李元
中国水利水电第八工程局有限公司
[摘要]：本文结合魏家湾跨同三高速公路特大桥对铁路桥梁钻孔灌注桩基静载试验试桩进行分析总结，以验证、检测单桩的承载力和摩擦阻力，验证施工过程中是否可行，校验设计参数是否可靠，以指导后续的钻孔灌注桩的施工。
[关键词]：高铁桥梁 钻孔灌注桩 静载试验 试桩
1、工程概况
本桥为双线桥，本桥线间距4.4m～4.503m。本桥墩台均为成孔桩基，钻孔桩直径有φ1.0m、φ1.25m、φ1.5m三种类型。
大桥位于平原区位置，地势平坦，多是耕地；该桥的基础上层为人工粉细砂（Q4al）填筑、以及部分回填土，同时该地含有粉质粘土、粉砂、粘土质粉质粘土、粗砂、素土、细砂砾、圆砾、细圆砾土，下伏白垩系上统王氏群林家庄组（K2wL）的泥质砂岩和安山岩，中生代燕山晚期侵入二长花岗岩（γ53 ）等，安山岩与二长花岗岩为正断层。
桥址区为乡村沟渠，自西向东流，雨季地表水量变化大。水体为第四系孔隙潜水以及地层裂隙水，水体主要应由大方降雨以及地下水补给，地下水位季节变幅2～4m，水体对于砼框架结构不具侵蚀性。局部砂层为地震液化层，液化轻微，桥址区普遍分布有软土层，安山岩与二长花岗岩断层。
2、主要设计参数
（1）试桩一组共计3根，桩长34m，桩径1m，桩头长度1m；试桩设计选用摩擦桩，单桩轴向力4160.23kN，设计容许轴向力4228.33kN。
（2）锚桩8根，清除表面土至工作面，工作面以下桩长34m，桩体径1m，桩头长度0.5m，钢筋外露长度1.2m，锚桩设计采取摩擦桩。
（3）试桩桩身、锚桩砼为C30砼，试桩桩头采纳C35砼；
（4）混凝土塌落度180～220mm。
（5）工程数量表
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3、试验原理
单桩竖向抗压试验，是一种原位测试方法，其原理是将竖向荷载均匀的传至试验成孔桩上，桩与土之间发生相对位移，则桩产生一个向上的摩擦力；随着给桩顶增加荷载，桩继续向下位移，桩上部的侧压力还同步向下发展；每当桩顶荷载足够大时，桩周侧压力达到最大值，招致桩端土层产生缩减变形及蕴藏反力。继续增多荷载，直到桩顶沉陷大于标准要求系数或者桩端土层发生了刺入毁坏为止，以此获得桩顶荷载极限承载力。
4、试验步骤
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5、混凝土应变计埋设
5.1埋设位置
试验桩为砼成孔灌注桩，在抗压静载试验中与此同时对于桩身受力展开测验。依据基桩受力测验，可获得桩侧各个覆盖层的分层抗压摩压力及桩端支撑力的基本原理，参照设计岩层位置变动，试桩内力测试采用埋入式混凝土应变计，试桩参数及传感器埋设情况见下表。
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5.2安装要求
（1）同一断面的传感器应对称埋设，不同深度断面的传感器在上下两段钢筋笼对接安装时保证在同一纵断面上。
（2）在桩基成孔后吊装钢筋笼前将应变计电缆与钢筋笼绑扎在一起，传感器引出线露出桩身至地表以上。外露在地表电缆采用PVC管保护好后开始浇筑桩基混凝土
（3）桩头加固处理时将传感器引出线置于桩头平面以下水平引出。伸出桩头的电缆捆扎好并采取保护措施，避免混凝土包裹电缆线造成线路损坏。
（4）浇筑完桩基混凝土后，确认应变计的位置与桩的轴线是否一致，使力与桩的轴线一样。完成浇注的28天内，采取有效保护措施维护引出电缆线的完好性。
6、桩头处理
（1）试验过程中，为保障会因试桩桩头毁坏而是中止试验，对于桩头展开妥善处理。具体桩头加固示意图如下：
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（2）桩顶应高于基坑底部,保证压力板与桩时刻接触，也可在桩顶铺1～2cm的中粗砂。试桩桩顶高程为利于沉陷观测仪表加装，试桩底部高出自然地面50cm。
（3）锚桩顶部高出工作面0.5m，锚桩主筋露出桩顶120cm。
7、设备安装
仪器包括：反力装置、液压泵读取装置，精神压力传感或者荷载传感等等荷载观测装置，位移传感等等位移观测装置。
7.1反力装置
锚桩横梁反力装置俗称锚桩法，由锚桩、反力梁、次梁、拉杆等组成
锚桩横梁反力装置作为此次静载试验加载力的装置，该装置最大加载力不小于试验力的1.3倍。过程中验算锚桩抗拔力，同时测量锚桩上拔的量。
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7.2反力装置的结构设计和检算资料
7.2.1主梁的截面设计及检算
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（2）拟采用箱型焊接钢板的截面尺寸如下（采用Q235钢、厚度为20mm钢板拼装焊接）：
（3）结构检算
横截面对中性轴的惯性矩：
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所以次梁的抗弯性能满足设计要求。
7.3荷载测量设备
荷载观测采纳通过用搁置在千斤顶上的荷重传感直接测定，传感的误差不太大于1%，显示压力的压力表，其精度值要大于0.4级。所有设备均应高于规定压力的80%。所选用的千斤顶、荷重传感、传感器应该在标定的有效时间内使用。
7.4沉降测量设备
（1）沉陷观测仪器设备采纳位移传感，量程0～50mm，满足其规范要求。
（2）测点固定在桩顶200mm左右位置，在该处布置4个不同方位且对称的位移传感器。
（3）梁的规格参数、物理性能均要满足此次试验的要求。
（4）固定及支撑位移传感的夹具以及基期梁采取有效遮盖保护措施，以降低环境温度变动及刮风下雨、振动及她外界要素的影响。
（5）使用标定后且在有效期内的传感器。
8、静载检测技术
8.1系统检查
试验准备完成后，试验开始前做最后一次检查。例如：检查阀门接头、管路等等是否漏油等等。比如一切正常，就位至零，待百分表显示的读数稳定之后，而是记录百分表起始读数，即可开始展开正式读取。
8.2试验注意事项
（1）保证仪器在运输过程中不被碰撞损坏。
（2）反力架的加装及焊接应该牢靠靠谱，对不太符合标准的反力装置不能展开正式试验读取工作。
（3）高压液压泵等等仪器应当依照就近、方便、安全的准则堆放。
（4）测验现场所用变压器必须合乎临时架设变压器电缆的要求，严禁乱扯变压器、电缆，避免漏电、触电等等事故出现。
8.3试验加卸载
8.3.1本试验选用慢速法，即慢速维持荷载法：
（1）分等级加载且每级加载为最大加载力的1/10（第一级加载除外，为1/5）。
（2）每级加载过后，在5min、15min、30min、45min及60min、每隔30min时测沉降并记录。
（3）试桩沉陷相对稳定规范：1h内的沉降不应超过0.1mm。
（4）每级观测时，桩顶沉降稳定后，再加载到下一级。
8.3.2试验卸载
卸载应当分级展开，卸载时按照相关规范要求进行卸载同时记录沉降。
8.3.3试验加、卸载要求
加、就位时应当促使荷载传达均匀、连续、没有冲击，每级荷载在保持过程中的变动波幅严禁高达分级荷载的±10%。
8.4终止加载条件
（1）在加载到某一级荷载时，，沉降量达到了上一级沉降的5倍时。
（2）在加载到某一级荷载时，，沉降量达到了上一级沉降的2倍时，并且在24h后并未稳定。
9、试验资料记录
静载试验资料精确记录。试验之前搜集水文地质资料、设计资料、施工资料等等，提交桩静载试验概略见表，概略见表包括三部分信息内容，一是该工程项目的相关资料，二是的仪器资料，三是要记录出现异常现象时状况。
10、检测数据分析与判定
10.1此次试验最大荷载为设计单桩径向力的2倍，将原始数据资料分类整理成试验结果汇总表，绘制竖向荷载-沉陷（Q-s）、沉陷-时间对数（s-lgt）、沉陷-荷载对数（s-lgQ）及挠度变动（lgs-lgQ）曲线图，而是分类整理荷载沉陷汇总表。
10.2单桩竖向抗压极限承载力和承载力特征值的确定：
（1）依据沉陷不随荷载变动的特性断定：对陡降型Q-s直线，取其出现显著陡降的初始点对应的荷载系数。
（2）依据沉陷不随时间变动的特性断定：根据S-lgt直线分析。
（3）经24h并未达到稳定规范状况时候,取前一级荷载系数。
（4）对缓变型Q-s曲线可依据沉陷量断定，取s=40mm对应的荷载系数。
11、检测报告
测试调查报告应当结论精确，用词标准。测试报告应当包含以下几点：
（1）项目的相关信息。
（2）工程项目概略，水文地质概略，设计与施工概略。
（3）受检桩以及锚桩的构件、建筑材料硬度、锚桩数目、配筋状况等等相关参数值，桩位布置图及桩位对应的水文地质折线图。
（4）检测技术,测试根据、数目、日期、仪器。
（5）绘制的时间对数-沉降(lgt-s)曲线、沉降-荷载(S-Q)曲线、沉降-荷载对数（s-lgQ）曲线及挠度变动（lgs-lgQ）曲线对应的数据表，与承载力判别有关的曲线以及数据，测试结论，相关图画。
（6）测试、调查报告编纂、复核、授权签字（批准）工作人员签字，加盖测试基层单位测试专用章及计数认证CMA章。
12、结束语
对于高速铁路桥梁试桩静载试验，相对于低应变和小应变的桩基检测方法，桩基静载试验更能有效的确认桩基在本段线路内的实际承载力大小，以及桩基的其他参数，对桩基长度、直径的设计提供了准确的数据，同时对前期已经完成初步设计的桩基优化提供了可靠的依据。通过对桩基的优化，相对前期保守的设计结果，大大节约了工程投资。
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作者：李元（1982.07），男，山西省长治市沁县,本科，中级工程师，从事工程管理工作