水运工程基桩静载荷试验中锚桩法的应用

2021-11-23王志慧交通运输部天津水运工程科学研究所

珠江水运 2021年1期

◎ 王志慧交通运输部天津水运工程科学研究所

水运工程的建设规模庞大，由于结构的复杂性，使得水运工程基桩需要具备极高的结构承载力与稳定性，因此，在实际的施工建设过程中，工程企业需要严格根据工程现场的具体情况，来进行基桩施工，并通过静载荷试验来评估基桩施工质量是否达到了相应的施工标准与要求，最大程度上为水运工程提供良好的基桩条件。在很多的水运工程项目开展中，基桩静荷载试验的开展中会借助于锚桩法来完成，通过这一方法，可以更为高效、准确地获得相应的试验结果，指导实际的施工建设。

1.单桩竖向抗压静载试验

锚桩法是基桩单桩竖向抗压静载试验开展是最为常用的一种方式，此试验开展的目的是要获得基桩的竖向抗压极限承载力指标，进而来检验基桩施工的质量。在水运工程项目中，通过单桩竖向抗压静载试验的开展，可以有效确定水运工程区域内各个土层的极端极限阻力标准值，进而根据所获得的试验结果，来进行桩侧极限摩阻力标准值的优化，从而使得基桩稳定性达到水运工程的施工标准。静荷载试验开展时，如果选用的是锚桩法，就必须进行试验平台的搭设，其中，锚桩与试验操作平台要具有整体性，由锚桩来对操作平台起到一定的支撑作用，在整个的平台搭设过程中，槽钢和工字钢需纵横交错布置，随后将5mm厚度的花纹钢板直接铺在已搭建平台上，为各种仪器和油泵的放置、试验操作等提供了便捷。

锚桩法试验装置主要包含了反力系统、加载系统和测量系统。具体来说，在基桩静荷载试验开展的过程中，需借助于锚桩反力架法来完成试验，在试验时，实验设备为荷载梁式荷载架，荷载梁中需包含若干个桩帽、2根次梁、多个拉杆和2根主钢梁，在试验过程中，有关人员需利用钢筋和钢圈来完成锚桩与桩帽的连接。加载系统中，需严格根据试桩的最大加载量，来进行分离式油压千斤顶的设计和使用，在加载处理的过程中，高压油泵联动是关键，再加上精密压力表和液压传感器的配置，可以有效对荷载实现科学控制。测量系统中，要将4个电子位移计安装于试桩的周边位置，在安装过程中要遵循对称安装的要求，使得这些装置可以有效对基桩的下沉量加以实时监测。

2.试桩思路

在水运工程基桩静荷载试验过程中，试桩的整体思路如下：相应的试验检测人员需要严格按照设计说明、试验检测要求等基本情况，详细了解试验桩与锚桩的桩顶标高、设计高潮位等基本信息，根据千斤顶的高度与垫块，来最终确定试验桩和锚桩的标高差。通常情况下，由于水运工程为水上作业，这也就决定了水上试桩平台标高一般要大于最高潮位和最大波浪和的1m以上。反力系统的设计过程中，设计人员需严格根据试验过程中的最大荷载来进行设计优化，一旦锚桩提供的反力过小，就需要在反力装置上通过堆载来解决这一问题。

水运工程中可能包含了很多种的基桩类型，对于灌注桩而言，在锚桩法应用的过程中，需给锚桩预留较长的钢筋，在钢筋与桩帽的焊接处理过程中，一般会采用单面焊或者双面焊的方式，而钢筋焊接数量需在该截面钢筋数量的1/2以下。预制混凝土桩的试验过程中，要预先在桩顶接一定长度的钢管，随后在此钢管段内进行牛腿的制作，将螺杆穿入牛腿以后与反力装置加以有效连接处理。当然，在试验过程中，也可以直接在预制混凝土桩内放置钢筋笼，随后通过混凝土的灌注，将钢筋与锚桩锚有效连接起来，灌注混凝土与灌注内侧会形成剪应力，随后在此条件下进行混凝土灌注长度的精准计算，在此过程中，要使得钢筋拉应力在抗拉强度设计值以内。如果是多节混凝土桩，不仅需要进行桩身强度的计算和检验，还需要进行接头抗拉强度的有效计算。

3.试桩流程

试桩环节的流程非常多，需严格依据以下流程来开展：（1）当试验用桩的基本施工作业结束以后，要组织专业人员来进行试桩平台的建设，并要在此过程中避免波浪对平台的冲击；（2）焊接牛腿，灌注桩芯混凝土，在此过程中，尤其是要使得混凝土的强度能够达到施工的标准，结合管桩施工条件，做好内壁的凿毛处理，如果要实现混凝土性能的优化，可以适当在其中添加一定量的早强剂或者微膨胀剂；（3）严格遵守有关的安装要求，保障反力装置安装的质量，在安装时，严格按照次梁、锚桩与边梁连接件、垫块、千斤顶、主梁、主梁与边梁连接件的安装顺序；（4）拧紧螺帽，做好钢筋的焊接处理，注意每个钢筋都需要保持平直性，加强对焊缝长度与质量的有效控制；（5）由于水运工程项目中，基准桩的间距相对较大，在自重作用下存在挠度，就需要在试验开展的过程中，严格根据相应的标准来对基准梁的挠度加以有效控制；（6）油压系统的安装，油泵与千斤顶的连接要通过高压油管来完成，在此过程中，尤其要加强对油管强度的有效控制；（7）试桩桩顶的特定位置，安装位移计；（8）在锚桩上进行百分表或者位移计的安装；（9）预加载。

4.注意事项

4.1 对中问题

当将锚桩法应用于水运工程基桩静载荷试验过程中，一旦千斤顶作用点与桩头的中心位置存在偏差，就会导致最终的试验结果与实际存在较大的差距，偏差较大时甚至会使得试验桩遭受巨大破坏，引起严重的事故。因此，在锚桩法应用的过程中，尤其要注意对中问题，如果在试验过程中，试验桩受到施工偏位的干扰，其位置与锚桩正中心存在偏差，就会使得各个锚桩的受力不均匀，这种情况下，专业人员需立即对受力最大的锚桩加以观察，尤其是要观察荷载较大时的情况。锚桩反力梁装置在开展试验的过程中，由于加载是逐级进行的，在前几级的加载过程中，油压过冲情况出现的几率非常大，一旦处理不好，同样会影响最终数据结果的准确性，因此，对中问题的处理非常重要。

4.2 安全问题

由于水运工程处于水环境下，这也就决定了在开展试验检测工作的过程中，要严格根据水下操作的相关标准，做好相应的安全防护。比如，在试验过程中，需要为试验人员配备救生衣和防滑鞋，并加强人员与设备安全保护。试桩平台在建设的过程中，尤其要保障牢固性，使得平台本身可以抵御风浪的冲击。在静荷载试验过程中，试验人员需要加强对油压变化的观测、试验桩与锚桩的位移变化掌握，一旦出现了异常情况，需要立即停止加载并进行相应的处理。

4.3 试验数据准确性

静荷载试验在开展的过程中，试验检测结果的准确性会受到很多因素的影响，其中，试验仪器和设备对检测结果的准确性有着非常重要的影响，在试验开始之前，需组织专业人员来保障试验仪器和设备的标定合格，尤其是荷载控制仪和高压油路系统，更是要保障标定的配套性，加强对试验数据的全过程分析和观测，及时分析异常情况的原因，采取有效的处理方式。