摘要: 简要介绍宝盛沙地抗拔桩数量及抽检数量, 论述了自平衡法静载试验技术的特点及原理, 以及自平衡法静载试验设备及安装注意事项, 供其他项目借鉴。
关键词: 抗拔桩检测; 自平衡静载试验特点; 荷载箱; 试验加载
中图分类号: TU473 16 文献标识码: B 文章编号: 1001-9235(2010) 05-0039-03
1 工程简介
宝盛沙地二期旧城改造项目位于广州市荔湾区宝源正街及逢源路地段。场地内将拟建A、B、C、D、E共5座28~ 31层住宅楼, 设2层地下室, 总建筑面积90 496 m2。基坑深约10.3~ 11 m, 钻(冲) 孔桩基础, 桩径为1 000、1200、1 400、1 600、1 800 mm 共5种, 该工程抗浮设计部分采用抗拔桩,抗拔桩总数为63根, 桩径为1000 mm。根据检测规范确定抗拔静载试验检测3根桩, 桩号分别为1、147、219。试验目的是检验单桩抗拔承载力是否满足设计要求。
2 自平衡法静载试验特点及原理
传统的桩静荷载试验采用静载法或锚桩法, 工作费力、费时、造价高。东南大学土木学院研究成功了桩承载力自平衡试桩法。该法加压装置较简单, 不占用施工场地, 费用较传统方法节省, 并能大大节省试验时间。
该法的主要装置是荷载箱, 荷载箱被安置于桩身下部。试验时, 从桩顶通过输压管对箱盖与箱底之间的空间施加压力。随着压力增加, 箱盖与箱底之间被推开, 从而调动桩侧土向下的阻力与桩底土向上的阻力, 两者互为反力, 桩侧阻力与桩端阻力渐渐被发挥直至破坏。具体测试时, 在地面通过油泵进行加压, 桩向上、向下位移由电子表读数输送到采集仪, 信号转换后直接由计算机图形显示, 并可多根桩同时测试。
通过测得的两条向上、向下的Q-S 曲线就可得出桩的抗拔承载力及桩下段的抗压承载力, 再经过换算, 可得到单桩的抗压承载力。自平衡试桩法的加载能力可根据试桩要求进行专项设计, 基本不受单桩极限承载力的限制。
3 检测仪器设备及现场安装
3. 1 试验设备
a) 荷载箱。每根试桩使用1个经过标定的荷载箱(专利产品), 荷载箱需根据试验桩参数提前订制并运至现场安装, 与钢筋笼焊接在一起, 在桩成孔后随钢筋笼一起吊装埋设到桩底。试验时通过向荷载箱内供油, 荷载箱上顶板和下底板可以分开, 从而对桩身施加向上推力, 达到试验桩身抗拔承载力的目的, 自平衡法抗拔试验装置示意图见图1。
b) 位移杆及护管。4根位移杆预埋在桩身内, 两根与荷载箱上顶板相连用来测荷载箱上顶板向上位移(桩身上拔量), 两根与荷载箱下底板相连, 用来测荷载箱下底板向下位移(用来判断桩底是否能够提供足够的反力)。护管用来隔离泥浆及混凝土, 确保位移杆能够上下自由移动。
c) 电动油泵1台。
d) 位移传感器4只。
e) 电脑及数据自动采集仪1套。
图1 自平衡法抗拔试验装置示意图
图2 钢筋笼与荷载箱的连接示意图
3. 2 安装前准备工作
a) 为了能够提供足够的桩端反力, 需特别延长施工桩端段, 即工程桩挖至设计要求的桩端位置后, 按扩大头直径继续往下挖0.8 m深延长段(见图2) , 其中0.3 m为预留荷载箱的高度, 0.5 m 为桩底加强层用来提供施加于桩身的向上推力。
b) 准备位移杆和护管。护管采用壁厚不小于2 mm的￠40铁管, 位移杆采用￠20钢筋。￠40铁管一般为6 m一根,当上部桩长大于6 m时, 需要准备接头套管进行连接, 接头套管内径略大于40 mm, 壁厚不小于2 mm, 长度约15 cm。每个上部钢筋笼里需通长预埋4根位移杆及护管。
c) 准备直角筋和喇叭筋。直角筋用来连接钢筋笼和荷载箱, 直角筋一端与上部钢筋笼中的竖筋相连, 一端与荷载箱的顶板或底板相连。直角筋的尺寸与使用方法见图3, 直角筋的规格同钢筋笼纵筋。喇叭筋的作用有两个, 一是下导管时起导向作用, 二是对桩身局部加强。喇叭筋的尺寸与使用方法见图4, 规格同钢筋笼纵筋。
d) 准备荷载箱上下钢筋笼。上部钢筋笼做法根据原设计图纸; 下部钢筋笼纵筋采用￠20@ 200, 箍筋采用￠8@ 150。上部钢筋笼的下端以及下部钢筋笼的上、下端应平齐。
e) 准备荷载箱。荷载箱安装前需进行室内标定、试压合格后, 方可运至现场按要求进行焊接安装。
图3 钢筋笼与荷载箱连接节点
图4 喇叭筋的设置
3. 3 现场安装
a) 在上部钢筋笼中预埋位移杆、护管、油管。将位移杆的护管利用接头套管接长至钢筋笼长度, 接头套管和护管之间空隙应采用电焊密封, 确保护管不渗泥浆。然后将护管固定到钢筋笼上, 最后将位移杆穿入护管内。每根护管应沿同图5 护管在钢筋笼上的固定位置示意图一根钢筋通长固定, 保证护管的竖直度; 位移杆的上部应弯折, 防止起吊钢筋笼时掉落。每个钢筋笼上安装四个位移杆, 位移杆的具体位置见图5, 其中1、3应对称, 2、4应对称。然后将油管沿钢筋笼通长固定, 并将油管上部端口密封后用防水袋包装固定在钢筋笼上部, 油管头不能被泥浆堵塞, 不能损坏。
图5? 护管在钢筋笼上的固定位置示意图
b) 将上下钢筋笼与荷载箱连接。首先荷载箱翻转后放在平整地上, 先将钢筋笼与荷载箱上下板连接, 同时加设适量喇叭筋; 接着将上下位移杆与荷载箱连接, 连接时应先对接下位移杆及护管, 然后固定上位移杆及护管, 对接时注意护管接头的密封性, 确保不渗泥浆, 整个焊接过程应控制荷载箱、钢筋笼及护管的垂直度, 图6。
图6? 标定合格的荷载箱(左)及现场安装情形(右)
c) 下放钢筋笼。在下放钢筋笼的同时将位移棒护管的上部管口密封, 确保泥浆不灌入。
d) 浇筑混凝土。浇混凝土时导管应通过荷载箱到达桩端浇捣, 当混凝土接近荷载箱时, 拔导管速度应放慢, 当荷载箱上部混凝土高度大于2.5 m时导管底端方可拔过荷载箱,浇混凝土至设计桩顶。荷载箱下部混凝土坍落度宜大于200mm。
3. 4 安装后的保护
土方开挖过程中, 在基坑开挖至桩头附近时以及破桩头过程中, 应特别小心, 人工清理, 不得采用机械, 以免破坏高压油管及护管封头, 油管破坏后将无法进行试验。
4 试验技术要求
a) 试验加载。采用慢速维持荷载法, 每级加载为预定最大试验荷载的1 /10, 其中第一级可取分级荷载的2倍, 每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载, 稳定标准为在每级荷载作用下, 桩的上拔位移量连续两次在每小时内小于0. 1 mm。
b) 位移观测。测读桩顶上拔位移量的间隔时间: 每级加载后第5、10、15 m in各测读1次, 以后每隔15 m in读1次, 累计1 h后每隔0.5 h读1次。
c) 试验卸载。卸载测回弹分5级进行, 每级卸载减量为预定试验荷载的1 /5, 卸荷后隔15 m in 测读1次, 读2 次后,隔30 m in再读1次, 即可卸下一级荷载, 全部卸荷后隔180m in测读上拔位移量残值。
d) 终止加载条件。①在某级荷载作用下, 桩顶上拔量大于上一级上拔荷载作用下上拔量的5倍;②按桩顶长拔量控制, 当桩顶长拔量超过100 mm时; ③按钢筋的抗拉强度控制, 桩顶上拔荷载达到钢筋强度标准值的0.9 倍;④到设计要求的最大上拔荷载值。
e) 数据计算、判定。根据试验数据绘制的荷载与上拔位移变化关系曲线(U~ δ曲线)、上拔位移量与时间对数关系曲线(δ~ lgt曲线)确定单桩竖向抗拔极限承载力Uu, 当Uu≥最大试验荷载时, 判定该检测桩满足设计要求。
5. 试验后灌浆处理
当在工程桩上进行承载力自平衡深层载荷试验时, 试验将会使荷载箱与桩端持力层之间形成一个小的缝隙, 可利用位移杆护管, 直接用高强度水泥净浆对试验桩进行注浆补强, 使试验产生的缝隙充实。注浆压力要求≥1. 5MPa, 水泥掺入5%膨胀剂。
参考文献:
[ 1] DBJ 15 - 60- 2008, 建筑地基基础检测规范[ S].
[ 2] JT /T738 - 2009, 基桩静载试验自平衡法[ S ].
[ 3] GB50007 - 2002, 建筑地基基础设计规范[ S ].
作者简介: 李林森, 男, 河南扶沟人, 主要从事工程建设监理工作
