橋梁舊樁利用試驗檢測方案
2015-09-22
1、分析目的
針對老橋的舊樁利用，如何準確判斷舊橋樁基的剩余承載力和抗彎能力，是決定舊樁能否使用的關鍵，對于通過何種試驗檢測方法測定舊樁承載力及抗彎能力是本文的分析內(nèi)容。
2、試驗項目及其結(jié)論研究方向
2.1、低應變試驗
2.1.1 試驗目的
檢測混凝土樁的樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及位置，估算樁長。
2.1.2 儀器設備
檢測儀器的主要技術(shù)性能指標應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程》（JTG/T F81-01-2004）的有關規(guī)定，且應具有信號顯示、儲存和處理分析功能。
2.1.3 現(xiàn)場檢測情況
舊袁澤橋引橋共有直徑1.2m舊樁96根，新橋橋孔布置難以完全避開舊橋樁基位置，為了在合理可行的基礎上充分利用原已有樁基，避免工程建設的重復及浪費，節(jié)約工程費用，設計共利用47根直徑1.2m舊樁，占舊樁總數(shù)49%。根據(jù)現(xiàn)場破除情況，隨即抽檢15根舊樁進行低應變檢測，檢測結(jié)果總體較好，其中有3根樁有縮頸情況，判定為Ⅱ類樁，其余均為Ⅰ類樁。結(jié)合現(xiàn)場場地情況，在Ⅱ類樁中選取一根相對較差的進行單樁承載力試驗。
2.2樁身混凝土取芯試驗
2.2.1試驗目的
檢測舊樁的樁身混凝土強度及彈性模量
2.2.2 取芯的標準及強度、彈模試驗
每個樁的鉆芯數(shù)量為2個，選取2根樁進行取芯。
從鉆孔中取出的芯樣在稍微晾干后,應標上清晰的標記。芯樣的抗壓強度試驗和彈性模量試驗要求參見《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTGE30-2005）。
2.2.3現(xiàn)場試驗情況
隨即抽取一根舊樁進行取芯檢測，根據(jù)規(guī)范要求取兩孔，結(jié)果顯示取芯樁長與設計樁長與低應變檢測結(jié)果基本相符，樁體均進入持力層，芯段完整，成型較好，結(jié)構(gòu)均勻，膠結(jié)較密實，斷口基本吻合，芯壁光滑。芯樣混凝土局部位置有離析現(xiàn)象，全孔取芯段未見軟弱夾層及斷樁等不良現(xiàn)象。判定為Ⅰ類樁。
2.3單樁承載力檢測
2.3.1單樁豎向抗壓靜載荷試驗方法簡介
單樁豎向抗壓靜載荷試驗是依據(jù)規(guī)范規(guī)定，通過測試試樁在豎向荷載作用下的沉降變化來分析和評價單樁豎向極限承載力。測試時進行逐級加荷，至設計要求的樁基豎向極限承載力,記錄并分析試樁在每級加荷時的沉降數(shù)據(jù)，新樁測試時還需記錄樁身預埋鋼筋計的數(shù)據(jù)。
本工程樁基靜載荷試驗過程將依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041 2000）附錄B“試樁試驗辦法”的要求進行。
試驗設備采用JCQ-503C基樁靜載荷測試系統(tǒng)進行本工程測試，測試系統(tǒng)可以全自動進行靜載試驗，包括自動加載、自動穩(wěn)壓、自動判穩(wěn)、自動記錄并集測試、監(jiān)控、顯示、圖表打印為一體。試驗裝置在工程開始之前進行荷載計量標定，以確保試驗準確性。
2.3.2靜載試驗對試樁的要求
（1）試樁樁頂應適當加強，加強方法為：樁頭主筋應全部直通至樁頂混凝土保護層之下，各主筋應在同一高度上；距樁頂800mm范圍內(nèi)，可采用厚度3～5mm的鋼板護筒或距樁頂1200mm范圍內(nèi)設置箍筋，加筋方案與工程樁頂部箍筋布置相同，樁頂部設置2片間距60～100mm、ф8mm,100mm×100mm的鋼筋網(wǎng)片。
?。?）試樁樁頭除按照設計要求進行加強外，還必須采取以下措施進行處理，樁頂砼保護層厚20mm，要求水平且不得有浮漿。
2.3.3 試驗過程
試驗采用混凝土塊進行配重，單塊混凝土重4.0噸，現(xiàn)場分五層堆載。堆載、加卸載過程、沉降觀測間隔時間及相對穩(wěn)定標準還有終止加載條件均按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041 2000）附錄B“試樁試驗辦法”的要求進行。
2.3.4 試驗結(jié)論
最大加載量：10000kN 最大沉降量：8.52mm 最大回彈量：2.38mm回彈率：27.9%
根據(jù)Q-S曲線≤40mm時的荷載值（kN），單樁豎向抗壓承載力實測值取值為：10000kN。本次檢測舊樁實測豎向抗壓極限承載力為：10000kN，相應最大沉降量：8.52mm，滿足設計加載要求。
2.4樁身耐久性試驗
2.4.1混凝土碳化深度試驗
鋼筋混凝土是一種耐久性能良好的建筑材料，然而，在使用荷載和環(huán)境等因素作用下，仍然存在材料老化、腐蝕,以及由此引起的結(jié)構(gòu)性能劣化等問題。在一般大氣環(huán)境條件下，混凝土碳化是鋼筋銹蝕的重要前提。鋼筋不斷地銹蝕促使混凝土保護層開裂，產(chǎn)生沿筋裂縫和剝落，進而導致粘結(jié)力減小，鋼筋受力面積減小，結(jié)構(gòu)耐久性和承載力降低等一系列不良后果。因此，進行混凝土碳化研究，無論是對既有建筑物的耐久性評定、維修加固還是對建筑物的耐久性設計均有重要的現(xiàn)實意義。
試驗方法：用體積濃度1%的酚酞乙醇指示液噴于斷裂面，從樁身表面到變色邊界每邊測量3處距離，以其算術(shù)平均值作為碳化深度。
2.4.2鋼筋銹蝕程度試驗
鋼筋與混凝土之間形成的鐵銹層，削弱了變形鋼筋與混凝土的膠結(jié)作用；鐵銹的膨脹將導致混凝土開裂，降低了混凝土對鋼筋的約束作用；鋼筋變形肋銹蝕使變形鋼筋與混凝土之間失去了機械咬合作用。 結(jié)構(gòu)混凝土中的鋼筋發(fā)生銹蝕使得鋼筋有效截面積減小、體積增大，從而導致混凝土膨脹、剝落、鋼筋與混凝土的握裹力及承載力降低，直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性。
通過鋼筋銹蝕檢測儀的測定，袁澤橋擬利用的舊樁鋼筋銹蝕程度不足4%，經(jīng)計算，其正常使用剩余壽命預測及承載能力壽命預測均滿足要求。
2.4.3混凝土氯離子含量試驗
?。?）氯離子含量檢測的意義
混凝土中氯離子含量對鋼筋銹蝕影響極大，氯離子可以隨著混凝土的組成材料（砂、石、水泥、外加劑）進入混凝土內(nèi)部，也可在混凝土硬化后經(jīng)其孔隙滲入混凝土內(nèi)部，當結(jié)構(gòu)混凝土中具有充分的可溶性氯離子時，鋼筋表面的鈍化層將會立即遭到破壞，并能導致鋼筋的銹蝕、混凝土的開裂，在嚴重的情況下，還肯能造成混凝土保護層的脫落，裂縫的形式一般是沿著主受力鋼筋的直線方向。所以，對舊樁混凝土中氯離子含量的測定，對鋼筋混凝土耐久性研究有著重要意義。
?。?）測試結(jié)果
本次檢測結(jié)果顯示，袁澤橋隨機抽檢的舊樁混凝土中氯離子含量為1%（占水泥重量），小于《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2002）要求。
2.4.4混凝土氧化鈣含量試驗
判定f-CaO對混凝土質(zhì)量的影響。
3. 結(jié)論
舊樁利用是當前橋梁改建中一個重點環(huán)節(jié)，如何判斷舊樁的利用價值，需要通過各種實驗方法進行判定，本文根據(jù)工程實例，對舊樁所做的各項檢測，綜合各項檢測結(jié)果進行分析，得出舊樁可利用的結(jié)論。通過此實例，本文所述的幾項檢測項目對舊樁利用分析提供了全面的數(shù)據(jù)，希望通過本文對今后橋梁改造中遇到的舊樁利用問題提供
