鄭西鐵路函谷關(guān)特大橋檢測方法
2011-11-22 來源：百度文庫
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(shè)計院施工圖設(shè)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(chǎn)生負摩擦力，因此針對以上特性，擬準備對本標段內(nèi)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(jié)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(jié)合鄭西公司工藝性試驗的推進計劃進行。
函谷關(guān)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(shè)計文件及有關(guān)規(guī)范確定的試驗內(nèi)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(nèi)容、檢測方法及檢測工作量
2.1 檢測內(nèi)容
按國家現(xiàn)行有關(guān)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(yīng)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(shè)計及試樁樁帽加固
3.1 錨樁設(shè)計依據(jù)
本次錨樁設(shè)計以函谷關(guān)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(yù)留筋長度1.00m；加勁筋φ16，螺旋筋φ10。試樁承載力設(shè)計值為5110kN。
3.2 錨樁設(shè)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(shè)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(shè)計值為5110kN，試樁總樁周側(cè)面積為149.23m2，估算平均側(cè)阻力34.24KPa。根據(jù)以往試驗資料及樁基技術(shù)規(guī)范，樁的抗拔系數(shù)（即抗拔側(cè)阻力與抗壓側(cè)阻力的比值）為0.5-0.8，本工程按0.6計算，需要的樁總側(cè)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(shè)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(jié)構(gòu)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(jīng)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(yù)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(nèi)設(shè)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(shè)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(dāng)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(dāng)樁身埋設(shè)傳感器時可測量水平荷載作用下的樁身應(yīng)力并計算樁身彎矩時建議采用維持荷載法。設(shè)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；
④ 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）。
⑤ 當(dāng)樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定標準時，再施加下一級荷載；
⑥ 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(yīng)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(dāng)出現(xiàn)下列情況之一并經(jīng)工程負責(zé)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(nèi)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(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局授權(quán)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(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局授權(quán)檢定。
單樁豎向抗壓靜載試驗前，應(yīng)對試樁樁帽進行加固。詳見樁帽加固圖。
5.1.3 試驗結(jié)果
① 確定單樁豎向抗壓承載力時，應(yīng)繪制豎向荷載～沉降（Q～S）、沉降～時間對數(shù)（S～lgt）曲線。
② 對于陡降型Q～S曲線，取其發(fā)生明顯陡降的超始點對應(yīng)的荷載值為單樁豎向抗壓極限承載力Qu。
③ 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(dāng)豎向抗壓承載力未達到極限時，應(yīng)取最大試驗荷載為Qu。
5.2 單樁水平靜載試驗
5.2.1 設(shè)備安裝及現(xiàn)場試驗
① 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(yīng)進行補強。
② 在水平力作用平面的受檢樁兩側(cè)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(cè)對稱安裝兩個百分表，以測量樁頂轉(zhuǎn)角。
③ 基準當(dāng)設(shè)置在與作用力方向垂直且與位移方向相反的試樁側(cè)面，基準點與試樁凈距不小于1倍樁徑（1.25m）。
④ 當(dāng)采用慢速維持荷載法時，試驗方法同豎向靜載試驗。
⑤ 當(dāng)采用單向多循環(huán)加載法時，每級加載量為預(yù)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(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，可終止加載：
① 樁身折斷；
② 水平位移超過30-40mm（軟土取40mm）；
③ 水平位移達到設(shè)計要求的水平位移允許值。
5.2.3試驗結(jié)果
① 采用慢速維持荷載法時繪制：水平力-力作用點位移（H－YO）關(guān)系曲線、水平力-位移梯度（H－⊿YO／⊿H）關(guān)系曲線、力作用點位移-時間對數(shù)（YO -lgt）關(guān)系曲線和水平力-力作用點位移雙對數(shù)（lg H -lg YO）關(guān)系曲線。
② 當(dāng)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(guān)系曲線、水平力-位移梯度（H-⊿YO／⊿H）關(guān)系曲線。
③ 按規(guī)范相關(guān)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(chǎn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)變動力檢測方法技術(shù)
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(chǎn)生的信號。低應(yīng)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(dāng)敲擊樁頭時，施加的瞬態(tài)力產(chǎn)生一束應(yīng)力波，沿樁身向下傳播，當(dāng)遇到波阻抗變化界面時，波將產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)生的速度信號，經(jīng)過一系統(tǒng)轉(zhuǎn)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(shù)標準及相關(guān)文件
6.1《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50202-2002）；
6.2《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2003/ J 256-2003）；
6.3《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）；
6.4《場地巖土工程地質(zhì)勘察報告》；
6.5《試樁樁位平面圖》。
7、檢測設(shè)備
豎向靜載試驗設(shè)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(nèi)。
水平靜載試驗設(shè)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(yīng)變動力檢測儀器：采用美國PDT公司生產(chǎn)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(shù)質(zhì)量保證及安全生產(chǎn)管理措施
8.1 參加檢測人員需持質(zhì)監(jiān)部門頒發(fā)的檢測及觀測上崗證書，應(yīng)熟悉地基和樁基檢測的基本原理及相關(guān)理論，具有法定計量學(xué)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(jīng)現(xiàn)場負責(zé)人檢查認可后方可執(zhí)行。對檢測工作中出現(xiàn)的問題應(yīng)及時向總工匯報，并提出解決辦法。
現(xiàn)場檢測期間，應(yīng)遵守國家有關(guān)安全生產(chǎn)的規(guī)定，采取事前交底、過程中檢查、事后總結(jié)提高等措施。當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)異常時，應(yīng)查找原因，重新檢測。當(dāng)需要進行驗證或擴大檢測時，應(yīng)得到有關(guān)方面的確認。
8.2 技術(shù)成果審核
質(zhì)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(yīng)采用統(tǒng)一格式，數(shù)據(jù)準確，結(jié)論正確。試驗報告需經(jīng)審核人、審定人及總工程師分級審核批準。
