环线高速项目桥梁桩基承载特性分析

关键词:公路工程，桩基，承载特性，测试

1概述

桩基被广泛运用于工程建设之中，例如公路工程、桥梁工程、建筑工程等［1-3］，各类工程广泛使用桩基，主要是由于桩基能够向地层中传递工程荷载，起到很好的承载作用，同时也能大幅度降低工程中可能出现的地表沉降以及不均匀沉降［4-6］。桩基的使用在整个工程建设过程中起到至关重要的作用，它时刻关系着整个工程建设质量，同时还影响着施工安全和进度［7-9］。桩基工程施工具有隐蔽性强的特点，桩基施工质量直接关系到工程整体质量，同时桩基施工过程一旦出现问题，后续很难再进行加固处理等补救措施;在桩基工程施工中，桩基承载特性被作为一项重要的评价指标，关系着桩基工程施工质量好坏［10，11］，因此，实际工程施工过程中，应及时对桩基进行承载力测试，评价桩基的使用状态，确保工程施工质量。

2工程概况

潮汕高速里程约为82．23km，工程大部分是桥梁和隧道，桥梁共有46座，其中特大桥占据了27座，大中桥占据了19座，全线包括了4条隧道，主线桥隧比例达到87．3%，几乎占据了工程的绝大部分。工程所在地地质条件复杂，分布着较厚的软基覆盖层，设计桩长较长。为保证桩基工程的顺利施工，基桩承载能力必须满足工程设计及相关规范规定，必须在桩基施工前进行试桩试验，本文对兴潮大道跨桥的检测情况及检测成果进行描述。

3测试方法与要求

3．1竖向静荷载测试

使用慢速维持荷载法进行加载试验，加载使用堆重平台反力装置，堆重平台采用预制混凝土块制成，通过超高压油泵带动千斤顶对桩施加荷载，施加荷载值通过压力计读取，使用位移传感器测量桩底沉降量，堆载试验现场实施如图1所示。

3．2桩身内力测试

根据本次试桩测试的目的，需要对桩身进行内力测试，获取桩基各土层侧摩阻力、桩身轴力、桩端阻力变化情况。传感器为振弦式钢筋应力计，安装于钢筋笼主筋上。对于常规桩，分布在不同性质土层的界面处，每个界面(包括标定界面)处均匀安装4个钢筋计，压力盒位于钢筋笼的底部;对于支盘桩，分布在“支”或“盘”上、下各25cm处，每个横断面均匀安置2个钢筋计，标定界面安装4个钢筋计，压力盒安装于钢筋笼底部。

4测试结果及分析

4．1各试桩承载能力及位移测试结果1)兴潮大道跨线桥SZ1桩基能承受的最大荷载为15620kN，荷载作用下产生的总沉降为80．82mm，卸荷回弹率为15．95%，实验结果良好，当试验荷载为15620kN时桩基沉降突然增加，极限承载力取为14200kN能够符合设计要求;2)兴潮大道跨线桥SZ4桩基能承受的最大荷载为12510kN，荷载作用下的总沉降为40．01mm，卸荷回弹率为25．62%，符合试验开展目的，当试验施加荷载12510kN时，沉降达到上一级荷载产生沉降的5倍，符合试验结束的条件，极限承载力取为11120kN;3)兴潮大道跨线桥SZ5桩基能承受的最大加载为16200kN，荷载作用下产生的总沉降为53．68mm，卸荷回弹率为26．38%，符合试验开展目的，当试验施加荷载为16200kN时，此荷载作用下沉降达到上一级荷载产生沉降的5倍，符合试验结束的条件，极限承载力取为14850kN，超出设计要求10%;4)兴潮大道跨线桥SZ3(支盘桩)桩基能承受的最大荷载为20900kN，该级荷载作用下产生的总沉降为40．63mm，卸荷回弹率为42．06%，当施加荷载达到20900kN时，该级荷载产生的沉降为上一级荷载产生沉降的5倍，满足终止试验的条件，极限承载力取为19000kN，符合设计要求;5)兴潮大道跨线桥SZ6(支盘桩)桩基能承受的最大荷载为20900kN，该级荷载产生的总沉降为24．43mm，卸荷回弹率为43．63%，极限承载力取为20900kN，超出设计要求10%。

4．2常规桩内力测试结果与分析

SZ1试桩在每级试验荷载下桩端阻力与桩端位移qp—sb曲线见图2，由此看出，桩端阻力随着桩端位移的增大不断增大，当桩端位移达到一定程度后，桩端阻力增长缓慢。SZ4试桩每级试验荷载下桩端阻力与桩端位移qp—sb曲线见图3，由此看出，桩端阻力与桩端位移呈现正相关，当桩端位移达到一定程度后，桩端阻力增长缓慢。

4．3支盘桩内力测试结果与分析

SZ3各支盘端承力及其分担百分比:1)每级荷载下各支盘端承力变化曲线如图4所示。各支盘力随桩顶位移变化曲线如图4，图5所示。由图4，图5可知:a．盘的端承力发挥幅度远大于支;b．上盘发挥端承力大于下盘，这是由于上盘位移大，能够激发较充分的端承力;c．上盘、下盘发挥端承力大于中盘，这是因为上盘、下盘设置在细砂层、粉砂层中，单位面积盘底端阻力值高，中盘设置在粉质粘土层，单位面积盘底端阻力值低。2)每级荷载下各支盘分担支撑力占总支盘力的百分比变化曲线如图6所示。由图6可知，在荷载较小的情况下，靠近桩顶的支、盘贡献的承载力占总支盘力百分比较高，远离桩顶的支、盘贡献的承载力百分比较低;随着荷载的增加，支盘之间贡献的承载力占总支盘力的百分比不断变化，最终趋向于一个较稳定的比值。如最大加载值20900kN作用下，上六星支(－19．75)∶中六星支(－23．75)∶上盘∶下六星支(－32．25)∶中盘∶下盘为9．13%∶9．28%∶28．57%∶8．62%∶17．13%∶27．26%。

5结语

1)在常规桩现场承载力测试中发现:SZ1桩基最大承载力15620kN，该级荷载作用下产生的总沉降80．82mm，卸荷回弹率为15．95%，符合试验开展的目的，当试验加载至15620kN时沉降急剧增大，桩基极限承载力取14200kN，满足设计要求;SZ4桩基最大承载力为12510kN，该级荷载作用下产生的总沉降为40．01mm，卸荷回弹率为25．62%，符合试验开展的目的，当试验加载至12510kN时，该级沉降达到上一级沉降的5倍，符合试验终止条件，桩基极限承载力取为11120kN;2)支盘桩SZ3最大加载为20900kN，总沉降为40．63mm，回弹率为42．06%，当加载至20900kN，该级沉降达到上一级沉降的5倍，终止试验，极限承载力取为19000kN，满足设计要求;3)兴潮大道跨线桥支盘桩试桩SZ3贡献的支盘力在57．97%～62．71%左右，支盘力由上至下逐渐发挥，随着荷载的增加，支盘之间贡献的承载力占总支盘力的百分比不断变化，最终趋向于一个较稳定的比值;支盘桩的支盘力发挥需要一定的盘底位移，靠近桩顶的支或者盘，其支盘力先发挥;4)本文系统的阐述了桥梁基桩承载能力现场测试方法，根据现场测试数据分析了组成桥梁的两种基础桩，包括常规桩和支盘桩的桩身受力规律，验证了桩身设计的合理性，研究成果可为类似桥梁桩基现场测试提供技术指导，具有重要的工程意义。

参考文献:

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作者：陈亮 徐腾飞 单位：深圳高速工程检测有限公司