基于美国规范进行的桥梁桩基荷载试验结果分析

基于美国规范进行的桥梁桩基荷载试验结果分析

王子雯

中国市政工程西北设计研究院有限公司武汉分院湖北武汉430056

摘要：桥梁工程建设过程中，桩基础的设计及施工是保证整个桥梁结构物安全的基石。但是由于桩基础属于隐蔽工程，地质情况千变万化，施工过程中的各个环节都会对最终成桩的实际承载力产生较大影响，为全桥带来安全隐患。国内外现阶段，均认为桩基静载试验是确定单桩承载能力最为可靠的方法之一。鉴于境外施工时，常常碰到业主要求采用美国规范对桩基础进行检测和验收的情况，本文依托境外某实际工程案例，结合世界范围内常用的美标ASTMD1143桩基检测规范，根据静载试验报告及其他检测资料，对某缺陷桩的桩基荷载试验结果做出了分析和判断，供同业参考使用。

关键词：桩基，美国标准，静载试验，AASHTO，ASTM

1桥梁设计情况介绍

1.1工程概况

拟建桥梁为境外某公路跨河桥梁，上部结构为2-30m简支梁，右偏角30°，采用桩柱式桥台，桩柱式桥墩，桥墩桥台均采用1.2m桩，桥墩桩长42m，桥台桩长31m，采用《AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications》规范（下文简称AASHTO规范）计算，桩基检测采用《ASTMD1143》方法检测。

a、0-5636kN加载过程中曲线基本正常，累积沉降量约1.76mm，累积加载时间600min；

b、此后加载至6427kN，沉降迅速发展1.53mm，累积至3.29mm；

c、随后继续加载至7498kN，沉降持续发展0.97mm，发展趋势明显放缓，累积至4.26mm；

d、再而后2级的加载过程中，沉降持续发展，直至最后一级加载8570kN后，沉降再一次出现陡降，至8.86mm，为试桩累积最大沉降值；

曲线在600t至800t段落呈现了一种类似台阶的明显特征，在加载至8570kN后再一次出现陡降。最终卸载过程中曲线平缓，基本无任何回弹。

3本桩基完整性检测试验结论

3.1超声波法检测结论

该桩B管堵管，桩身3个剖面中，只AC侧检测出桩身38m长度，37.3~38m处出现声速明显降低，PSD值明显增大且主频出现多峰，结合波形畸变情况综合分析，AC剖面桩底出现沉渣缺陷。

3.2低应变法检测结论

试桩桩长38m，桩长较长。低应变法受技术限制，无法反应全部桩身情况。实验结论指出，根据曲线图形判断此桩为“大头桩”，桩身浅部受“大头桩”影响，波形叠加，桩底反射不明显。

4问题分析及结论

试桩Q-S曲线显示，曲线前段符合摩擦桩试验曲线特征，在加载至6427kN后发生短暂陡降，随后变化趋势变缓，沉降逐步发展，直至加载至试桩要求荷载后，再次发生陡降。同时，在卸载过程中，整桩未见回弹。

分析认为，这种曲线特征是由于桩基施工时，因孔底沉渣过厚，导致在加载过程中，桩端承载力暂时缺失而造成的。

在加载初期，本应由桩侧及桩端共同承担的荷载仅由桩侧摩阻承担。随着荷载增加，桩基结构本身不断压缩，桩侧摩阻不断提高，当达到侧摩阻极限后，侧摩阻无法继续抵抗荷载，桩基础受力逐渐失稳，桩基结构本身积累的弹性压缩开始释放，同时桩尖向下位移，此时即为曲线发生台阶陡降处；而后荷载持续增大，桩尖到底后，桩端阻力开始发挥作用，沉降放缓，曲线呈现缓和形态，然而由于前期桩侧摩阻已部分失效，桩基已无法按设计意图由侧摩阻和端阻共同抵抗荷载，故在沉降短暂放缓后，桩端呈刺入性剪切破坏，沉降继续开始快速发展。而由于桩身自身的弹性压缩已经被释放，故而在卸载过程无法实现预期的回弹，这也和实际的Q-S曲线完全相符。

5案例处理意见

施工方需结合现场实际情况，改进施工工艺，控制好泥浆浓度及沉渣厚度等施工关键参数，提高施工质量，确保工程桩安全可靠。建议在工程桩位置附近10m范围内重新定点试桩。试桩成功后，原设计桩长保持不变。

参考文献

[1]《桥梁桩基计算与检测》，赵明华，人民交通出版社.

[2]ASTMD1143/D-07StandardTestMethodsforDeepFoundationsUnderStaticAxialCompressiveLoad，ASTMINTERNATIONAL

[3]AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications.THEAMERICANASSOCIATIONOFSTATEHIGHWAYANDTRANSPORTATIONOFFICIALS