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摘要:桩基静载荷试验是验证桩基承载力的重要方法,直接关系到建筑的安全性,因此,桩基静载荷试验必须在试验过程中注意一些常见问题,确保试验质量。本文对桩基静载试验中二种常用的方法进行了介绍,并分析了它们各自试验的注意事项。
关键词:桩基静载荷试验;堆载法;锚桩法
一、堆载法桩基静载荷试验的注意事项
堆载反力梁装置就是在桩顶使用钢梁设置一承重平台,上堆重物,依靠放在桩头上的千斤顶将平台逐步顶起,从而将力施加到桩身。反力装置的主梁可以选用型钢,也可用自行加工的箱梁。平台形状可以根据需要设置为方形或矩形,堆载用的重物一般选用砂袋、混凝土预制块、预制桩。
一、堆载法桩基静载荷试验的注意事项
(一)堆载平台出现偏心
加荷系统如果是由堆载平台构成时,应当特别注意堆载平台出现偏心问题。这是因为堆载平台做加荷系统的实验中,常常存在加载量把控不当的误差,一旦多载或者少载,都会造成偏心。例如在实验过程中发生的在没有达到目标吨位之前,堆载平台就被顶起,造成两支墩局部悬空,使得加压无法继续,造成实验失败。如果没有在第一时间发现问题,并继续加载,就会造成堆载平台垮塌的严重事故。针对这一问题,在堆载法试验中应当重视反力装置的安装,并实现“二个一致”,即平台的中心和试验桩桩头中心的一致,堆载物的重心与平台中心的一致,以此保证试验顺利完成。此方法在大吨位堆载实验中尤其应当受到重视。
(二)试验前主梁压实千斤顶
部分静载实验是在软土地基上进行的,由于受软土地基条件的限制,地基承载力不足,造成在静载实验进行之前,上部载荷就已经全部加载在了支承墩之上,从而在成了支承墩下沉、继而主梁压实千斤顶。这么一来就使得在实验正式开始之前,一部分的荷载借助千斤顶施加在了樁顶上,形成了试验桩在事实上的下沉现象。此部分的沉降量并没有记录在实验数据之中,导致实验数据出现偏差。进而对静荷载试验Q~S曲线的形态及最终累计沉降量精度造成不良影响。
例如:某工程试验桩为桩径400mm、桩长21.0m的PHC管桩,单桩竖向抗压极限承载力为820kN,其静荷载试验的Q-S曲线(图1)。静荷载试验是在基坑较软的粉质粘土层上进行,由于上部荷载较大,两支墩下陷,造成试验时主梁已压实千斤顶。从图1可看出,在410kN之前各级荷载作用下的桩顶沉降量非常小,推测试验开始前千斤顶上的压力已接近410kN,试验桩桩顶已开始下沉,导致一部分沉降量在试验开始前已流失,虽然之后的各级沉降量趋于正常,但影响试验桩的总沉降量的观测精度。这种现象的处理措施是在堆载前应详细了解地基土的分布情况,根据前期工程勘察资料对地基土的承载力进行初步估算,必要时应对支墩周围地基土进行加固处理,适当增加支墩高度。
(三)异常情况处理
为防止工地发生停电情况,应配备手动油泵,确保试验正常进行。如发生漏油情况,必须对其整体进行详细的检查,对于轻微的解决办法就是时常补载,而对于严重的状况则要对配件进行跟换,从而使试验数据精准无误。在加载实验中,如果出现桩身突然下沉过大的情况,首先要做的就是检查加载设备、沉降量测试系统,看其是否出现了问题,如果确定是桩身破坏的,必须在原始记录中记载并说明详细情况。在桩静载试验中,中途因故停止试验后,恢复试验时,应先加载至前一级荷载,稳定后继续进行试验,同时应在原始记录中,详细说明试验中断原因、起止时间、处理过程等。试验加载中未加载到最大试验荷载,试验满足终止加载条件时,应立即通知委托方、设计单位或监理单位及当地质检部门共同处理。
二、锚桩法桩基静载荷试验的注意事项
(一)锚桩梁反力装置的选择问题
1、锚桩横梁反力装置
由于受现场条件和加载吨位限制,许多工程使用锚桩提供反力,特别对于小吨位的试验,地锚更受欢迎。锚桩反力梁装置在软土地区使用较广,通过邻近工程桩或预设锚桩提供反力,安装快捷,特别对于大吨位试桩,经济效益明显。
此种装置形式在安装过程中,荷载对中容易失控,在试验的初始会发生过冲问题,并且加载时锚筋很难受力均衡,所以就很可能会使有些锚筋受力过大而断裂,以此导致整个试验不能继续。当使用工程桩做锚桩时,会对工程桩的承载力产生一定的影响,如果为试验桩设置专用的锚桩,则会大大增加试验成本。锚桩在试验过程中受到上拔力的作用,其桩周土的扰动同样会影响到试桩,《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008提出的试桩与锚桩之间的中心位置应≥4d且≮2.0m就是为了减小这种影响(d—试桩或锚桩的设计直径)。对于桩身承载力较大的钻孔灌注桩锚桩反力梁装置无法进行随机抽样检测。小吨位(1000kN以内)试验,地锚反力装置比较适用。这种装置小巧轻便、安装简单、成本较低,但同样也存在荷载不易对中,油压会产生过冲的问题,且在试验过程中一旦拔出地锚,试验将无法继续。
2、锚桩压重平台联合反力装置
这种装置一般用于能够用工程桩作为锚桩提供反力,但反力不足或保证锚桩不被破坏时采用的一种方法。该方法不但可以减少安装时间,还在一定程度上降低了试验成本;并且由于堆载的作用,锚桩混凝土裂缝的开展及试验开始阶段,加载过冲现象都可以得到有效的控制。但这种装置由于桁架或横梁上挂重或堆重的存在使得由于桩的突发性破坏而引起振动、反弹,对安全性不利。
(二)锚桩抗拔承载力
在施工过程中,锚桩与试桩一般入土深度相同,因此由四根锚桩提供抗拔力一般能满足试桩要求。
(三)锚桩与次梁的联结
锚桩与次梁之间的联结通过顶梁来完成。而顶梁与锚桩之间的联接,对于钢管桩通过型钢焊接在一起,对于混凝土桩则通过锚桩主筋与顶梁焊接的方式。因此,型钢(或钢筋)的截面与焊缝质量以及钢筋与锚桩混凝土之间握裹力是试桩工程系统成败的关键。对于混凝土桩,当锚桩自身主筋截面或握裹力不满足要求时,采取植筋的方式增加受力钢筋的截面积及握裹力。
(四)斜锚桩水平位移的控制
在锚桩法中,要利用的锚桩的抗上拔力。斜锚桩在加载过程中承受沿轴线的拉力,因此斜锚桩除承受竖向力外,还承受水平方向作用力。水平力使锚桩特别是桩顶发生水平方向位移,如果锚桩桩顶水平位移过大,会造成顶梁偏位(向内偏位)使联结构件应力重新分布,进而会造成安全隐患。因此必须对顶梁偏位进行控制。在设计过程中,将四个顶梁联结在一起成为一个整体,从而限制顶梁向内偏位。在实际施工过程中,将四根锚桩也联结起来,使锚桩系统更具整体性,效果很好。
(五)避免实验未开始,就先无形的给地基施加压力
在实验前,按照规范的要求进行预压,对于锚桩式静载荷装置,一般是在下好地锚后安装横向支撑、传力装置及伞形反力构架,然后对各个部位进行调试,使其受力均匀。因为千斤顶的伸缩量是有限的,如果地基的沉降量和地锚的上拔量较大时,很多时候千斤顶的伸缩量不能满足实验要求,所以我们一般把伞形反力构架都紧到不能再紧位置,这样基本可以解决千斤顶伸缩量不足的问题。
结束语
现场静载荷试验情况是多变的,应视具体情况,按照《规范》的要求,在《规范》允许的范围内,采取灵活的应变措施。做一次静荷载试验,不管是从费用上,还是时间、精力等方面来说,都是不容易的,所以我们在试验的过程中,特别注意一些问题,确保试验的准确性。
参考文献:
[1]建筑基桩检测技术规范 (JGJ106-2003)
[2]建筑桩基技术规范 (JGJ94-2008)
[3]建筑地基基础工程施工质量验收规范 (GB50202-2002)
[4]徐鸿飞.浅谈大吨位桩基静载荷试验的注意事项[J].房地产导刊, 2013年1期.
关键词:桩基静载荷试验;堆载法;锚桩法
一、堆载法桩基静载荷试验的注意事项
堆载反力梁装置就是在桩顶使用钢梁设置一承重平台,上堆重物,依靠放在桩头上的千斤顶将平台逐步顶起,从而将力施加到桩身。反力装置的主梁可以选用型钢,也可用自行加工的箱梁。平台形状可以根据需要设置为方形或矩形,堆载用的重物一般选用砂袋、混凝土预制块、预制桩。
一、堆载法桩基静载荷试验的注意事项
(一)堆载平台出现偏心
加荷系统如果是由堆载平台构成时,应当特别注意堆载平台出现偏心问题。这是因为堆载平台做加荷系统的实验中,常常存在加载量把控不当的误差,一旦多载或者少载,都会造成偏心。例如在实验过程中发生的在没有达到目标吨位之前,堆载平台就被顶起,造成两支墩局部悬空,使得加压无法继续,造成实验失败。如果没有在第一时间发现问题,并继续加载,就会造成堆载平台垮塌的严重事故。针对这一问题,在堆载法试验中应当重视反力装置的安装,并实现“二个一致”,即平台的中心和试验桩桩头中心的一致,堆载物的重心与平台中心的一致,以此保证试验顺利完成。此方法在大吨位堆载实验中尤其应当受到重视。
(二)试验前主梁压实千斤顶
部分静载实验是在软土地基上进行的,由于受软土地基条件的限制,地基承载力不足,造成在静载实验进行之前,上部载荷就已经全部加载在了支承墩之上,从而在成了支承墩下沉、继而主梁压实千斤顶。这么一来就使得在实验正式开始之前,一部分的荷载借助千斤顶施加在了樁顶上,形成了试验桩在事实上的下沉现象。此部分的沉降量并没有记录在实验数据之中,导致实验数据出现偏差。进而对静荷载试验Q~S曲线的形态及最终累计沉降量精度造成不良影响。
例如:某工程试验桩为桩径400mm、桩长21.0m的PHC管桩,单桩竖向抗压极限承载力为820kN,其静荷载试验的Q-S曲线(图1)。静荷载试验是在基坑较软的粉质粘土层上进行,由于上部荷载较大,两支墩下陷,造成试验时主梁已压实千斤顶。从图1可看出,在410kN之前各级荷载作用下的桩顶沉降量非常小,推测试验开始前千斤顶上的压力已接近410kN,试验桩桩顶已开始下沉,导致一部分沉降量在试验开始前已流失,虽然之后的各级沉降量趋于正常,但影响试验桩的总沉降量的观测精度。这种现象的处理措施是在堆载前应详细了解地基土的分布情况,根据前期工程勘察资料对地基土的承载力进行初步估算,必要时应对支墩周围地基土进行加固处理,适当增加支墩高度。
(三)异常情况处理
为防止工地发生停电情况,应配备手动油泵,确保试验正常进行。如发生漏油情况,必须对其整体进行详细的检查,对于轻微的解决办法就是时常补载,而对于严重的状况则要对配件进行跟换,从而使试验数据精准无误。在加载实验中,如果出现桩身突然下沉过大的情况,首先要做的就是检查加载设备、沉降量测试系统,看其是否出现了问题,如果确定是桩身破坏的,必须在原始记录中记载并说明详细情况。在桩静载试验中,中途因故停止试验后,恢复试验时,应先加载至前一级荷载,稳定后继续进行试验,同时应在原始记录中,详细说明试验中断原因、起止时间、处理过程等。试验加载中未加载到最大试验荷载,试验满足终止加载条件时,应立即通知委托方、设计单位或监理单位及当地质检部门共同处理。
二、锚桩法桩基静载荷试验的注意事项
(一)锚桩梁反力装置的选择问题
1、锚桩横梁反力装置
由于受现场条件和加载吨位限制,许多工程使用锚桩提供反力,特别对于小吨位的试验,地锚更受欢迎。锚桩反力梁装置在软土地区使用较广,通过邻近工程桩或预设锚桩提供反力,安装快捷,特别对于大吨位试桩,经济效益明显。
此种装置形式在安装过程中,荷载对中容易失控,在试验的初始会发生过冲问题,并且加载时锚筋很难受力均衡,所以就很可能会使有些锚筋受力过大而断裂,以此导致整个试验不能继续。当使用工程桩做锚桩时,会对工程桩的承载力产生一定的影响,如果为试验桩设置专用的锚桩,则会大大增加试验成本。锚桩在试验过程中受到上拔力的作用,其桩周土的扰动同样会影响到试桩,《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008提出的试桩与锚桩之间的中心位置应≥4d且≮2.0m就是为了减小这种影响(d—试桩或锚桩的设计直径)。对于桩身承载力较大的钻孔灌注桩锚桩反力梁装置无法进行随机抽样检测。小吨位(1000kN以内)试验,地锚反力装置比较适用。这种装置小巧轻便、安装简单、成本较低,但同样也存在荷载不易对中,油压会产生过冲的问题,且在试验过程中一旦拔出地锚,试验将无法继续。
2、锚桩压重平台联合反力装置
这种装置一般用于能够用工程桩作为锚桩提供反力,但反力不足或保证锚桩不被破坏时采用的一种方法。该方法不但可以减少安装时间,还在一定程度上降低了试验成本;并且由于堆载的作用,锚桩混凝土裂缝的开展及试验开始阶段,加载过冲现象都可以得到有效的控制。但这种装置由于桁架或横梁上挂重或堆重的存在使得由于桩的突发性破坏而引起振动、反弹,对安全性不利。
(二)锚桩抗拔承载力
在施工过程中,锚桩与试桩一般入土深度相同,因此由四根锚桩提供抗拔力一般能满足试桩要求。
(三)锚桩与次梁的联结
锚桩与次梁之间的联结通过顶梁来完成。而顶梁与锚桩之间的联接,对于钢管桩通过型钢焊接在一起,对于混凝土桩则通过锚桩主筋与顶梁焊接的方式。因此,型钢(或钢筋)的截面与焊缝质量以及钢筋与锚桩混凝土之间握裹力是试桩工程系统成败的关键。对于混凝土桩,当锚桩自身主筋截面或握裹力不满足要求时,采取植筋的方式增加受力钢筋的截面积及握裹力。
(四)斜锚桩水平位移的控制
在锚桩法中,要利用的锚桩的抗上拔力。斜锚桩在加载过程中承受沿轴线的拉力,因此斜锚桩除承受竖向力外,还承受水平方向作用力。水平力使锚桩特别是桩顶发生水平方向位移,如果锚桩桩顶水平位移过大,会造成顶梁偏位(向内偏位)使联结构件应力重新分布,进而会造成安全隐患。因此必须对顶梁偏位进行控制。在设计过程中,将四个顶梁联结在一起成为一个整体,从而限制顶梁向内偏位。在实际施工过程中,将四根锚桩也联结起来,使锚桩系统更具整体性,效果很好。
(五)避免实验未开始,就先无形的给地基施加压力
在实验前,按照规范的要求进行预压,对于锚桩式静载荷装置,一般是在下好地锚后安装横向支撑、传力装置及伞形反力构架,然后对各个部位进行调试,使其受力均匀。因为千斤顶的伸缩量是有限的,如果地基的沉降量和地锚的上拔量较大时,很多时候千斤顶的伸缩量不能满足实验要求,所以我们一般把伞形反力构架都紧到不能再紧位置,这样基本可以解决千斤顶伸缩量不足的问题。
结束语
现场静载荷试验情况是多变的,应视具体情况,按照《规范》的要求,在《规范》允许的范围内,采取灵活的应变措施。做一次静荷载试验,不管是从费用上,还是时间、精力等方面来说,都是不容易的,所以我们在试验的过程中,特别注意一些问题,确保试验的准确性。
参考文献:
[1]建筑基桩检测技术规范 (JGJ106-2003)
[2]建筑桩基技术规范 (JGJ94-2008)
[3]建筑地基基础工程施工质量验收规范 (GB50202-2002)
[4]徐鸿飞.浅谈大吨位桩基静载荷试验的注意事项[J].房地产导刊, 2013年1期.