潮汕环线高速项目桥梁桩基承载特性研究

陈 亮 徐腾飞

(1.深圳高速工程检测有限公司,广东 深圳 518000； 2.南昌轨道交通集团有限公司,江西 南昌 330000)

1 概述

桩基被广泛运用于工程建设之中，例如公路工程、桥梁工程、建筑工程等[1-3]，各类工程广泛使用桩基，主要是由于桩基能够向地层中传递工程荷载，起到很好的承载作用，同时也能大幅度降低工程中可能出现的地表沉降以及不均匀沉降[4-6]。桩基的使用在整个工程建设过程中起到至关重要的作用，它时刻关系着整个工程建设质量，同时还影响着施工安全和进度[7-9]。桩基工程施工具有隐蔽性强的特点，桩基施工质量直接关系到工程整体质量，同时桩基施工过程一旦出现问题，后续很难再进行加固处理等补救措施；在桩基工程施工中，桩基承载特性被作为一项重要的评价指标，关系着桩基工程施工质量好坏[10,11]，因此，实际工程施工过程中，应及时对桩基进行承载力测试，评价桩基的使用状态，确保工程施工质量。

2 工程概况

潮汕高速里程约为82.23 km，工程大部分是桥梁和隧道，桥梁共有46座，其中特大桥占据了27座，大中桥占据了19座，全线包括了4条隧道，主线桥隧比例达到87.3%，几乎占据了工程的绝大部分。工程所在地地质条件复杂，分布着较厚的软基覆盖层，设计桩长较长。为保证桩基工程的顺利施工，基桩承载能力必须满足工程设计及相关规范规定，必须在桩基施工前进行试桩试验，本文对兴潮大道跨桥的检测情况及检测成果进行描述。

3 测试方法与要求

3.1 竖向静荷载测试

使用慢速维持荷载法进行加载试验，加载使用堆重平台反力装置，堆重平台采用预制混凝土块制成，通过超高压油泵带动千斤顶对桩施加荷载，施加荷载值通过压力计读取，使用位移传感器测量桩底沉降量，堆载试验现场实施如图1所示。

3.2 桩身内力测试

根据本次试桩测试的目的，需要对桩身进行内力测试，获取桩基各土层侧摩阻力、桩身轴力、桩端阻力变化情况。传感器为振弦式钢筋应力计，安装于钢筋笼主筋上。对于常规桩，分布在不同性质土层的界面处，每个界面(包括标定界面)处均匀安装4个钢筋计，压力盒位于钢筋笼的底部；对于支盘桩，分布在“支”或“盘”上、下各25 cm处，每个横断面均匀安置2个钢筋计，标定界面安装4个钢筋计，压力盒安装于钢筋笼底部。

4 测试结果及分析

4.1 各试桩承载能力及位移测试结果

1)兴潮大道跨线桥SZ1桩基能承受的最大荷载为15 620 kN，荷载作用下产生的总沉降为80.82 mm，卸荷回弹率为15.95%，实验结果良好，当试验荷载为15 620 kN时桩基沉降突然增加，极限承载力取为14 200 kN能够符合设计要求；

2)兴潮大道跨线桥SZ4桩基能承受的最大荷载为12 510 kN，荷载作用下的总沉降为40.01 mm，卸荷回弹率为25.62%，符合试验开展目的，当试验施加荷载12 510 kN时，沉降达到上一级荷载产生沉降的5倍，符合试验结束的条件，极限承载力取为11 120 kN；

3)兴潮大道跨线桥SZ5桩基能承受的最大加载为16 200 kN，荷载作用下产生的总沉降为53.68 mm，卸荷回弹率为26.38%，符合试验开展目的，当试验施加荷载为16 200 kN时，此荷载作用下沉降达到上一级荷载产生沉降的5倍，符合试验结束的条件，极限承载力取为14 850 kN，超出设计要求10%；

4)兴潮大道跨线桥SZ3(支盘桩)桩基能承受的最大荷载为20 900 kN，该级荷载作用下产生的总沉降为40.63 mm，卸荷回弹率为42.06%，当施加荷载达到20 900 kN时，该级荷载产生的沉降为上一级荷载产生沉降的5倍，满足终止试验的条件，极限承载力取为19 000 kN，符合设计要求；

5)兴潮大道跨线桥SZ6(支盘桩)桩基能承受的最大荷载为20 900 kN，该级荷载产生的总沉降为24.43 mm，卸荷回弹率为43.63%，极限承载力取为20 900 kN，超出设计要求10%。

4.2 常规桩内力测试结果与分析

SZ1试桩在每级试验荷载下桩端阻力与桩端位移qp—sb曲线见图2，由此看出，桩端阻力随着桩端位移的增大不断增大，当桩端位移达到一定程度后，桩端阻力增长缓慢。

SZ4试桩每级试验荷载下桩端阻力与桩端位移qp—sb曲线见图3，由此看出，桩端阻力与桩端位移呈现正相关，当桩端位移达到一定程度后，桩端阻力增长缓慢。

4.3 支盘桩内力测试结果与分析

SZ3各支盘端承力及其分担百分比：

1)每级荷载下各支盘端承力变化曲线如图4所示。各支盘力随桩顶位移变化曲线如图4，图5所示。

由图4，图5可知：a.盘的端承力发挥幅度远大于支；b.上盘发挥端承力大于下盘，这是由于上盘位移大，能够激发较充分的端承力；c.上盘、下盘发挥端承力大于中盘，这是因为上盘、下盘设置在细砂层、粉砂层中，单位面积盘底端阻力值高，中盘设置在粉质粘土层，单位面积盘底端阻力值低。

2)每级荷载下各支盘分担支撑力占总支盘力的百分比变化曲线如图6所示。

由图6可知，在荷载较小的情况下，靠近桩顶的支、盘贡献的承载力占总支盘力百分比较高，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。如最大加载值20 900 kN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9.13%∶9.28%∶28.57%∶8.62%∶17.13%∶27.26%。

5 结语

1)在常规桩现场承载力测试中发现：SZ1桩基最大承载力15 620 kN，该级荷载作用下产生的总沉降80.82 mm，卸荷回弹率为15.95%，符合试验开展的目的，当试验加载至15 620 kN时沉降急剧增大，桩基极限承载力取14 200 kN，满足设计要求；SZ4桩基最大承载力为12 510 kN，该级荷载作用下产生的总沉降为40.01 mm，卸荷回弹率为25.62%，符合试验开展的目的，当试验加载至12 510 kN时，该级沉降达到上一级沉降的5倍，符合试验终止条件，桩基极限承载力取为11 120 kN；

2)支盘桩SZ3最大加载为20 900 kN，总沉降为40.63 mm，回弹率为42.06%，当加载至20 900 kN，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19 000 kN，满足设计要求；

3)兴潮大道跨线桥支盘桩试桩SZ3贡献的支盘力在57.97%～62.71%左右，支盘力由上至下逐渐发挥，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；支盘桩的支盘力发挥需要一定的盘底位移，靠近桩顶的支或者盘，其支盘力先发挥；

4)本文系统的阐述了桥梁基桩承载能力现场测试方法，根据现场测试数据分析了组成桥梁的两种基础桩，包括常规桩和支盘桩的桩身受力规律，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。