技術(shù)資訊

1  概述

武漢天興洲公鐵兩用長(cháng)江大橋工程鐵路引橋工程包括江北聯(lián)絡(luò )線(xiàn)上的灄口右線(xiàn)橋、灄口右線(xiàn)引橋、諶家磯右線(xiàn)橋及客車(chē)上行聯(lián)絡(luò )線(xiàn)引橋，合計橋長(cháng)6782.7m。橋梁采用鉆孔樁基礎，大部分橋基礎按擴底樁設計^【1】。

AM施工技術(shù)采用全液壓擴底快換魔力鏟斗進(jìn)行全液壓切削挖掘，擴底時(shí)使樁底端保持水平擴大，切削挖掘施工時(shí)采用電腦管理檢測映像裝置進(jìn)行自動(dòng)控制，首先用鉆機將直徑樁（成孔）鉆到設計深度后，把擴底機（全液壓擴底快換魔力鏟斗）下降到樁的底端，打開(kāi)擴大翼進(jìn)行擴大切削挖掘作業(yè)，此時(shí)操作人員只需要按照設計要求預先輸入電腦的擴底數據和形狀進(jìn)行操作即可（樁底端的深度及擴底部位的形狀、尺寸等的數據和圖象通過(guò)檢測裝置顯示在操作室里的監控器上）

AM方法施工有以下優(yōu)點(diǎn)：1。采用一套管理嚴格的穩定液護壁，避免樁周泥皮過(guò)厚和孔底沉碴導致單樁承載力的降低。2。采用專(zhuān)用鉆頭所產(chǎn)生的擴底樁樁周邊摩檫加端部擴大（摩檫加端層承載力），使單樁承載力大幅度提高和增加抗拔力，從而降低了投資成本。

2場(chǎng)地地質(zhì)條件

長(cháng)江北岸疏解線(xiàn)橋群地質(zhì)情況為：表層為粘土，砂粘土，褐黃、褐灰色，流~硬塑，厚約20~25m，基本承載力σ0=55~200kPa，下部為中、粗砂、礫砂，基本承載力σ0=350kPa，厚3~23m再下為砂巖，全風(fēng)化~微風(fēng)化，σ0=250~500kPa。

3樁身應變測試原理

樁身應變測試采用瑞士Solexperts公司生產(chǎn)的線(xiàn)法測量設備—滑動(dòng)測微計進(jìn)行測量【2】。該設備由探頭（內含電感位移計和溫度傳感器），電纜，用于數據采集、處理、存儲的儀表組成，探頭的基準長(cháng)度為1000mm，量程為10mm，靈敏度為0.001，精度為＋0.003。

在鉆孔灌注樁中埋設滑動(dòng)測微計觀(guān)測管，測管上每隔1m安置一個(gè)具有特殊定位功能的環(huán)形測標，環(huán)形測標之間用硬塑料管連接，滑動(dòng)測微計通過(guò)滑動(dòng)測微計探頭一米一米地向下前進(jìn)，只需裝探頭旋轉45°，就可在滑動(dòng)位置與量測位置之間互相切換，詳見(jiàn)左下圖，經(jīng)過(guò)自上而下和自下而上的操作，該線(xiàn)的量測工作就完成了，可以得到兩個(gè)環(huán)形測標之間的相對位移成果。

試驗加載前讀取觀(guān)測管內環(huán)形測標的初讀數，待初讀數讀取完畢后即開(kāi)始加載，每級荷載穩定后分別測定觀(guān)測管每米間測標在該級荷載下的變化量即可得出樁身應變隨荷載變化曲線(xiàn)【3】。

由實(shí)測應力、應變結果推算軸向力及摩阻力是一個(gè)較復雜的課題，首先，測量元件本身存在一定的誤差，其次，環(huán)形測標與觀(guān)測管對接時(shí)不管采用何種連接方式，其剛度必然會(huì )出現一定的差異，導致測量誤差。再加上，樁身混凝土強度的不均勻性決定了實(shí)測曲線(xiàn)不是一條光滑曲線(xiàn)。因此不能直接由實(shí)測曲線(xiàn)推算摩阻力，應對實(shí)測曲線(xiàn)進(jìn)行回歸分析，得到一條光滑平順曲線(xiàn)進(jìn)而由此推算試樁的軸向力及摩阻力。

由公式：

N_i =E_gε_i﹒A_gi + E_hε_i﹒A_hi      （1）  

式中：Ni為樁身某截面軸向力；Eh為樁身砼的彈模；Eg為樁身鋼筋的彈模； Agi為樁身某截面的縱向鋼筋總面積； Ahi為樁身砼截面積，εi為樁身某截面的應變值。

計算出各級荷載下樁身軸向力分布，再由公式（2）計算單位摩阻力。

f_i =(N_i-N_i+1)/π﹒D_i ﹒ h         （2）

式中Ni為軸向力，Di為樁身某截面直徑，h為兩截面積間距。

將各試樁樁底截面的軸力作為端阻力，樁頂軸力減端阻力即為該樁的總摩阻力（注：即樁側摩阻力之和）

4測試成果

測試現場(chǎng)在灄口右線(xiàn)橋，對46號墩進(jìn)行樁身應變測試。46號墩身高12m，基礎設計6φ1.0m，摩擦樁，樁長(cháng)27.5m，樁身配鋼筋16φ16。承臺底高程21.01m。樁底高程-6.49m，位于粘土層。沿樁深各地層深度為：粉質(zhì)黏土3.4m，黏土19.9m，粗砂5.7m。

試驗最大荷載為9600KN，分16級施加，46號墩2號樁的樁身應變測試及處理成果見(jiàn)表1及圖1至圖5。

表1  各級荷載下樁身端阻力摩阻力變化表

圖1  各級荷載下樁身實(shí)測應變分布曲線(xiàn)圖

圖2  各級荷載下樁身回歸應變分布曲線(xiàn)圖

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圖3  各級荷載下樁身軸力分布曲線(xiàn)圖

圖4  各級荷載下樁身摩阻力分布曲線(xiàn)圖

圖5  各級荷載下樁身端阻力摩阻力變化曲線(xiàn)圖

從測試成果可以看出，46號墩2號樁在施加第四級荷載（2400KN）時(shí)，樁身測試得到的只有摩阻力；施加第五級荷載（3000KN）時(shí)，方才得到端阻力的測試數據；2號試樁在試驗最大荷載時(shí)，端阻力為3808kN，端阻力占總荷載的39.7％。

對于46號墩2號樁而言：粉質(zhì)黏土樁側單位極限摩阻力試驗值范圍為15～23kPa，對黏土為55 kPa～70 kPa，對于粗砂為130～150 kPa。

5結語(yǔ)

采用高精度滑動(dòng)測微計測試AT擴底樁在各級荷載下的樁身應變，測試精度高，測試結果可靠。由應變測試結果推算出樁身端阻力及摩阻力，較好地給AM擴底樁在武漢天興洲公鐵兩用長(cháng)江大橋工程鐵路引橋工程推廣應用提供設計依據。

參考文獻(References)：

[1] 《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》（TB10002.5-99）；

[2]      李光煜，黃粵. 巖土工程應變監測中的線(xiàn)法原理及便攜式儀器系列[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2001, 20(1):   99-109.

[3]      《建筑基樁檢測技術(shù)規范》（JGJ106-2003）