AM干取土全液壓擴(kuò)底灌注樁樁身應(yīng)變測(cè)試
楊 明
(廈門路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司福建 廈門 360000)
摘 要 采用高精度滑動(dòng)測(cè)微計(jì)測(cè)試AT擴(kuò)底樁在各級(jí)荷載下的樁身應(yīng)變，測(cè)試精度高，測(cè)試結(jié)果可靠。由應(yīng)變測(cè)試結(jié)果推算出樁身端阻力及摩阻力，較好地給AM擴(kuò)底樁在武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋工程鐵路引橋工程推廣應(yīng)用提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
關(guān)鍵詞 滑動(dòng)測(cè)微計(jì)；應(yīng)變測(cè)試；AM擴(kuò)底樁
1 概述
武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋工程鐵路引橋工程包括江北聯(lián)絡(luò)線上的灄口右線橋、灄口右線引橋、諶家磯右線橋及客車上行聯(lián)絡(luò)線引橋，合計(jì)橋長(zhǎng)6782.7m。橋梁采用鉆孔樁基礎(chǔ)，大部分橋基礎(chǔ)按擴(kuò)底樁設(shè)計(jì)【1】。
AM施工技術(shù)采用全液壓擴(kuò)底快換魔力鏟斗進(jìn)行全液壓切削挖掘，擴(kuò)底時(shí)使樁底端保持水平擴(kuò)大，切削挖掘施工時(shí)采用電腦管理檢測(cè)映像裝置進(jìn)行自動(dòng)控制，首先用鉆機(jī)將直徑樁（成孔）鉆到設(shè)計(jì)深度后，把擴(kuò)底機(jī)（全液壓擴(kuò)底快換魔力鏟斗）下降到樁的底端，打開擴(kuò)大翼進(jìn)行擴(kuò)大切削挖掘作業(yè)，此時(shí)操作人員只需要按照設(shè)計(jì)要求預(yù)先輸入電腦的擴(kuò)底數(shù)據(jù)和形狀進(jìn)行操作即可（樁底端的深度及擴(kuò)底部位的形狀、尺寸等的數(shù)據(jù)和圖象通過檢測(cè)裝置顯示在操作室里的監(jiān)控器上）
AM方法施工有以下優(yōu)點(diǎn)：1。采用一套管理嚴(yán)格的穩(wěn)定液護(hù)壁，避免樁周泥皮過厚和孔底沉碴導(dǎo)致單樁承載力的降低。2。采用專用鉆頭所產(chǎn)生的擴(kuò)底樁樁周邊摩檫加端部擴(kuò)大（摩檫加端層承載力），使單樁承載力大幅度提高和增加抗拔力，從而降低了投資成本。
2場(chǎng)地地質(zhì)條件
長(zhǎng)江北岸疏解線橋群地質(zhì)情況為：表層為粘土，砂粘土，褐黃、褐灰色，流~硬塑，厚約20~25m，基本承載力σ0=55~200kPa，下部為中、粗砂、礫砂，基本承載力σ0=350kPa，厚3~23m再下為砂巖，全風(fēng)化~微風(fēng)化，σ0=250~500kPa。
3樁身應(yīng)變測(cè)試原理
樁身應(yīng)變測(cè)試采用瑞士Solexperts公司生產(chǎn)的線法測(cè)量設(shè)備—滑動(dòng)測(cè)微計(jì)進(jìn)行測(cè)量【2】。該設(shè)備由探頭（內(nèi)含電感位移計(jì)和溫度傳感器），電纜，用于數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)的儀表組成，探頭的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1000mm，量程為10mm，靈敏度為0.001，精度為＋0.003。
在鉆孔灌注樁中埋設(shè)滑動(dòng)測(cè)微計(jì)觀測(cè)管，測(cè)管上每隔1m安置一個(gè)具有特殊定位功能的環(huán)形測(cè)標(biāo)，環(huán)形測(cè)標(biāo)之間用硬塑料管連接，滑動(dòng)測(cè)微計(jì)通過滑動(dòng)測(cè)微計(jì)探頭一米一米地向下前進(jìn)，只需裝探頭旋轉(zhuǎn)45°，就可在滑動(dòng)位置與量測(cè)位置之間互相切換，詳見左下圖，經(jīng)過自上而下和自下而上的操作，該線的量測(cè)工作就完成了，可以得到兩個(gè)環(huán)形測(cè)標(biāo)之間的相對(duì)位移成果。
試驗(yàn)加載前讀取觀測(cè)管內(nèi)環(huán)形測(cè)標(biāo)的初讀數(shù)，待初讀數(shù)讀取完畢后即開始加載，每級(jí)荷載穩(wěn)定后分別測(cè)定觀測(cè)管每米間測(cè)標(biāo)在該級(jí)荷載下的變化量即可得出樁身應(yīng)變隨荷載變化曲線【3】。
由實(shí)測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變結(jié)果推算軸向力及摩阻力是一個(gè)較復(fù)雜的課題，首先，測(cè)量元件本身存在一定的誤差，其次，環(huán)形測(cè)標(biāo)與觀測(cè)管對(duì)接時(shí)不管采用何種連接方式，其剛度必然會(huì)出現(xiàn)一定的差異，導(dǎo)致測(cè)量誤差。再加上，樁身混凝土強(qiáng)度的不均勻性決定了實(shí)測(cè)曲線不是一條光滑曲線。因此不能直接由實(shí)測(cè)曲線推算摩阻力，應(yīng)對(duì)實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行回歸分析，得到一條光滑平順曲線進(jìn)而由此推算試樁的軸向力及摩阻力。
由公式：
Ni =Egεi﹒Agi + Ehεi﹒Ahi （1）
式中：Ni為樁身某截面軸向力；Eh為樁身砼的彈模；Eg為樁身鋼筋的彈模； Agi為樁身某截面的縱向鋼筋總面積； Ahi為樁身砼截面積，εi為樁身某截面的應(yīng)變值。
計(jì)算出各級(jí)荷載下樁身軸向力分布，再由公式（2）計(jì)算單位摩阻力。
fi =(Ni-Ni+1)/π﹒Di ﹒ h （2）
式中Ni為軸向力，Di為樁身某截面直徑，h為兩截面積間距。
將各試樁樁底截面的軸力作為端阻力，樁頂軸力減端阻力即為該樁的總摩阻力（注：即樁側(cè)摩阻力之和）
4測(cè)試成果
測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)在灄口右線橋，對(duì)46號(hào)墩進(jìn)行樁身應(yīng)變測(cè)試。46號(hào)墩身高12m，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)6φ1.0m，摩擦樁，樁長(zhǎng)27.5m，樁身配鋼筋16φ16。承臺(tái)底高程21.01m。樁底高程-6.49m，位于粘土層。沿樁深各地層深度為：粉質(zhì)黏土3.4m，黏土19.9m，粗砂5.7m。
試驗(yàn)最大荷載為9600KN，分16級(jí)施加，46號(hào)墩2號(hào)樁的樁身應(yīng)變測(cè)試及處理成果見表1及圖1至圖5。
表1 各級(jí)荷載下樁身端阻力摩阻力變化表
荷載 （KN）
摩阻力(KN)
端阻力(KN)
粉質(zhì)黏土
黏土
粗砂
1200
72
1110
0
1800
169
1544
16
2400
217
2099
3000
2123
388
408
3600
265
2172
571
680
4200
314
2461
821
816
4800
241
2630
988
1156
5400
2654
1034
1564
6000
2847
1157
1972
6600
2896
1288
2244
7200
193
3065
1414
2652
7800
2920
1617
2924
8400
3258
1776
3196
9000
2992
2171
3468
9600
145
3040
2439
3808
單位極限摩阻力（KPa）
33
52
130
圖1 各級(jí)荷載下樁身實(shí)測(cè)應(yīng)變分布曲線圖
圖2 各級(jí)荷載下樁身回歸應(yīng)變分布曲線圖
、
圖3 各級(jí)荷載下樁身軸力分布曲線圖
圖4 各級(jí)荷載下樁身摩阻力分布曲線圖
圖5 各級(jí)荷載下樁身端阻力摩阻力變化曲線圖
從測(cè)試成果可以看出，46號(hào)墩2號(hào)樁在施加第四級(jí)荷載（2400KN）時(shí)，樁身測(cè)試得到的只有摩阻力；施加第五級(jí)荷載（3000KN）時(shí)，方才得到端阻力的測(cè)試數(shù)據(jù)；2號(hào)試樁在試驗(yàn)最大荷載時(shí)，端阻力為3808kN，端阻力占總荷載的39.7％。
對(duì)于46號(hào)墩2號(hào)樁而言：粉質(zhì)黏土樁側(cè)單位極限摩阻力試驗(yàn)值范圍為15～23kPa，對(duì)黏土為55 kPa～70 kPa，對(duì)于粗砂為130～150 kPa。
5結(jié)語(yǔ)
采用高精度滑動(dòng)測(cè)微計(jì)測(cè)試AT擴(kuò)底樁在各級(jí)荷載下的樁身應(yīng)變，測(cè)試精度高，測(cè)試結(jié)果可靠。由應(yīng)變測(cè)試結(jié)果推算出樁身端阻力及摩阻力，較好地給AM擴(kuò)底樁在武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋工程鐵路引橋工程推廣應(yīng)用提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
參考文獻(xiàn)(References)：
[1] 《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10002.5-99）；
[2] 李光煜，黃粵. 巖土工程應(yīng)變監(jiān)測(cè)中的線法原理及便攜式儀器系列[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2001, 20(1): 99-109.
[3] 《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）
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