锚桩法静载桩基检测在港口工程试桩中的应用

王永辉

摘 要 本文以某港区建设为例，通过试桩试验能够看出，在工程区域，钢管桩沉桩工艺和预应力混凝土管桩施工技术具有较高的可行性。

关键词 锚桩法；静载桩基检测；港口工程试桩

中图分类号 U6 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）06-0062-01

随着桩基础在建筑设计中的广泛使用，静载桩基检测技术得到了快速发展，基桩工程质量的好坏主要取决于承载力，通过准确测试单桩承载力，能够科学推算出工程结构的整体承载力。在目前，最为可靠和准确的检验方法就是静载试验。静载桩基检测就是将固定时间段的沉降量作为稳定标准，通过将不同大小的荷载施加在桩基，对桩身的沉降量进行测读，从而使沉降量与荷载的关系曲线展现出来，桩的承载力的大小通过试验数据的判读来确定。

1 工程概况

本文以某港口工程为例，该港口计划建设10万t级通用泊位2个，保持1 000万t的吞吐量，其码头岸线建设为600m左右，根据15万t级散货船靠泊设计水工结构。钢管桩和混凝土管桩是码头基桩的主要形式，基桩直径控制在120cm左右。通过对资料的分析和对工程的勘察得知，粉砂层可作为桩基持力层，但各区域标贯击数具有较大的差异，而中砂层具有均匀的标高及厚薄分布。桩基的持力层如果根据不同区域进行中砂层或粉砂层的选择，需要通过一组基桩的静载试验对桩长和施工工艺进行适当确定，通过积累的基础资料来进一步优化该港区建设地基处理方案。

2 试桩方案的设计

本次在3#引桥的变电站平台处布置试桩，由6根锚桩、2根试打桩、2根试桩以及1根基准桩组成的检测平台。试桩S1为钢管桩，其长度为54m，直径为1.2m。试桩S2为预应力混凝土管桩，其长度为51m，直径为1.2m。基准桩J、锚桩M1—M6以及试打桩D1、D2均为预应力混凝土管桩，其长度为51m，直径为1.2m。

按照地质报告中土层埋深和土层的屋里力学指标，对极限承载力标准值进行预估：9 130kN为试桩S1的极限承载力，8 960kN為试桩S2的极限承载力。高应变动力测试和单桩竖向抗压静载试验均属于本次试桩内容。

3 单桩竖向抗压静载试验

单桩竖向抗压静载试验的主要目的是对竖向抗压极限承载力进行确定，对码头区域各土层的桩端极限阻力标准值进行确定，对桩侧极限摩阻力标准值进行适当调整，从而使各试桩的恢复系数和刚性系数得到明确。本次是以《港口工程基桩静荷载试验规程》为主要试验依据进行的。

1）搭设试验平台。锚桩与试验操作平台要保持一个整体，锚桩支撑着操作平台，槽钢和工字钢纵横交错布置搭建成平台，将厚度为5mm的花纹钢板铺在上面，以便于仪器和油泵的搁置，同时能够给工作人员的操作提供便利，平台承载能力为每平方2kN。

2）反力系统。通过锚桩反力架法进行试验，拼装式荷载架—12 000kN级别的荷载梁为实验设备，荷载梁的组成构件为若干桩帽、2根次梁、部分拉杆以及2根主钢梁。施工人员要使用钢筋和钢圈来连接锚桩与桩帽。

3）加载系统。按照试桩的最大加载量，并连4台分离式油压千斤顶，其型号均为5 000kN，加载时利用高压油泵联动完成，利用2个精密压力表和液压传感器对荷载进行同时控制，要适当对两者进行校正。

4）测量系统。将4个电子位移计对称安装在试桩的四周，便于对桩下沉量进行测量。将电子位移计分别安装在各个锚桩上，对桩的上拔量进行测量，在搁置于基准桩上的基准梁上安装测量仪表。通过应变计对桩侧阻力和桩端阻力进行测定。沿桩侧对称布置应变测点，在每土层进行一对以上的测点设置。截面处桩的轴向力要按照不同截面的应变测量值进行计算，随后再将桩端阻力和桩侧摩阻力分别计算出来。

5）加载方法。通过加速维持荷载法进行加载，最大试验荷载的1/10是每级加载的范围，按照2倍分级荷载进行第一级的加载。2倍加载级为每级卸载量。为了使基桩承载力得到准确确定，如果达到预估荷载的70%进行加载，则1/2级荷载为每次加载量。

6）加载分级。试桩加载顺序一般从0至1 500kN，再从1 500kN到3 000kN，再从3 000kN到4 500kN，再从4 500kN到4 800kN，再从4 800kN到5 600kN，再从5 600kN到6 400kN，再从6 400kN到7 200kN，再从7 200kN到8 000kN，再从8 000kN到8 400kN，再从8 400kN到8 800kN，再从8 800kN到9 200kN，再从9 200kN到9 600kN，再从9 600kN到10 000kN，再从10 000kN到10 400kN，再从10 400kN到10 800kN，再从10 800kN到11 200kN，再从11 200kN到11 600kN，最终达到12 000kN。想要确定刚性系数，需要按照设计提供的永久荷载标准值，4 500kN和1 500kN分别为永久荷载与可变荷载标准值的组合值。想要使循环加卸载应力路径得到确定，需要遵循以下路径：1 500→3 000→4 5 00→1 500→3 000→4 500→1 500→3 000→4 500kN。

7）测读时间。在观测变形量过程中，加载试桩桩顶沉降量以后，除了水文气象恶劣的情况下每级荷载需要维持30min的时间，正常情况下在第0，5，10，15，30min对沉降量进行1次测记。

8）终止加载。按照相关规定标准，如有出现以下4种情况可终止加载：一是检验性试验的加载量与设计要求相符；二是如果有试验桩桩顶偏离轴线位移过大的情况出现在加载过程中，对试验安全性造成一定威胁；三是加载已达到试桩设备的承载能力；四是桩顶大于40mm的总沉降量，而且桩的沉降量在某级荷载作用下为前一级荷载作用的5倍，或者是出现Q—S曲线，从而能够对极限承载力的陡降段进行确定。12 000kN为试桩S1的最大加载量，32.73mm为桩顶沉降，比单桩预估极限承载力稍大一些；当试桩S2的最大加载量达到10 800kN时，急速沉降现象会出现在试桩中，与10 400kN级沉降相比，10 800kN的桩沉降量是其5倍，试验种植后，桩顶达到25mm的沉降量。

9）卸载观测。相比于每级加载量，每级卸载量是其2倍，0，5min，10min，15min是每级卸载测量时间。

10）定单桩竖向抗压极限承载力：（1）以S—Igt曲线尾部有明显向下弯曲出现的前一级荷载值为依据；（2）以Q—S曲线陡降段起点对应的荷载值为标准。本次试验共进行初打和复打共计14次的高应变动力测试。在高应变测试过程中，采用RSM—24FD型浮点工程动测仪作为检测仪器，回放在磁盘上储存的原始信号，波形拟合分析通过PSP—WAP软件完成。主要目的是对桩身应力分布进行了解，全面掌握不同入土深度时单桩承载力。通过试验能够看出桩身具有完好的质量。

4 试桩检测结果

本次经历了5个月的试桩试验，通过锚桩法静载抗压试验对超长大直径预应力混凝土管桩的检测，在工程区域内对混凝土管桩及钢管桩的施工可行性进行了验证，将有效参数提供给港口工程设计和工程桩施工。通过试验得出基桩的完整性、恢复系数、刚性系数以及承载力。通过沉桩工艺检验结果能够看出，进行沉桩实验时采用D—138型柴油锤桩机开Ⅱ档具有一定的可行性，不过出于对厂区复杂地质条件的考虑，建议根据实际情况将高程控制法应用到沉桩施工中，校核方法以贯入度为主。

5 结论

通过以上内容能够看出，在基桩承载力检测中，静载桩基检测是有效的方法，不过在实际施工中，会有很多问题出现在桩基静载试验检测中。为了使这些问题得到有效解决，另外还要确保安全实施监测，需要不断总结基桩静载试验检测的实践经验，将行之有效的检测方案制定出来，采取有效措施提高港口码头的承载力，为我国港口的健康发展奠定基础，进一步促进区域经济的提升。

参考文献

[1]赛吉拉夫，魏盛智，于东涛.桩基静载试验的若干问题分析[J].内蒙古石油化工，2010（8）：115-117.

[5]林俊奋.浅谈桩基静载检测中常见问题及处理措施[J].江西建材，2014（10）：290.