1  概述

武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋工程鐵路引橋工程包括江北聯(lián)絡(luò)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(lián)絡(luò)線引橋，合計(jì)橋長(zhǎng)6782.7m。橋梁采用鉆孔樁基礎(chǔ)，大部分橋基礎(chǔ)按擴(kuò)底樁設(shè)計(jì)^【1】。

AM施工技術(shù)采用全液壓擴(kuò)底快換魔力鏟斗進(jìn)行全液壓切削挖掘，擴(kuò)底時(shí)使樁底端保持水平擴(kuò)大，切削挖掘施工時(shí)采用電腦管理檢測(cè)映像裝置進(jìn)行自動(dòng)控制，首先用鉆機(jī)將直徑樁（成孔）鉆到設(shè)計(jì)深度后，把擴(kuò)底機(jī)（全液壓擴(kuò)底快換魔力鏟斗）下降到樁的底端，打開擴(kuò)大翼進(jìn)行擴(kuò)大切削挖掘作業(yè)，此時(shí)操作人員只需要按照設(shè)計(jì)要求預(yù)先輸入電腦的擴(kuò)底數(shù)據(jù)和形狀進(jìn)行操作即可（樁底端的深度及擴(kuò)底部位的形狀、尺寸等的數(shù)據(jù)和圖象通過檢測(cè)裝置顯示在操作室里的監(jiān)控器上）

AM方法施工有以下優(yōu)點(diǎn)：1。采用一套管理嚴(yán)格的穩(wěn)定液護(hù)壁，避免樁周泥皮過厚和孔底沉碴導(dǎo)致單樁承載力的降低。2。采用專用鉆頭所產(chǎn)生的擴(kuò)底樁樁周邊摩檫加端部擴(kuò)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(chǎng)地地質(zhì)條件

長(zhǎng)江北岸疏解線橋群地質(zhì)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(fēng)化~微風(fēng)化，σ0=250~500kPa。

3樁身應(yīng)變測(cè)試原理

樁身應(yīng)變測(cè)試采用瑞士Solexperts公司生產(chǎn)的線法測(cè)量設(shè)備—滑動(dòng)測(cè)微計(jì)進(jìn)行測(cè)量【2】。該設(shè)備由探頭（內(nèi)含電感位移計(jì)和溫度傳感器），電纜，用于數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)的儀表組成，探頭的基準(zhǔn)長(zhǎng)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(shè)滑動(dòng)測(cè)微計(jì)觀測(cè)管，測(cè)管上每隔1m安置一個(gè)具有特殊定位功能的環(huán)形測(cè)標(biāo)，環(huán)形測(cè)標(biāo)之間用硬塑料管連接，滑動(dòng)測(cè)微計(jì)通過滑動(dòng)測(cè)微計(jì)探頭一米一米地向下前進(jìn)，只需裝探頭旋轉(zhuǎn)45°，就可在滑動(dòng)位置與量測(cè)位置之間互相切換，詳見左下圖，經(jīng)過自上而下和自下而上的操作，該線的量測(cè)工作就完成了，可以得到兩個(gè)環(huán)形測(cè)標(biāo)之間的相對(duì)位移成果。

試驗(yàn)加載前讀取觀測(cè)管內(nèi)環(huán)形測(cè)標(biāo)的初讀數(shù)，待初讀數(shù)讀取完畢后即開始加載，每級(jí)荷載穩(wěn)定后分別測(cè)定觀測(cè)管每米間測(cè)標(biāo)在該級(jí)荷載下的變化量即可得出樁身應(yīng)變隨荷載變化曲線【3】。

由實(shí)測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變結(jié)果推算軸向力及摩阻力是一個(gè)較復(fù)雜的課題，首先，測(cè)量元件本身存在一定的誤差，其次，環(huán)形測(cè)標(biāo)與觀測(cè)管對(duì)接時(shí)不管采用何種連接方式，其剛度必然會(huì)出現(xiàn)一定的差異，導(dǎo)致測(cè)量誤差。再加上，樁身混凝土強(qiáng)度的不均勻性決定了實(shí)測(cè)曲線不是一條光滑曲線。因此不能直接由實(shí)測(cè)曲線推算摩阻力，應(yīng)對(duì)實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行回歸分析，得到一條光滑平順曲線進(jìn)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(yīng)變值。

計(jì)算出各級(jí)荷載下樁身軸向力分布，再由公式（2）計(jì)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(cè)摩阻力之和）

4測(cè)試成果

測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)在灄口右線橋，對(duì)46號(hào)墩進(jìn)行樁身應(yīng)變測(cè)試。46號(hào)墩身高12m，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)6φ1.0m，摩擦樁，樁長(zhǎng)27.5m，樁身配鋼筋16φ16。承臺(tái)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(zhì)黏土3.4m，黏土19.9m，粗砂5.7m。

試驗(yàn)最大荷載為9600KN，分16級(jí)施加，46號(hào)墩2號(hào)樁的樁身應(yīng)變測(cè)試及處理成果見表1及圖1至圖5。

表1  各級(jí)荷載下樁身端阻力摩阻力變化表

圖1  各級(jí)荷載下樁身實(shí)測(cè)應(yīng)變分布曲線圖

圖2  各級(jí)荷載下樁身回歸應(yīng)變分布曲線圖

、

圖3  各級(jí)荷載下樁身軸力分布曲線圖

圖4  各級(jí)荷載下樁身摩阻力分布曲線圖

圖5  各級(jí)荷載下樁身端阻力摩阻力變化曲線圖

從測(cè)試成果可以看出，46號(hào)墩2號(hào)樁在施加第四級(jí)荷載（2400KN）時(shí)，樁身測(cè)試得到的只有摩阻力；施加第五級(jí)荷載（3000KN）時(shí)，方才得到端阻力的測(cè)試數(shù)據(jù)；2號(hào)試樁在試驗(yàn)最大荷載時(shí)，端阻力為3808kN，端阻力占總荷載的39.7％。

對(duì)于46號(hào)墩2號(hào)樁而言：粉質(zhì)黏土樁側(cè)單位極限摩阻力試驗(yàn)值范圍為15～23kPa，對(duì)黏土為55 kPa～70 kPa，對(duì)于粗砂為130～150 kPa。

5結(jié)語

采用高精度滑動(dòng)測(cè)微計(jì)測(cè)試AT擴(kuò)底樁在各級(jí)荷載下的樁身應(yīng)變，測(cè)試精度高，測(cè)試結(jié)果可靠。由應(yīng)變測(cè)試結(jié)果推算出樁身端阻力及摩阻力，較好地給AM擴(kuò)底樁在武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋工程鐵路引橋工程推廣應(yīng)用提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1] 《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10002.5-99）；

[2]      李光煜，黃粵. 巖土工程應(yīng)變監(jiān)測(cè)中的線法原理及便攜式儀器系列[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2001, 20(1):   99-109.

[3]      《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）