樁基預(yù)埋荷載箱法靜荷載試驗(yàn)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(nèi)跨越石馬河河床的一座特大橋 ,主橋?yàn)?106 m 2 ×200 m 106 m連續(xù)剛構(gòu) ,主墩 5#、6#、7#墩為20 根 Υ2。4 m群樁基礎(chǔ) (摩擦樁 ), 承臺(tái)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(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為 40 ～ 55 m不等;6#墩位于石馬河主河道 ,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為 45 ～ 66 m不等 ;7#墩位于奉節(jié)岸山坡,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為 40 m。根據(jù)地質(zhì)補(bǔ)勘的情況 ,經(jīng)專家會(huì)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(gè)主墩至少試樁一根 , 做單樁承載力靜載試驗(yàn)”的設(shè)計(jì)要求, 因 6#墩樁基位于石馬河主河道, 試樁試驗(yàn)的施工難度（difficulty)較大, 故本文重要介紹6#墩樁基采用預(yù)埋荷載箱法靜荷載試驗(yàn)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(zhì)條件下, 單樁豎向極限承載力及沉降規(guī)律 ,為驗(yàn)證、優(yōu)化（optimalize）樁基設(shè)計(jì)提供有效數(shù)據(jù) 。

2)根據(jù)各級(jí)荷載作用下試樁主筋應(yīng)力測(cè)試 ,計(jì)算單樁極限狀態(tài)樁側(cè)各土層摩阻力和樁端土反力 ,

為樁基設(shè)計(jì)提供參數(shù) 。

3)通過試樁 ,總結(jié)在典型土層條件下人工挖孔灌注樁基的設(shè)計(jì)施工方法和經(jīng)驗(yàn)（experience), 為該地區(qū)今后樁基設(shè)計(jì)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(zhì)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(diào)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(nèi)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(zhǎng)度為 17。32 m, 考慮到水下混凝土施工時(shí)樁頂混凝土產(chǎn)生的浮碴 ,故節(jié)樁身混凝土的實(shí)際施工樁長(zhǎng)為 18 m左右。鋼筋籠在鋼筋棚制作時(shí)按要求安裝鋼筋計(jì) , 同時(shí)安裝好超聲波（是一種頻率高于20000赫茲的聲波）檢測(cè)管并運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng) , 采用吊車安放, 選取Υ50鋼管作為護(hù)管將鋼筋計(jì)的檢測(cè)線引出到樁口并保護(hù)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(dá) 35 m, 挖孔部分深度達(dá) 40 m(挖孔護(hù)壁嵌石 4 ～ 5 m)。其中, 6#墩 8#樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)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(jìn)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(qiáng)度達(dá)到?試樁樁位地層分布及荷載箱、軟底層位置示意設(shè)計(jì)值 (C30 )80%后 ,先利用相鄰樁孔作為降水井 ,抽干樁孔內(nèi)積水 ,人工井下鑿除樁頂浮碴到軟墊層位置, 然后設(shè)置 80 mm厚細(xì)碎石層, 碎石層上抹一層平坦的水泥漿 。

　　③第二節(jié)鋼筋籠及荷載箱安裝。a)按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度要求制作好鋼筋籠并安裝好鋼筋計(jì)及超聲波檢測(cè)管。b)采用吊車下放鋼筋籠并在荷載箱安裝位置處臨時(shí)固定鋼筋籠 ,進(jìn)行荷載箱與鋼筋籠的定位 ,基于 PDA的數(shù)字公路平臺(tái)事故信息采集系統(tǒng)的研究

3?眾所周知 ,野外工作任務(wù)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(yīng)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(dǎo)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(luò)訪問功能使得數(shù)據(jù)的即時(shí)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(cè)管 ,然后按常規(guī)施工方法安裝 、接長(zhǎng)鋼筋籠 ,鋼筋籠全部接長(zhǎng)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(duì)接檢測(cè)管 ,并采用 Υ50鋼管作為護(hù)管 ,將鋼筋計(jì)的檢測(cè)線及荷載箱內(nèi)千斤頂?shù)挠凸芤鲋翗犊诓⑦M(jìn)行保護(hù) 。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(jìn)行第二節(jié)樁身混凝土施工 ,樁身混凝土采用導(dǎo)管進(jìn)行混凝土施工。

　?、俨捎脤?dǎo)管進(jìn)行樁身混凝土施工;

　　②混凝土的坍落度控制在 200 ～ 220 mm之間 ;

　?、厶嵘龑?dǎo)管時(shí)注意放慢起吊速度 ,同時(shí)采用人工轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管防止導(dǎo)管穿過荷載箱位置被卡住;

　　④ 混凝土頂面澆筑至荷載箱位置時(shí)需放慢澆筑速度 ,同時(shí)進(jìn)行人工振搗 。

4 試樁檢測(cè)結(jié)論及樁基檢測(cè)結(jié)果

1)試樁樁基混凝土完成后 28 d,即可進(jìn)行檢測(cè)(檢查并測(cè)試)試驗(yàn), 其試驗(yàn)結(jié)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(hào)主墩,屬工程試樁 ,實(shí)測(cè)得到的單樁極限 抗壓承載 力分別達(dá)到 了 48 960、48 880、32 020 kN。

　?、谠嚇?5#-13#、6#-8#、7#-8#的樁側(cè)土層側(cè)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(cè)阻極值分別達(dá)到了210、270、180和 210、310、230 kPa, 其它段樁側(cè)側(cè)阻還未發(fā)揮增長(zhǎng)中,并逐步向樁頂及樁底方向減小 。

　?、墼嚇?6#-8#的樁側(cè)側(cè)阻具有明顯的應(yīng)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(cè)試驗(yàn)完成后即可進(jìn)行壓漿處理, 通過向護(hù)管進(jìn)行壓漿處理 ,因護(hù)管在試驗(yàn)當(dāng)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(shí)。壓漿 14 d后再進(jìn)行超聲波檢測(cè) ,樁基達(dá)到 Ⅰ類樁。

5結(jié)束語預(yù)埋荷載箱法在石馬河特大橋單樁承載力試驗(yàn)過程中體現(xiàn)出了其快速方便 、測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。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(shè)計(jì)提供參數(shù)并能為驗(yàn)證 、優(yōu)化樁基設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。