橋梁舊樁利用試驗(yàn)檢測(cè)方案
2015-09-22
1、分析目的
針對(duì)老橋的舊樁利用，如何準(zhǔn)確判斷舊橋樁基的剩余承載力和抗彎能力，是決定舊樁能否使用的關(guān)鍵，對(duì)于通過(guò)何種試驗(yàn)檢測(cè)方法測(cè)定舊樁承載力及抗彎能力是本文的分析內(nèi)容。
2、試驗(yàn)項(xiàng)目及其結(jié)論研究方向
2.1、低應(yīng)變?cè)囼?yàn)
2.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?br />
檢測(cè)混凝土樁的樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及位置，估算樁長(zhǎng)。
2.1.2 儀器設(shè)備
檢測(cè)儀器的主要技術(shù)性能指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JTG/T F81-01-2004）的有關(guān)規(guī)定，且應(yīng)具有信號(hào)顯示、儲(chǔ)存和處理分析功能。
2.1.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況
舊袁澤橋引橋共有直徑1.2m舊樁96根，新橋橋孔布置難以完全避開(kāi)舊橋樁基位置，為了在合理可行的基礎(chǔ)上充分利用原已有樁基，避免工程建設(shè)的重復(fù)及浪費(fèi)，節(jié)約工程費(fèi)用，設(shè)計(jì)共利用47根直徑1.2m舊樁，占舊樁總數(shù)49%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)破除情況，隨即抽檢15根舊樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果總體較好，其中有3根樁有縮頸情況，判定為Ⅱ類(lèi)樁，其余均為Ⅰ類(lèi)樁。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況，在Ⅱ類(lèi)樁中選取一根相對(duì)較差的進(jìn)行單樁承載力試驗(yàn)。
2.2樁身混凝土取芯試驗(yàn)
2.2.1試驗(yàn)?zāi)康?br />
檢測(cè)舊樁的樁身混凝土強(qiáng)度及彈性模量
2.2.2 取芯的標(biāo)準(zhǔn)及強(qiáng)度、彈模試驗(yàn)
每個(gè)樁的鉆芯數(shù)量為2個(gè)，選取2根樁進(jìn)行取芯。
從鉆孔中取出的芯樣在稍微晾干后,應(yīng)標(biāo)上清晰的標(biāo)記。芯樣的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和彈性模量試驗(yàn)要求參見(jiàn)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE30-2005）。
2.2.3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況
隨即抽取一根舊樁進(jìn)行取芯檢測(cè)，根據(jù)規(guī)范要求取兩孔，結(jié)果顯示取芯樁長(zhǎng)與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)與低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果基本相符，樁體均進(jìn)入持力層，芯段完整，成型較好，結(jié)構(gòu)均勻，膠結(jié)較密實(shí)，斷口基本吻合，芯壁光滑。芯樣混凝土局部位置有離析現(xiàn)象，全孔取芯段未見(jiàn)軟弱夾層及斷樁等不良現(xiàn)象。判定為Ⅰ類(lèi)樁。
2.3單樁承載力檢測(cè)
2.3.1單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介
單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)是依據(jù)規(guī)范規(guī)定，通過(guò)測(cè)試試樁在豎向荷載作用下的沉降變化來(lái)分析和評(píng)價(jià)單樁豎向極限承載力。測(cè)試時(shí)進(jìn)行逐級(jí)加荷，至設(shè)計(jì)要求的樁基豎向極限承載力,記錄并分析試樁在每級(jí)加荷時(shí)的沉降數(shù)據(jù)，新樁測(cè)試時(shí)還需記錄樁身預(yù)埋鋼筋計(jì)的數(shù)據(jù)。
本工程樁基靜載荷試驗(yàn)過(guò)程將依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041 2000）附錄B“試樁試驗(yàn)辦法”的要求進(jìn)行。
試驗(yàn)設(shè)備采用JCQ-503C基樁靜載荷測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行本工程測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)可以全自動(dòng)進(jìn)行靜載試驗(yàn)，包括自動(dòng)加載、自動(dòng)穩(wěn)壓、自動(dòng)判穩(wěn)、自動(dòng)記錄并集測(cè)試、監(jiān)控、顯示、圖表打印為一體。試驗(yàn)裝置在工程開(kāi)始之前進(jìn)行荷載計(jì)量標(biāo)定，以確保試驗(yàn)準(zhǔn)確性。
2.3.2靜載試驗(yàn)對(duì)試樁的要求
（1）試樁樁頂應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，加強(qiáng)方法為：樁頭主筋應(yīng)全部直通至樁頂混凝土保護(hù)層之下，各主筋應(yīng)在同一高度上；距樁頂800mm范圍內(nèi)，可采用厚度3～5mm的鋼板護(hù)筒或距樁頂1200mm范圍內(nèi)設(shè)置箍筋，加筋方案與工程樁頂部箍筋布置相同，樁頂部設(shè)置2片間距60～100mm、ф8mm,100mm×100mm的鋼筋網(wǎng)片。
?。?）試樁樁頭除按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加強(qiáng)外，還必須采取以下措施進(jìn)行處理，樁頂砼保護(hù)層厚20mm，要求水平且不得有浮漿。
2.3.3 試驗(yàn)過(guò)程
試驗(yàn)采用混凝土塊進(jìn)行配重，單塊混凝土重4.0噸，現(xiàn)場(chǎng)分五層堆載。堆載、加卸載過(guò)程、沉降觀測(cè)間隔時(shí)間及相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)還有終止加載條件均按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041 2000）附錄B“試樁試驗(yàn)辦法”的要求進(jìn)行。
2.3.4 試驗(yàn)結(jié)論
最大加載量：10000kN 最大沉降量：8.52mm 最大回彈量：2.38mm回彈率：27.9%
根據(jù)Q-S曲線≤40mm時(shí)的荷載值（kN），單樁豎向抗壓承載力實(shí)測(cè)值取值為：10000kN。本次檢測(cè)舊樁實(shí)測(cè)豎向抗壓極限承載力為：10000kN，相應(yīng)最大沉降量：8.52mm，滿足設(shè)計(jì)加載要求。
2.4樁身耐久性試驗(yàn)
2.4.1混凝土碳化深度試驗(yàn)
鋼筋混凝土是一種耐久性能良好的建筑材料，然而，在使用荷載和環(huán)境等因素作用下，仍然存在材料老化、腐蝕,以及由此引起的結(jié)構(gòu)性能劣化等問(wèn)題。在一般大氣環(huán)境條件下，混凝土碳化是鋼筋銹蝕的重要前提。鋼筋不斷地銹蝕促使混凝土保護(hù)層開(kāi)裂，產(chǎn)生沿筋裂縫和剝落，進(jìn)而導(dǎo)致粘結(jié)力減小，鋼筋受力面積減小，結(jié)構(gòu)耐久性和承載力降低等一系列不良后果。因此，進(jìn)行混凝土碳化研究，無(wú)論是對(duì)既有建筑物的耐久性評(píng)定、維修加固還是對(duì)建筑物的耐久性設(shè)計(jì)均有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
試驗(yàn)方法：用體積濃度1%的酚酞乙醇指示液噴于斷裂面，從樁身表面到變色邊界每邊測(cè)量3處距離，以其算術(shù)平均值作為碳化深度。
2.4.2鋼筋銹蝕程度試驗(yàn)
鋼筋與混凝土之間形成的鐵銹層，削弱了變形鋼筋與混凝土的膠結(jié)作用；鐵銹的膨脹將導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，降低了混凝土對(duì)鋼筋的約束作用；鋼筋變形肋銹蝕使變形鋼筋與混凝土之間失去了機(jī)械咬合作用。 結(jié)構(gòu)混凝土中的鋼筋發(fā)生銹蝕使得鋼筋有效截面積減小、體積增大，從而導(dǎo)致混凝土膨脹、剝落、鋼筋與混凝土的握裹力及承載力降低，直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性。
通過(guò)鋼筋銹蝕檢測(cè)儀的測(cè)定，袁澤橋擬利用的舊樁鋼筋銹蝕程度不足4%，經(jīng)計(jì)算，其正常使用剩余壽命預(yù)測(cè)及承載能力壽命預(yù)測(cè)均滿足要求。
2.4.3混凝土氯離子含量試驗(yàn)
?。?）氯離子含量檢測(cè)的意義
混凝土中氯離子含量對(duì)鋼筋銹蝕影響極大，氯離子可以隨著混凝土的組成材料（砂、石、水泥、外加劑）進(jìn)入混凝土內(nèi)部，也可在混凝土硬化后經(jīng)其孔隙滲入混凝土內(nèi)部，當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土中具有充分的可溶性氯離子時(shí)，鋼筋表面的鈍化層將會(huì)立即遭到破壞，并能導(dǎo)致鋼筋的銹蝕、混凝土的開(kāi)裂，在嚴(yán)重的情況下，還肯能造成混凝土保護(hù)層的脫落，裂縫的形式一般是沿著主受力鋼筋的直線方向。所以，對(duì)舊樁混凝土中氯離子含量的測(cè)定，對(duì)鋼筋混凝土耐久性研究有著重要意義。
（2）測(cè)試結(jié)果
本次檢測(cè)結(jié)果顯示，袁澤橋隨機(jī)抽檢的舊樁混凝土中氯離子含量為1%（占水泥重量），小于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）要求。
2.4.4混凝土氧化鈣含量試驗(yàn)
判定f-CaO對(duì)混凝土質(zhì)量的影響。
3. 結(jié)論
舊樁利用是當(dāng)前橋梁改建中一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)，如何判斷舊樁的利用價(jià)值，需要通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行判定，本文根據(jù)工程實(shí)例，對(duì)舊樁所做的各項(xiàng)檢測(cè)，綜合各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，得出舊樁可利用的結(jié)論。通過(guò)此實(shí)例，本文所述的幾項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目對(duì)舊樁利用分析提供了全面的數(shù)據(jù)，希望通過(guò)本文對(duì)今后橋梁改造中遇到的舊樁利用問(wèn)題提供
