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大直径深桩基中自平衡检测技术的意义

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摘要:针对某地铁工程B、C标段实际情况,对其大直径深桩基试验检测过程中自平衡检测技术具体应用进行深入分析,得出自平衡检测结果准确可靠,技术合理可行的结论。

关键词:自平衡检测;大直径深桩基

自平衡检测属静力试桩范畴,近年来在很多国家得以广泛应用,具有设备简单、场地限制小、物料投入少、施工效率块等优势,在复杂条件下的桩基试验检测中十分适用。

1工概况

某地铁工程B、C标段属地面高架段,总长6km左右。其下部结构为钻孔摩擦桩,不仅数量较大,而且桩身长。尤其是工程标志性建筑,其主塔基础为65m长,直径为1800mm的桩基,受力情况复杂。为切实满足承载力方面的要求,项目建设单位与设计单位通过试桩对桩基的承载力进行验证,以此确定最佳的桩长,最终为设计提供可靠参考依据。

2自平衡检测

2.1检测原理

自平衡检测是竖向抗压桩具体工作情况相近的检测技术。其装置为荷载箱,按桩基种类、尺寸、荷载等为依据进行制作。桩身指定位置安装荷载箱,在试验检测过程中在地面实施加压,伴随压力不断增大,箱体将产生分离,通过桩身加载,对桩侧与桩端的摩阻力进行调整,到处于极限状态为止。在荷载箱当中,压力使用压力表进行测定,而位移则用位移计进行测定。得到试验数据后,绘制荷载与位移的关系曲线,进一步推断出桩顶荷载和位移的关系曲线,以此确定极限承载力[1]。

2.2检测装置

2.2.1加载装置采用有效行程为15cm的环形荷载箱,其加压值可以达到60MPa,配置高压油泵,加压单位为0.4MPa。

2.2.2位移传感器在桩基布置位移传感器,其量程不能低于50mm,采用磁性表座将其与基准钢梁连接、固定,传感器共布置8只。其中3只对向上位移进行量测,3只对向下位移进行量测,另外2只对桩顶的向上位移进行量测。荷载箱上板和下板之间应设置位移计,对两者的相对变位进行测量。

2.2.3应力量测桩身的轴力用应变计进行量测,主要设置在岩土分界处,以对称的形式在桩身上布置4个,取其平均值。此外,桩端还应设置压力计,用于量测桩端的实际反力。

2.3检测方法

在检测过程中,将荷载箱埋设到桩中,和钢筋笼连接后设在平衡点处,同时将位移棒与油管同时引出至地面。在桩顶采用油泵给荷载箱持续充油,向荷载箱的内腔不断施加压力,使荷载箱的顶、底部分离,分别产生上、下推力,调动桩侧、桩端摩阻力予以维持加载[2]。

2.4荷载传递

在自平衡检测开始以后,荷载将在桩身轴线上传递。桩受到荷载后,未发生断裂、离析与破损,则混凝土应变将与钢筋应变相等,采用预先设置在庄重的应变计,则能测得不同荷载条件下的应变,确定不同荷载条件下各桩截面的轴力、摩阻力及其与荷载、深度之间的关系,即传递规律。

2.5检测步骤

2.5.1加载以较慢的速度持续加载。①成桩至试验间隙时间:桩身实际强度满足设计规定应达到15d以上;②因试桩吨位相对较大,所以每级加载取极限承载力的1/15,第一级为极限承载力的2/15,卸载的每级荷载按1/3控制;③在每级加载以后,每5min、15min、30min、45min、60min分别测量、读取一次,之后即可按照30min的时间间隔进行测读。传感器与计算机直接相连,由计算机对测读进行控制,并显示出相应的关系曲线[3]。

2.5.2终止加载的条件(1)当实际位移量不少于40mm,且该级荷载对应的下沉量不少于之前一级荷载实际下沉量5倍时,停止加载。将停止加载时的前一级荷载作为桩基的极限荷载。(2)当实际位移量不少于40mm,且该级荷载施加后在24h内保持稳定时,停止加载。将停止加载时的前一级荷载作为桩基的极限荷载。(3)当实际位移量在40mm以内,且荷载值不小于设计值与安全系数的乘积时,停止加载,将该级荷载作为桩基的极限荷载。

2.5.3卸载(1)在卸载时,必须分级进行,一般分成五级。在卸完一级荷载后,应对桩顶实际回弹量进行检测,具体的观测方法和沉降观测完全相同。在回弹量趋于稳定后,对下一级荷载进行卸除。(2)在卸载至无荷载后,应在最开始的0.5h以内,按15min的时间间隔进行观测。

2.6检测结果

本工程所选3处试桩的参数为:①1#试桩:桩径为1.8m,采用C25混凝土,桩长为65m,预计加载值为33200kN,桩底和荷载箱之间的距离为22.0m,以粉质黏土层为持力层;②2#试桩:桩径为1.0m,采用C25混凝土,桩长为35m,预计加载值为9000kN,桩底和荷载箱之间的距离为14.5m,以粉细砂层为持力层;③3#试桩:桩径为1.2m,采用C25混凝土,桩长为35m,预计加载值为10000kN,桩底和荷载箱之间的距离为14.74m,以粉土层为持力层[4]。试桩检测基本情况为:①1#试桩:混凝土强度、弹性模量分别为32.7MPa和3.21×10.4MPa,终止加载级数与加载值分别为16级、18700kN;②2#试桩:混凝土强度、弹性模量分别为35.1MPa和2.97×10.4MPa,终止加载级数与加载值分别为18级、5320kN;③3#试桩:混凝土强度、弹性模量分别为26.1MPa和2.16×10.4MPa,终止加载级数与加载值分别为19级、6530kN[5]。

3结束语

综上所述,自平衡检测为合理可行且经济有效的检测技术,在大直径、深桩基中尤为适用,相较于传统检测方法,既省时、省力,又经济、可靠,检测结果满足精度要求。本工程通过对自平衡检测的合理应用,取得理想成效,为设计方案的选定提供了必要的参考依据。

参考文献

[1]刘炳才.自平衡法在超大直径超深工程桩检测中的应用[J].科技创新与应用,2013(5):206~207.

[2]刘曰伟,刘金亭,李勇.自平衡测试技术在大直径嵌岩桩工程中的应用[J].商品与质量•建筑与发展,2013(10):20~21.

[3]魏亮,陈飞.自平衡法在大直径大吨位桩基检测中的应用[J].城市建设理论研究,2014(12):21~22.

[4]刘国强,王亚堃,胡德功,等.青岛海湾大桥大直径深嵌岩桩承载特性试验分析[J].路基工程,2011(6):73~76.

[5]龚成中,何春林,戴国亮.大直径深嵌岩桩的承载特性与桩长设计研究[J].路基工程,2011(2):14~16.

[6]何春林,龚成中.大直径深嵌岩桩两种原位试验方法对比分析[J].公路,2012(12):7~11.

作者:朱皓 单位:广西壮族自治区建筑工程质量检测中心

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