硫磺胶泥快速桩帽在试桩静载检测中应用
0 引言
传统工艺中,所有工程桩试桩检测桩帽均采用钢筋混凝土现浇桩帽,其优点在于施工经验丰富,桩帽混凝土强度高,可采用C60甚至更高强度的混凝土配置。但缺点在于采用同设计强度等级的混凝土进行桩帽浇筑时,桩帽需按混凝土设计强度等级的要求龄期进行养护,养护时间必须达到100%方能进行静载试验,时间较长。
硫磺胶泥是一种热塑冷硬性材料,由粘结剂、硫磺、增韧剂及填充剂按一定配合比熔融搅拌而成。制作完成后抗压强度可达到400kg/cm
1 工程概况
某项目为商业住宅综合体工程,其中2号单体住宅建筑高度249.3m,设计3根工程桩试桩,自然地面至桩底长度为65~69m,有效桩长48~52m,桩径1 000mm,混凝土强度等级为C50水下(C60强度等级配置),单桩竖向承载力标准值为12 500kN,极限值为25 000kN,按设计要求竖向静载试验需加载30 000kN,分19级加载完成。
2 施工工艺及方法
2.1 施工工艺流程(见图1)
2.2 施工方法
2.2.1 试桩浇筑
按照施工图纸进行试桩浇筑,试桩在自然地面施工,设计标高至自然地面标高范围内采用双护筒工艺,以解决设计桩顶标高至自然地面标高区段内非有效桩段桩基侧摩阻力对静载检测结果的影响问题。具体做法如图2,3所示。
2.2.2 桩头破除
试桩浇筑完成后,待混凝土养护达7d后,进行桩头剔凿,剔凿至内护筒顶标高下50mm,且桩顶面露出粗骨料,清除所有浮浆,如图4所示。
2.2.3 钢筋加工、安装
采用φ16钢筋焊接成间距100mm的单层双向网片(见图5),截面尺寸为D=50mm(D为护筒护筒内径),加工完成后整体安装至桩头护筒内居中放置,四周保护层25mm。
2.2.4 硫磺胶泥制作
在工地现场搭设焦炉,炉上采用适当大小的铁锅,将硫磺胶泥放入锅中,烧大火熬制约1h,观察胶泥融化后开动手持搅拌器进行搅拌,使胶泥搅拌均匀。
2.2.5 硫磺胶泥浇灌、养护
硫磺胶泥熬制融化、搅动均匀后,采用钢制容器将硫磺胶泥舀至桩头护筒内,硫磺胶泥顶面齐平内护筒顶。灌满之后采用钢筋头进行适当搅拌,使硫磺胶泥浇灌密实,在硫磺胶泥凝结之前,采用2m钢制水平尺刮杠,将硫磺胶泥抹平、抹光,抹平后自然养护,防止淋雨、泡水等。硫磺胶泥桩帽需在桩头破除后1d内完成浇筑。
2.2.6 静载试验
硫磺胶泥凝结完成(一般需4h)后待混凝土强度达到100%(试桩完成后28d)即可立即开始静载,该工程静载设计单桩承载力标准值为12 500kN,单桩竖向抗压承载力试验采用4个10 000kN的千斤顶(千斤顶允许使用量为80%)。在桩帽顶面安装厚度50mm的钢板,钢板面安装千斤顶,千斤顶面安装相关静载钢梁,进行混凝土预制块吊装至设计要求的3 000t、逐级加压,按静载检测方案进行常规静载检测。
3 强度验算
该工程设计单桩竖向荷载30 000kN,双护套内径与硫磺胶泥桩帽直径均为1 100mm,按均布荷载计算,桩帽抗压强度按设计要求计算为:31.57MPa<40MPa(硫磺胶泥理论抗压承载能力)。
另硫磺胶泥外侧为钢护筒,计算时需考虑护筒的环箍作用,计算模型如图6所示。
4 结语
该工程单桩承载力30 000kN的工程试桩静载检测,于2019年4月30日开始,3根试桩检测持续8d,于5月8日顺利结束,过程中未出现桩头开裂、变形等破坏。静载试验过程中,在30 000kN的静载下达到最大沉降量38.89mm,最大分级沉降量为5.31mm。其沉降量s与静载压力Q的关系曲线如图7所示。
采用硫磺胶泥桩帽试验成功,为目前可查资料的首例。相对于传统的混凝土桩帽需养护达到100%强度后方可进行静载试验,硫磺胶泥桩帽节省了试桩施工完成至桩帽施工完成的时间,缩短了工程桩试桩静载检测时间,加快了工程进度,且为设计单位在超过30 000kN的试桩桩帽设计及检测机构的检测方案制定提供了有力依据及相应的现场实践经验。在保证安全可靠的条件下缩短了工期、节约了资源,该技术特别适用于工期短、单桩承载力超过30 000kN的试桩检测工程,具有良好的经济效益,符合绿色建筑的要求,具有良好的推广前景。
[2]张显达,刘云飞,黄维爱,等.北京大兴国际机场航站楼核心区静载检测桩及桩头加固一体化施工技术[J].施工技术,2019,48(14):5-9.
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