鄭西鐵路函谷關特大橋檢測方法
2015-05-21
1、 序言
我局管段ZQ2標主要位于失陷性黃土分布區(qū)，失陷性土層厚度在10～25米，部分地段失陷性黃土厚度大于25米。根據(jù)設計院施工圖設計，11座特大、大橋樁基承載力均以樁周身摩擦力為主，并且根據(jù)失陷性黃土的特性，樁頂至失陷性黃土段還會產生負摩擦力，因此針對以上特性，擬準備對本標段內所有橋在開工前進行鉆孔灌注樁的泥漿級配、水下混凝土級配、成孔、成樁等工藝進行驗證檢驗。
根據(jù)施工圖中已確定的試樁數(shù)量和位置，再結合現(xiàn)場的實際情況，對各橋位不同地段進行試驗性施工工藝的驗證，同時結合鄭西公司工藝性試驗的推進計劃進行。
函谷關特大橋鋼筋混凝土灌注樁砼標號為C30，第一根試樁為4號試樁，有效樁長為38m，樁徑為1250㎜。按設計文件及有關規(guī)范確定的試驗內容為：單樁豎向靜載試驗，加載最大值為10220KN；單樁水平靜載試驗。
2、檢測內容、檢測方法及檢測工作量
2.1 檢測內容
按國家現(xiàn)行有關規(guī)范及規(guī)定采用單樁豎向靜載試驗進行承載力試驗，以確定單樁極限承載力。
2.2 檢測方法
2.2.1 單樁豎向抗壓靜載試驗；
2.2.2 單樁水平靜載試驗；
2.2.3 低應變值測定
2.3 檢測工作量
2.3.1 單樁豎向抗壓載荷試驗1根樁；
2.3.2 單樁水平靜載試驗1根樁。
3、錨樁設計及試樁樁帽加固
3.1 錨樁設計依據(jù)
本次錨樁設計以函谷關特大橋4號試樁為依據(jù)。試樁樁徑1250mm，有效樁長38m。主筋為φ20鋼筋，預留筋長度1.00m；加勁筋φ16，螺旋筋φ10。試樁承載力設計值為5110kN。
3.2 錨樁設計
3.2.1錨拉鋼筋規(guī)格及數(shù)量
試驗荷載為10220KN，安全系數(shù)1.2，即設計總抗拔力為12264KN,每樁3066KN。試樁主筋為φ20鋼筋，錨樁主筋采用φ25鋼筋。
錨筋計算：3066KN/（12.5mm×12.5mm×π×335N/mm2）÷1000=18.6根，建議采用20根φ25。
加勁筋φ16@2000，螺旋筋φ10@200。
3.2.2錨樁長度
錨樁直徑同試樁。
試驗荷載10220kN，即4根錨樁需要的總抗拔力為10220kN。試驗承載力設計值為5110kN，試樁總樁周側面積為149.23m2，估算平均側阻力34.24KPa。根據(jù)以往試驗資料及樁基技術規(guī)范，樁的抗拔系數(shù)（即抗拔側阻力與抗壓側阻力的比值）為0.5-0.8，本工程按0.6計算，需要的樁總側面積為497.47m2，每樁124.37m2，即樁長為31.67m，另外考慮錨樁的總重量約3886kN左右，綜合計算建議錨樁的長度為30m。在滿足試驗的前提下，為節(jié)約鋼筋，上部20m為20φ25，下部10m為10φ25。
試驗采用的設備為主梁長度10m，次梁長度7m，基準梁長度6.00m（為20號工字鋼），最大加載能力15000kN。試樁與錨樁平面布置圖、錨樁結構詳圖詳見附圖。
3.2.3試樁樁帽加固
由于試樁長度大，故樁頂砼浮漿厚度較大，根據(jù)以往經驗，試樁樁帽加固需在鑿除試樁浮漿后進行，加固高度1.00m（同預留筋長度），采用φ1250厚度10mm長度1.00m的鋼護筒，搭接處需焊接牢固。在1.00m內設6道加勁筋（φ16@200），5層網(wǎng)片（φ16@200）。樁帽部分砼為C30。詳見試樁樁帽加固圖。
4、單樁水平靜載試驗
根據(jù)設計要求進行單樁水平靜載試驗。試驗采用兩根錨樁及反力梁（豎向試驗用的次梁）提供反力，100T級千斤頂加載。加載方法由下列條件確定：當僅測定單樁的水平承載力并推定地基土抗力系數(shù)的比例系數(shù)時建議采用單向多循環(huán)加載法；當樁身埋設傳感器時可測量水平荷載作用下的樁身應力并計算樁身彎矩時建議采用維持荷載法。設備安裝詳見水平靜載試驗裝置圖。
5、檢測方法簡介
5.1單樁豎向抗壓靜載試驗
5.1.1反力裝置
試驗采用錨樁反力梁提供反力裝置。詳見 錨樁橫梁反力裝置安裝圖。
5.1.2試驗現(xiàn)場
試驗加載使用兩臺630T千斤頂逐級進行，試樁樁頂沉降由四個大行程百分表量測，錨樁上拔量各由一個百分表進行量測。
① 加荷方式采用慢速維持荷載法；
② 加荷采用分11級進行，前10級加載增量為1000kN，第11級加載220KN，終止荷載10220kN；
③ 測讀沉降時間間隔：每級荷載加荷后隔5、10、15、15、15min各測讀一次沉降值，以后每隔30min測讀一次；
?、?沉降相對穩(wěn)定標準：每小時沉降量不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次(從分級荷載施加后第30min開始，按1.5h連續(xù)三次每30min的沉降觀測值計算)。
?、?當樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定標準時，再施加下一級荷載；
?、?卸載時，每級荷載維持1h，按第15、30、60min測讀樁頂沉降后，即可卸下一級荷載。卸載至零后，應測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為3h，測讀時間為第15、30min，以后每隔30min測讀一次。
試驗終止條件：當出現(xiàn)下列情況之一并經工程負責人同意可終止加載:
a. 某級荷載下，樁的沉降量為前一級荷載作用下沉降量的5倍；
b. 某級荷載作用下，樁的沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的兩倍，且24小時內尚未達到相對穩(wěn)定；
c. 施加的荷載已達到10220KN。
壓力量測采用標準壓力表,試驗前由國家認可的質量技術監(jiān)督局授權檢定，試樁的沉降由4個百分表進行量測，試驗前由國家認可的質量技術監(jiān)督局授權檢定。
單樁豎向抗壓靜載試驗前，應對試樁樁帽進行加固。詳見樁帽加固圖。
5.1.3 試驗結果
?、?確定單樁豎向抗壓承載力時，應繪制豎向荷載～沉降（Q～S）、沉降～時間對數(shù)（S～lgt）曲線。
?、?對于陡降型Q～S曲線，取其發(fā)生明顯陡降的超始點對應的荷載值為單樁豎向抗壓極限承載力Qu。
?、?取S～lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載為Qu。
④ 在某級荷載下24小時尚未達到穩(wěn)定標準時取前一級荷載為Qu。⑤ 對于緩變型Q～S曲線可根據(jù)沉降量確定Qu，即S＝40mm 。
⑥ 當豎向抗壓承載力未達到極限時，應取最大試驗荷載為Qu。
5.2 單樁水平靜載試驗
5.2.1 設備安裝及現(xiàn)場試驗
?、?nbsp; 水平力作用點與實際工程樁的樁基承臺底面標高一致,千斤頂與試樁接觸處應進行補強。
② 在水平力作用平面的受檢樁兩側對稱安裝兩個百分表。在水平力作用平面以上50cm的受檢樁兩側對稱安裝兩個百分表，以測量樁頂轉角。
③ 基準當設置在與作用力方向垂直且與位移方向相反的試樁側面，基準點與試樁凈距不小于1倍樁徑（1.25m）。
?、?當采用慢速維持荷載法時，試驗方法同豎向靜載試驗。
?、?當采用單向多循環(huán)加載法時，每級加載量為預估水平極限承載力或最大試驗荷載的1/10，本工程按每級30KN計算。每級荷載施加后，恒載4min后測讀水平位移，然后卸載至零，停2min測讀殘余水平位移，至此完成一個加卸載循環(huán)。如此循環(huán)5次，完成一級荷載的位移觀測。
5.2.2 終止加載條件
當出現(xiàn)下列情況之一時，可終止加載：
?、? 樁身折斷；
?、? 水平位移超過30-40mm（軟土取40mm）；
?、? 水平位移達到設計要求的水平位移允許值。
5.2.3試驗結果
?、?采用慢速維持荷載法時繪制：水平力-力作用點位移（H－YO）關系曲線、水平力-位移梯度（H－⊿YO／⊿H）關系曲線、力作用點位移-時間對數(shù)（YO -lgt）關系曲線和水平力-力作用點位移雙對數(shù)（lg H -lg YO）關系曲線。
?、?當采用單向多循環(huán)加載法時繪制：水平力-時間-作用點位移（H-t-YO）關系曲線、水平力-位移梯度（H-⊿YO／⊿H）關系曲線。
?、?按規(guī)范相關公式計算地基水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)。
④ 單樁水平極限承載力確定：
a. 取單向多循環(huán)加載法時的H-t-YO曲線產生明顯陡降的前一級、或慢速維持荷載法量H-YO曲線發(fā)生明顯陡降的起始點對應的水平荷載值。
b. 取慢速維持荷載法時的YO –lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯彎曲的前一級水平荷載值。
c. 取H-⊿YO／⊿H曲線或lg H -lg YO曲線上第二拐點對應的水平荷載值。
d. 取樁身折斷時的前一級水平荷載值。
5.3 低應變動力檢測方法技術
將樁頭平整處理后，在樁頂放置1只加速度傳感器，接收錘擊中產生的信號。低應變檢測是以彈性波的入射和反射原理進行?；炷翗侗豢醋饕痪S的彈性桿件，當敲擊樁頭時，施加的瞬態(tài)力產生一束應力波，沿樁身向下傳播，當遇到波阻抗變化界面時，波將產生反射和透射，通過在樁頂放置的加速度傳感器可以接收到波阻抗界面反射信號。根據(jù)應力波反射規(guī)律，分析評價樁身完整性。
測試方法為，將樁頭平整處理后，在樁頂放置1只速度傳感器接收錘擊過程中產生的速度信號，經過一系統(tǒng)轉化后，在屏幕上顯示實測波形，根據(jù)波形和波速判定樁身完整性。
6、檢測中執(zhí)行的技術標準及相關文件
6.1《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》(GB 50202-2002)；
6.2《建筑樁基檢測技術規(guī)范》（JGJ 106-2003/ J 256-2003）；
6.3《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）；
6.4《場地巖土工程地質勘察報告》；
6.5《試樁樁位平面圖》。
7、檢測設備
豎向靜載試驗設備主要有：630T液壓千斤頂，型號QYL630二臺；0-50mm百分表8塊；基準梁二根；用于錨樁組合鋼梁一套。用于試驗的千斤頂和百分表均在有效的鑒定期內。
水平靜載試驗設備主要有：100T液壓千斤頂2臺，0-50mm百分表8塊，基準梁二根，長度6.00m，為20號工字鋼。
低應變動力檢測儀器：采用美國PDT公司生產的PIT基樁動測儀， 全套包括：
PIT Collector PIT數(shù)據(jù)采集儀主機 1臺
Accelerometer加速度計 1只
Non-Instrumented Hammer手錘 1個
Quick Charger快速充電器 1個
PIT數(shù)據(jù)傳輸及繪圖軟件
PLINK and PIT-PLOT Software 1套
8、技術質量保證及安全生產管理措施
8.1 參加檢測人員需持質監(jiān)部門頒發(fā)的檢測及觀測上崗證書，應熟悉地基和樁基檢測的基本原理及相關理論，具有法定計量學的基本知識，能嚴格按照標準規(guī)范、分析程序、測試細則進行各項檢測工作，確保檢測數(shù)據(jù)準確、可靠。試驗前和終止試驗時須經現(xiàn)場負責人檢查認可后方可執(zhí)行。對檢測工作中出現(xiàn)的問題應及時向總工匯報，并提出解決辦法。
現(xiàn)場檢測期間，應遵守國家有關安全生產的規(guī)定，采取事前交底、過程中檢查、事后總結提高等措施。當發(fā)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)異常時，應查找原因，重新檢測。當需要進行驗證或擴大檢測時，應得到有關方面的確認。
8.2 技術成果審核
質量管理人認真檢查原始記錄的填寫是否合格和規(guī)范，并對報告進行審定。檢測報告應采用統(tǒng)一格式，數(shù)據(jù)準確，結論正確。試驗報告需經審核人、審定人及總工程師分級審核批準。
