谈公路桥梁桩基施工问题及承载力测试

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摘要:以公路工程中的桩基础为研究对象，系统的分析了桩基施工中常见的问题以及可能引发的质量事故，提出了桩基施工过程中应注意的施工事项，针对公路工程中桩基工程质量故障具有隐蔽性强、难以修复的特点，严格要求桩基承载力达到设计标准，阐述了桥梁桩基承载力现场具体测试方案以及注意事项，为提高高速公路桥梁桩基施工质量提供技术指导与参考依据，研究成果具有重要的工程意义。

关键词:公路桥梁，桩基施工，承载力，测试

1概述

当今社会，我国各方面实力正在稳步提升，尤其是经济领域取得了巨大进步，经济发展的速度正在持续加快，经济的发展极大的推动了交通设施的建设，一大批公路桥梁正在涌现，同时为了满足人们日益增长的交通需求，路桥工程施工标准越来越严格［1-3］。在路桥工程的施工过程中，桩基施工占据着非常重要的部分，桩基的施工甚至直接关系到整个工程的建设质量，更对行人的交通安全带来重大影响［1，4，5］。因此，非常有必要提高桩基工程的施工质量，严格把控桩基工程施工的每一个施工流程。在公路桥梁工程建设中，桩基础起着重大的作用，同时对交通事业的发展带来重大影响，但是实际施工容易受到各种因素的干扰，桩基施工技术的发展能够确保公路桥梁处于安全与稳定状态，为提高桩基工程的施工质量，应针对桩基工程施工中存在的问题进行系统的阐述，提出对应的解决措施，为类似桩基工程施工提供技术支撑，同时也能确保公路桥梁的稳定与安全［6-8］。在桩基工程中，桩基承载力作为影响桩基施工质量的重要部分，必须严格符合设计标准，在实际施工中，进行现场桩基承载力测试显得尤为必要，本文对现场承载力测试方法及要求进行系统阐述，以期为桩基现场承载力测试提供技术指导。

2工程概况

潮汕高速里程约为82．24km，沿线由各种桥梁和隧道组成，桥梁共有46座，其中特大桥占据了27座，大中桥占据了19座，沿线施工隧道共4条，项目桥隧结构比例高达87．3%，占据了工程的绝大部分。工程修建地有着复杂的地质环境，分布着较厚的软基覆盖层，桥梁桩基设计桩长较长。为确保桩基工程的顺利实施，基桩承载能力必须符合工程设计及相关规范规定，且必须在桩基工程施工前进行桩基承载力测试，确保桩基施工质量满足工程要求，阐述了桩基施工过程中可能出现的技术问题，并对承载力测试要求及测试结果进行研究，验证了桩基设计的合理性。潮汕环线高速公路平面布置图见图1。

3公路工程桥梁桩基施工问题

3．1桩基施工中的问题

桩基的施工除了与所处的地质环境密切相关，还受到各方面因素的制约，比如建设单位缺乏完善的管理机制，未督促监理单位做好对施工单位的管理，没有按照施工规范对施工单位进行技术交底工作，施工图纸审核出现问题，对施工人员的管理不当［9-11］，施工人员技术水平不达标，桩基施工机械设备出现故障等问题，下文对桩基工程中容易出现的问题进行系统的阐述。

3．2桩基成孔过程中的问题

桩基成孔过程中主要发生的问题包括斜孔、缩孔、塌孔等问题，下面详细分析这几种问题:1)斜孔。钻机安放场地不平整，未充分压实，在钻机钻孔过程中作业平台发生不均匀沉降，现场施工人员没有及时进行调整导致斜孔事故的产生，在钻机钻进过程中，遇到岩层倾斜或孤石等，使钻头受力不均，导致钻孔偏位，偏离钻孔中心，导致斜孔的产生。2)缩孔。土层分布不均，钻孔经过软土层时，软土受力挤压或者土体发生膨胀现象，导致向内挤压孔径，发生缩孔现象。3)塌孔。塌孔现象的产生主要是由于地层条件太差导致，护壁泥浆的质量太差也是一部分原因，二次清孔之后由于各方面原因没有及时进行混凝土灌注，地下水冲入孔壁，导致了塌孔现象。

3．3桩基工程钢筋笼吊装过程中的问题

桩基工程钢筋笼吊装过程中发生的主要问题有变形、偏位、下沉，其中钢筋笼变形问题产生的主要原因在于随意叠加堆放和加劲箍筋的直径、间距不满足要求，导致钢筋笼刚度达不到设计要求，产生变形。偏位下沉的主要原因在于没有做好保护措施，没有采取措施固定钢筋或者钢筋笼就位后发生倾斜、下沉等问题。

3．4桩基工程混凝土灌注过程中的断桩问题

桩基工程中发生的断桩现象主要是由于混凝土的坍落度达不到要求，在浇筑过程中发生堵管等事故，直接导致断桩现象的发生，另外一个原因在于混凝土浇筑过程中提管速度控制不好，使导管拔出浇筑面，也会导致混凝土浇筑发生断桩现象。

4公路工程桥梁桩基现场承载力测试方法及要求

4．1承载力测试方案

竖向静载荷使用常规堆载法进行试验，同时监测桩顶位移和桩身内力。竖向静载荷试验及桩身内力测试步骤及要求如下文所述。

4．2竖向静载荷试验测试要求

使用慢速维持荷载法进行加载，加载采用堆重平台反力装置，预制混凝土块构成加载平台，由超高压油泵带动千斤顶对桩进行加载，采用分级加载的方式。桩顶沉降量每小时不得超过0．1mm，并连续出现两次，当沉降达到相对稳定时，可加下一级荷载。终止加载需满足以下条件:某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且24h后尚未稳定。单桩竖向抗压极限承载力Qu的判定:1)取Q—s曲线发生明显陡降的起始点;2)取s—lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一点;3)在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载沉降量的2倍，且经24h沉降还在增加，取前一级荷载值;4)当达不到极限荷载，已达到最大试验荷载，桩顶沉降稳定，桩的竖向抗压极限承载力取最大试验荷载值。

4．3桩身内力测试要求

根据测试目的对桩身进行内力测试，进而获得常规桩侧摩阻力，支盘桩桩身轴力。

4．3．1传感器布设试验采用振弦式钢筋应力计，安装在钢筋笼主筋上。常规桩应力计分布在不同性质土层的界面处，每个界面处均匀布设4个，压力盒布置于钢筋笼的底部;对于支盘桩，分布在“支”或“盘”上、下各25cm，每个横断面均匀布设2个，标定界面布设4个，钢压力盒布置于筋笼的底部，如图2所示。

4．3．2数据采集与整理试验中每级荷载施加稳定后，记录桩身不同断面处钢筋应力计的频率、桩底压力盒频率，由此得出钢筋力及桩底端承力。钢筋计现场布置图如图3所示。

5桩基承载力测试结果分析

5．1常规桩内力测试结果与分析

SZ5试桩在试验荷载作用下桩端阻力与桩端位移qp—sb曲线见图4。由此看出，桩端阻力与桩端位移呈正相关，当桩端位移达到一定程度后，桩端阻力增长缓慢。

5．2支盘桩内力测试结果与分析

兴潮大道跨线桥SZ6支盘桩各级荷载下端承力及其占总支盘力百分比:1)每级荷载下各支盘端承力变化曲线见图5。由图5可知，在试验加载过程中，各支、盘端承力逐渐增长，盘底位移与支盘力紧密相关，由上至下逐渐发挥。具体变化有:a．盘的端承力较大;b．上盘端承力较大，上盘位移大引起了这一规律，引发了较大的端承力;c．上盘、下盘发挥端承力比中盘的端承力大，这是因为上盘、下盘处于细砂层、粉砂层中，单位面积盘底端阻力值高，中盘位于粉质粘土层中，单位面积盘底端阻力值低。2)试验荷载下各支盘的支撑力占总支盘力的比例变化曲线如图6所示。由图6可知，试验荷载较小时，靠近桩顶的支、盘贡献的承载力百分比很大，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。如极限荷载值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8．75%∶8．83%∶29．32%∶8．66%∶17．43%∶27．02%。

6结语

1)兴潮大道跨线桥SZ5最大加载为16200kN，总沉降53．68mm，回弹率26．38%，达到了破坏性试验的目的，当加载至16200kN，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14850kN，超出设计值10%;2)兴潮大道跨线桥SZ6(支盘桩)最大加载为20900kN，总沉降24．43mm，回弹率43．63%，极限承载力取为20900kN，超出设计值10%;3)本文系统的阐述了桥梁基桩现场施工中存在的问题，并提出了这些问题的避免方案;桩基承载作为桩基工程质量的重要指标，现场承载力测试在桩基工程中占据着重要位置，根据现场测试数据研究了桥梁桩身受力变化，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。

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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