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桩基预埋荷载箱法静荷载试验的桩基施工工艺

0 前言

石马河特大桥是杭州至兰州高速公路重庆奉节境内跨越石马河河床的一座特大桥 ,主桥为 106 m 2 ×200 m 106 m连续刚构 ,主墩 5#、6#、7#墩为20 根 Υ2。4 m群桩基础 (摩擦桩 ), 承台尺寸为19。4 m×24。4 m×4 m, 属大体积混凝土(Concrete)。 5#墩位于巫山岸山脚处 ,设计桩长为 40 ～ 55 m不等;6#墩位于石马河主河道 ,设计桩长为 45 ～ 66 m不等 ;7#墩位于奉节岸山坡,设计桩长为 40 m。根据地质补勘的情况 ,经专家会议同意, 5#、7#墩采用挖孔桩施工 , 6#墩采用先挖后钻的施工方法 。根据“每个主墩至少试桩一根 , 做单桩承载力静载试验”的设计要求, 因 6#墩桩基位于石马河主河道, 试桩试验的施工难度（difficulty)较大, 故本文重要介绍6#墩桩基采用预埋荷载箱法静荷载试验的桩基施工及荷载箱安装的施工工艺 。

1 石马河特大桥试桩的目的

1)确定典型工程地质条件下, 单桩竖向极限承载力及沉降规律 ,为验证、优化（optimalize）桩基设计提供有效数据 。

2)根据各级荷载作用下试桩主筋应力测试 ,计算单桩极限状态桩侧各土层摩阻力和桩端土反力 ,

为桩基设计提供参数 。

3)通过试桩 ,总结在典型土层条件下人工挖孔灌注桩基的设计施工方法和经验（experience), 为该地区今后桩基设计施工提供参考 。

2 试桩的施工方法

根据试桩要求 、桩位地质情况 ,试桩科研单位选择 5#墩 13#桩、6#墩 8#桩 、7#墩 8#桩作为试桩 ,并以此调整试桩桩基施工的工艺和施工顺序 。

1)试桩桩位地层分布及荷载箱、软底层位置（position )示

2)荷载箱安装工艺(主墩 6#墩)。8#桩试桩成孔后 ,因孔内水较深 ,故采用水下混凝土的浇筑方式浇筑节桩身混凝土 ,节桩身混凝土的钢筋笼制作长度为 17。32 m, 考虑到水下混凝土施工时桩顶混凝土产生的浮碴 ,故节桩身混凝土的实际施工桩长为 18 m左右。钢筋笼在钢筋棚制作时按要求安装钢筋计 , 同时安装好超声波（是一种频率高于20000赫兹的声波）检测管并运输到现场 , 采用吊车安放, 选取Υ50钢管作为护管将钢筋计的检测线引出到桩口并保护好 。

　　②软垫施工 。石马河特大桥主墩 6#墩采用的是先挖后钻的施工方法 ,因桩位处卵石土覆盖层达 35 m, 挖孔部分深度达 40 m(挖孔护壁嵌石 4 ～ 5 m)。其中, 6#墩 8#桩设计桩长为 45 m,为短桩, 故仅 8#桩全部采用挖孔桩施工方法, 8#桩节桩身 17。32 m, 桩身混凝土浇筑完成后 ,其桩顶高出其相邻桩挖孔部分孔底 12 m左右。为确保 8#桩试桩施工有效进行, 故在其它相邻桩成桩之前先完成试桩的全部桩身混凝土施工 ,待试桩节桩身混凝土强度达到 试桩桩位地层分布及荷载箱、软底层位置示意设计值 (C30 )80%后 ,先利用相邻桩孔作为降水井 ,抽干桩孔内积水 ,人工井下凿除桩顶浮碴到软垫层位置, 然后设置 80 mm厚细碎石层, 碎石层上抹一层平坦的水泥浆 。

　　③第二节钢筋笼及荷载箱安装。a)按设计长度要求制作好钢筋笼并安装好钢筋计及超声波检测管。b)采用吊车下放钢筋笼并在荷载箱安装位置处临时固定钢筋笼 ,进行荷载箱与钢筋笼的定位 ,基于 PDA的数字公路平台事故信息采集系统的研究

3 众所周知 ,野外工作任务繁重, 数据（data)处理量大,并且由于野外环境的特殊性, 一般的信息化工具难以应用,存在着各种各样的问题, 比较突出的便是可携带性以及供电的问题 。本系统便是以此为大背景的。 PDA的网址导航功能使得工作人员在任何陌生的环境下找到目的地 ;PDA的拍照功能为图象的采集提供了手段;PDA的网络访问功能使得数据的即时回发成为可能 。用 “L”型型钢焊合固定。c)荷载箱焊接固定好后,采用氧割割断钢筋笼全部主筋仅保留 4根主筋 (用于钢筋笼的安装)及检测管 ,然后按常规施工方法安装 、接长钢筋笼 ,钢筋笼全部接长后 ,悬吊在软垫层上。d)荷载箱 、钢筋笼安装好后 , 人工在孔底对接检测管 ,并采用 Υ50钢管作为护管 ,将钢筋计的检测线及荷载箱内千斤顶的油管引出至桩口并进行保护 。3)第二节桩身混凝土施工 。待钢筋笼及荷载箱安装好后, 即可进行第二节桩身混凝土施工 ,桩身混凝土采用导管进行混凝土施工。

　　①采用导管进行桩身混凝土施工;

　　②混凝土的坍落度控制在 200 ～ 220 mm之间 ;

　　③提升导管时注意放慢起吊速度 ,同时采用人工转动导管防止导管穿过荷载箱位置被卡住;

　　④ 混凝土顶面浇筑至荷载箱位置时需放慢浇筑速度 ,同时进行人工振捣 。

4 试桩检测结论及桩基检测结果

1)试桩桩基混凝土完成后 28 d,即可进行检测(检查并测试)试验, 其试验结论 :

　　①石马河特大桥试桩 5#-13#、6#-8#、7#-8#分别位于该桥的

　　5、6、7号主墩,属工程试桩 ,实测得到的单桩极限 抗压承载 力分别达到 了 48 960、48 880、32 020 kN。

　　②试桩 5#-13#、6#-8#、7#-8#的桩侧土层侧阻发挥值均位于荷载箱的上下附近桩段, 方向向下 (抗拔 )、向上 (抗压 )的侧阻极值分别达到了210、270、180和 210、310、230 kPa, 其它段桩侧侧阻还未发挥增长中,并逐步向桩顶及桩底方向减小 。

　　③试桩 6#-8#的桩侧侧阻具有明显的应变软化特性。

　　④试桩 5#-13#、6#-8#、7#-8#的承载力显示得到充分发挥, 还具有一定的承载潜力 (桩端阻均未能有效发挥 )。试桩检测试验完成后即可进行压浆处理, 通过向护管进行压浆处理 ,因护管在试验当中荷载箱位置被拉断 ,故水泥浆可通过断裂裂缝将断裂的桩身混凝土压实。压浆 14 d后再进行超声波检测 ,桩基达到 Ⅰ类桩。

5结束语预埋荷载箱法在石马河特大桥单桩承载力试验过程中体现出了其快速方便 、测试结果准确等优点。在今后的同类型桩基施工中, 推广该方法有助于快速为桩基设计提供参数并能为验证 、优化桩基设计提供准确的数据。