技術資訊

1  概述

武漢天興洲公鐵兩用長江大橋工程鐵路引橋工程包括江北聯絡線上的灄口右線橋、灄口右線引橋、諶家磯右線橋及客車上行聯絡線引橋，合計橋長6782.7m。橋梁采用鉆孔樁基礎，大部分橋基礎按擴底樁設計^【1】。

AM施工技術采用全液壓擴底快換魔力鏟斗進行全液壓切削挖掘，擴底時使樁底端保持水平擴大，切削挖掘施工時采用電腦管理檢測映像裝置進行自動控制，首先用鉆機將直徑樁（成孔）鉆到設計深度后，把擴底機（全液壓擴底快換魔力鏟斗）下降到樁的底端，打開擴大翼進行擴大切削挖掘作業，此時操作人員只需要按照設計要求預先輸入電腦的擴底數據和形狀進行操作即可（樁底端的深度及擴底部位的形狀、尺寸等的數據和圖象通過檢測裝置顯示在操作室里的監控器上）

AM方法施工有以下優點：1。采用一套管理嚴格的穩定液護壁，避免樁周泥皮過厚和孔底沉碴導致單樁承載力的降低。2。采用專用鉆頭所產生的擴底樁樁周邊摩檫加端部擴大（摩檫加端層承載力），使單樁承載力大幅度提高和增加抗拔力，從而降低了投資成本。

2場地地質條件

長江北岸疏解線橋群地質情況為：表層為粘土，砂粘土，褐黃、褐灰色，流~硬塑，厚約20~25m，基本承載力σ0=55~200kPa，下部為中、粗砂、礫砂，基本承載力σ0=350kPa，厚3~23m再下為砂巖，全風化~微風化，σ0=250~500kPa。

3樁身應變測試原理

樁身應變測試采用瑞士Solexperts公司生產的線法測量設備—滑動測微計進行測量【2】。該設備由探頭（內含電感位移計和溫度傳感器），電纜，用于數據采集、處理、存儲的儀表組成，探頭的基準長度為1000mm，量程為10mm，靈敏度為0.001，精度為＋0.003。

在鉆孔灌注樁中埋設滑動測微計觀測管，測管上每隔1m安置一個具有特殊定位功能的環形測標，環形測標之間用硬塑料管連接，滑動測微計通過滑動測微計探頭一米一米地向下前進，只需裝探頭旋轉45°，就可在滑動位置與量測位置之間互相切換，詳見左下圖，經過自上而下和自下而上的操作，該線的量測工作就完成了，可以得到兩個環形測標之間的相對位移成果。

試驗加載前讀取觀測管內環形測標的初讀數，待初讀數讀取完畢后即開始加載，每級荷載穩定后分別測定觀測管每米間測標在該級荷載下的變化量即可得出樁身應變隨荷載變化曲線【3】。

由實測應力、應變結果推算軸向力及摩阻力是一個較復雜的課題，首先，測量元件本身存在一定的誤差，其次，環形測標與觀測管對接時不管采用何種連接方式，其剛度必然會出現一定的差異，導致測量誤差。再加上，樁身混凝土強度的不均勻性決定了實測曲線不是一條光滑曲線。因此不能直接由實測曲線推算摩阻力，應對實測曲線進行回歸分析，得到一條光滑平順曲線進而由此推算試樁的軸向力及摩阻力。

由公式：

N_i =E_gε_i﹒A_gi + E_hε_i﹒A_hi      （1）  

式中：Ni為樁身某截面軸向力；Eh為樁身砼的彈模；Eg為樁身鋼筋的彈模； Agi為樁身某截面的縱向鋼筋總面積； Ahi為樁身砼截面積，εi為樁身某截面的應變值。

計算出各級荷載下樁身軸向力分布，再由公式（2）計算單位摩阻力。

f_i =(N_i-N_i+1)/π﹒D_i ﹒ h         （2）

式中Ni為軸向力，Di為樁身某截面直徑，h為兩截面積間距。

將各試樁樁底截面的軸力作為端阻力，樁頂軸力減端阻力即為該樁的總摩阻力（注：即樁側摩阻力之和）

4測試成果

測試現場在灄口右線橋，對46號墩進行樁身應變測試。46號墩身高12m，基礎設計6φ1.0m，摩擦樁，樁長27.5m，樁身配鋼筋16φ16。承臺底高程21.01m。樁底高程-6.49m，位于粘土層。沿樁深各地層深度為：粉質黏土3.4m，黏土19.9m，粗砂5.7m。

試驗最大荷載為9600KN，分16級施加，46號墩2號樁的樁身應變測試及處理成果見表1及圖1至圖5。

表1  各級荷載下樁身端阻力摩阻力變化表

圖1  各級荷載下樁身實測應變分布曲線圖

圖2  各級荷載下樁身回歸應變分布曲線圖

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圖3  各級荷載下樁身軸力分布曲線圖

圖4  各級荷載下樁身摩阻力分布曲線圖

圖5  各級荷載下樁身端阻力摩阻力變化曲線圖

從測試成果可以看出，46號墩2號樁在施加第四級荷載（2400KN）時，樁身測試得到的只有摩阻力；施加第五級荷載（3000KN）時，方才得到端阻力的測試數據；2號試樁在試驗最大荷載時，端阻力為3808kN，端阻力占總荷載的39.7％。

對于46號墩2號樁而言：粉質黏土樁側單位極限摩阻力試驗值范圍為15～23kPa，對黏土為55 kPa～70 kPa，對于粗砂為130～150 kPa。

5結語

采用高精度滑動測微計測試AT擴底樁在各級荷載下的樁身應變，測試精度高，測試結果可靠。由應變測試結果推算出樁身端阻力及摩阻力，較好地給AM擴底樁在武漢天興洲公鐵兩用長江大橋工程鐵路引橋工程推廣應用提供設計依據。

參考文獻(References)：

[1] 《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》（TB10002.5-99）；

[2]      李光煜，黃粵. 巖土工程應變監測中的線法原理及便攜式儀器系列[J]. 巖石力學與工程學報, 2001, 20(1):   99-109.

[3]      《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003）