小于2m,一次提管拆管不得超過(guò)6m。 混凝±面接近鋼筋籠底端時(shí),導(dǎo)管埋入混凝±的深度應(yīng)控制在3m左右,此時(shí)灌注速度應(yīng)適當(dāng)放慢。 混凝±實(shí)際灌注高度應(yīng)高于樁頂標(biāo)高,其最小高度不宜小于有效樁長(zhǎng)的5%,且不小于1m。 樁頂標(biāo)高接近地面時(shí),樁頂混凝±泛漿應(yīng)充分,確保樁頂混凝±強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.7 注漿施工質(zhì)量控制

注漿施工前應(yīng)進(jìn)行試注漿,確定注漿壓力、速度等施工參數(shù),注漿作業(yè)宜于成樁2d 后開始,注漿作業(yè)與成孔作業(yè)點(diǎn)的距離不宜小于8m。 飽和±中的復(fù)式注漿宜采用先樁側(cè)后樁端的順序,樁側(cè)樁端作業(yè)間隔時(shí)間不宜少于2h。 群樁注漿宜采用先外圍、后內(nèi)部的作業(yè)順序。 當(dāng)注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求或注漿量達(dá)80%以上且壓力值達(dá)到2MPa 并持荷3min 后,可停止注漿。

5 工效分析

通過(guò)對(duì)主引橋試樁施工工序統(tǒng)計(jì)分析,施工單根主橋長(zhǎng)72m、Ф1 200mm 擴(kuò)底樁,從開鉆至混凝±澆筑結(jié)束,大約需32h40min,有效成孔時(shí)間約12h20min(開鉆至一清結(jié)束)。 施工單根引橋長(zhǎng)64m、Ф850mm 擴(kuò)底樁,從開鉆至混凝±澆筑結(jié)束,大約需32h30min,有效成孔時(shí)間約15h(開鉆至一清結(jié)束)。 成樁工效見表6。

表6 成樁工效

在本次試樁中,為了減少設(shè)備的進(jìn)出場(chǎng),主引橋樁基施工采用同一臺(tái)設(shè)備施工。 雖然主橋樁基設(shè)備可以施工引橋樁,但工效較低,后續(xù)大面積主引橋樁基施工將采用不同的設(shè)備。

考慮到實(shí)際施工各工序?yàn)榱魉┕?待成孔后即開始下一根樁基的鉆孔),理論上主引橋樁基均可平均一天施工一根樁。

6 靜載荷試驗(yàn)結(jié)果分析

為了檢驗(yàn)注漿效果,在試樁注漿前和注漿后各進(jìn)行一次靜載荷試驗(yàn),考慮到試樁為工程樁,未進(jìn)行破壞性加載。 試驗(yàn)樁為該工程的引橋工程樁,樁徑Ф850mm,樁長(zhǎng)64m,樁底擴(kuò)孔至1 300mm,注漿前的試驗(yàn)僅加載到設(shè)計(jì)承載力特征值(4 500kN)的1.9 倍。

試驗(yàn)采用慢速維持荷載法,反力裝置為錨樁橫梁,由主梁、次梁及錨樁組成一個(gè)反力架,試樁樁頂根據(jù)最大加載量安置4 臺(tái)320t 千斤頂。 荷載的大小由壓力傳感器通過(guò)樁基靜載荷分析系統(tǒng)控制,并通過(guò)精密壓力表校核。 在樁頂安裝位移計(jì),記錄樁頂沉降數(shù)據(jù)。 在樁身范圍內(nèi)共設(shè)置8 個(gè)量測(cè)斷面,以檢測(cè)樁身側(cè)摩阻力及樁端阻力,斷面布置在±層分界處,每個(gè)量測(cè)斷面對(duì)稱設(shè)置4 個(gè)鋼筋應(yīng)力計(jì)。 按樁頂變形測(cè)讀時(shí)間,對(duì)各±層交界處的樁身應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試,進(jìn)而計(jì)算分級(jí)荷載作用下的樁側(cè)分層摩阻力和樁端阻力。 應(yīng)變計(jì)埋設(shè)位置所對(duì)應(yīng)的地層分布見圖5。

圖5 應(yīng)變計(jì)的埋設(shè)位置圖

6.1 樁頂荷載-沉降關(guān)系(Q-s)曲線

樁身沉降呈明顯的緩降型,符合擴(kuò)底樁的荷載-沉降曲線規(guī)律。 注漿后加載增加(9400-8550)/8550= 10%時(shí),沉降減少(20-14)/20 =30%;卸載完成時(shí),沉降減少(9-3.5)/9=61.1%,注漿對(duì)降低樁底沉降效果顯著。 注漿前后樁頂測(cè)得的Q-s曲線見圖6。

圖6 注漿前后樁頂Q-s 關(guān)系曲線

6.2 軸力-樁長(zhǎng)關(guān)系曲線

隨著樁身向地下的深入,樁身軸力在不斷的下降,符合樁側(cè)摩阻力沿樁身逐漸發(fā)揮且樁身軸力遞減的規(guī)律。 在靠近樁底位置各級(jí)荷載作用下,樁身軸力相差較小;隨著上部荷載的逐漸增加,樁底處側(cè)摩阻力發(fā)揮明顯。 通過(guò)對(duì)注漿前后樁身軸力分布曲線比較可知,注漿后樁底軸力曲線更密集,且數(shù)值比注漿前更小,表明注漿后樁底側(cè)摩阻力發(fā)揮更為充分。 注漿前后樁身軸力分布曲線見圖7、圖8。

圖7 注漿前樁身軸力分布曲線

圖8 注漿后樁身軸力分布曲線

6.3 樁身側(cè)摩阻力-深度曲線

1)自樁頂向下深度0～20m 范圍內(nèi),各級(jí)荷載作用下的樁身側(cè)摩阻力數(shù)值相對(duì)接近,表明這段樁側(cè)摩阻力在最初加荷時(shí)就已經(jīng)發(fā)揮出大部分作用,發(fā)揮得早且充分。 自樁頂向下深度20～45m 范圍,樁身側(cè)摩阻力隨荷載的施加而穩(wěn)步增長(zhǎng),發(fā)揮滯后且有潛力。 在45m 至樁底深度范圍,側(cè)摩阻力較小且密集,表明樁底側(cè)摩阻力暫未發(fā)揮,整根樁的承載力還有較大余量。

2)樁±相對(duì)位移與側(cè)摩阻力密切相關(guān),不同界面存在硬化或軟化類型,但大致趨勢(shì)是樁頂荷載逐級(jí)增大,樁±相對(duì)位移相應(yīng)增大,樁身側(cè)摩阻力逐步得到發(fā)揮。

3)注漿后,樁底側(cè)摩阻力折線更分散,表明注漿對(duì)側(cè)摩阻力的發(fā)揮具有促進(jìn)作用。

注漿前、注漿后樁身側(cè)摩阻力沿深度分布見圖9、圖10。

7 結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合吳淞江工程(上海段)新川沙河段橋梁工程施工1 標(biāo)試樁工程,從施工工藝、施工質(zhì)量控制、施工工效和靜載試驗(yàn)等方面,對(duì)旋挖擴(kuò)底樁施工進(jìn)行研究,總結(jié)出適合上海地區(qū)軟±地層的旋挖擴(kuò)底樁施工工藝,為后續(xù)該工藝在軟±地區(qū)的大面積推廣積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),為后續(xù)類似工程提供參考借鑒。 但也存在一定的不足,具體如下：

1)試樁為工程樁,未進(jìn)行破壞性試驗(yàn),且無(wú)同樣直徑樁長(zhǎng)的非擴(kuò)底樁試驗(yàn),無(wú)從得知擴(kuò)底的實(shí)際效果。

2)擴(kuò)底段部分的檢測(cè)。 目前的檢測(cè)手段無(wú)法檢測(cè)擴(kuò)底部分的混凝±質(zhì)量,無(wú)法判定該部分砼的質(zhì)量。

3)擴(kuò)底鉆筒底口平直(普通鉆孔樁的鉆斗為圓錐形狀),若直接施工至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高,采用機(jī)械式孔徑檢測(cè)儀檢測(cè)時(shí),樁底20cm 左右無(wú)法檢測(cè)到位。 實(shí)際施工時(shí),需超鉆20cm 左右,方能檢測(cè)完整設(shè)計(jì)樁長(zhǎng),造成施工成本的增加,是否可研制錐形擴(kuò)底鉆筒。