桥梁旧桩利用试验检测方案
2015-09-22
1、分析目的
针对老桥的旧桩利用，如何准确判断旧桥桩基的剩余承载力和抗弯能力，是决定旧桩能否使用的关键，对于通过何种试验检测方法测定旧桩承载力及抗弯能力是本文的分析内容。
2、试验项目及其结论研究方向
2.1、低应变试验
2.1.1 试验目的
检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置，估算桩长。
2.1.2 仪器设备
检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）的有关规定，且应具有信号显示、储存和处理分析功能。
2.1.3 现场检测情况
旧袁泽桥引桥共有直径1.2m旧桩96根，新桥桥孔布置难以完全避开旧桥桩基位置，为了在合理可行的基础上充分利用原已有桩基，避免工程建设的重复及浪费，节约工程费用，设计共利用47根直径1.2m旧桩，占旧桩总数49%。根据现场破除情况，随即抽检15根旧桩进行低应变检测，检测结果总体较好，其中有3根桩有缩颈情况，判定为Ⅱ类桩，其余均为Ⅰ类桩。结合现场场地情况，在Ⅱ类桩中选取一根相对较差的进行单桩承载力试验。
2.2桩身混凝土取芯试验
2.2.1试验目的
检测旧桩的桩身混凝土强度及弹性模量
2.2.2 取芯的标准及强度、弹模试验
每个桩的钻芯数量为2个，选取2根桩进行取芯。
从钻孔中取出的芯样在稍微晾干后,应标上清晰的标记。芯样的抗压强度试验和弹性模量试验要求参见《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30-2005）。
2.2.3现场试验情况
随即抽取一根旧桩进行取芯检测，根据规范要求取两孔，结果显示取芯桩长与设计桩长与低应变检测结果基本相符，桩体均进入持力层，芯段完整，成型较好，结构均匀，胶结较密实，断口基本吻合，芯壁光滑。芯样混凝土局部位置有离析现象，全孔取芯段未见软弱夹层及断桩等不良现象。判定为Ⅰ类桩。
2.3单桩承载力检测
2.3.1单桩竖向抗压静载荷试验方法简介
单桩竖向抗压静载荷试验是依据规范规定，通过测试试桩在竖向荷载作用下的沉降变化来分析和评价单桩竖向极限承载力。测试时进行逐级加荷，至设计要求的桩基竖向极限承载力,记录并分析试桩在每级加荷时的沉降数据，新桩测试时还需记录桩身预埋钢筋计的数据。
本工程桩基静载荷试验过程将依据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041 2000）附录B“试桩试验办法”的要求进行。
试验设备采用JCQ-503C基桩静载荷测试系统进行本工程测试，测试系统可以全自动进行静载试验，包括自动加载、自动稳压、自动判稳、自动记录并集测试、监控、显示、图表打印为一体。试验装置在工程开始之前进行荷载计量标定，以确保试验准确性。
2.3.2静载试验对试桩的要求
（1）试桩桩顶应适当加强，加强方法为：桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上；距桩顶800mm范围内，可采用厚度3～5mm的钢板护筒或距桩顶1200mm范围内设置箍筋，加筋方案与工程桩顶部箍筋布置相同，桩顶部设置2片间距60～100mm、ф8mm,100mm×100mm的钢筋网片。
（2）试桩桩头除按照设计要求进行加强外，还必须采取以下措施进行处理，桩顶砼保护层厚20mm，要求水平且不得有浮浆。
2.3.3 试验过程
试验采用混凝土块进行配重，单块混凝土重4.0吨，现场分五层堆载。堆载、加卸载过程、沉降观测间隔时间及相对稳定标准还有终止加载条件均按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041 2000）附录B“试桩试验办法”的要求进行。
2.3.4 试验结论
最大加载量：10000kN 最大沉降量：8.52mm 最大回弹量：2.38mm回弹率：27.9%
根据Q-S曲线≤40mm时的荷载值（kN），单桩竖向抗压承载力实测值取值为：10000kN。本次检测旧桩实测竖向抗压极限承载力为：10000kN，相应最大沉降量：8.52mm，满足设计加载要求。
2.4桩身耐久性试验
2.4.1混凝土碳化深度试验
钢筋混凝土是一种耐久性能良好的建筑材料，然而，在使用荷载和环境等因素作用下，仍然存在材料老化、腐蚀,以及由此引起的结构性能劣化等问题。在一般大气环境条件下，混凝土碳化是钢筋锈蚀的重要前提。钢筋不断地锈蚀促使混凝土保护层开裂，产生沿筋裂缝和剥落，进而导致粘结力减小，钢筋受力面积减小，结构耐久性和承载力降低等一系列不良后果。因此，进行混凝土碳化研究，无论是对既有建筑物的耐久性评定、维修加固还是对建筑物的耐久性设计均有重要的现实意义。
试验方法：用体积浓度1%的酚酞乙醇指示液喷于断裂面，从桩身表面到变色边界每边测量3处距离，以其算术平均值作为碳化深度。
2.4.2钢筋锈蚀程度试验
钢筋与混凝土之间形成的铁锈层，削弱了变形钢筋与混凝土的胶结作用；铁锈的膨胀将导致混凝土开裂，降低了混凝土对钢筋的约束作用；钢筋变形肋锈蚀使变形钢筋与混凝土之间失去了机械咬合作用。 结构混凝土中的钢筋发生锈蚀使得钢筋有效截面积减小、体积增大，从而导致混凝土膨胀、剥落、钢筋与混凝土的握裹力及承载力降低，直接影响到混凝土结构的安全性及耐久性。
通过钢筋锈蚀检测仪的测定，袁泽桥拟利用的旧桩钢筋锈蚀程度不足4%，经计算，其正常使用剩余寿命预测及承载能力寿命预测均满足要求。
2.4.3混凝土氯离子含量试验
（1）氯离子含量检测的意义
混凝土中氯离子含量对钢筋锈蚀影响极大，氯离子可以随着混凝土的组成材料（砂、石、水泥、外加剂）进入混凝土内部，也可在混凝土硬化后经其孔隙渗入混凝土内部，当结构混凝土中具有充分的可溶性氯离子时，钢筋表面的钝化层将会立即遭到破坏，并能导致钢筋的锈蚀、混凝土的开裂，在严重的情况下，还肯能造成混凝土保护层的脱落，裂缝的形式一般是沿着主受力钢筋的直线方向。所以，对旧桩混凝土中氯离子含量的测定，对钢筋混凝土耐久性研究有着重要意义。
（2）测试结果
本次检测结果显示，袁泽桥随机抽检的旧桩混凝土中氯离子含量为1%（占水泥重量），小于《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）要求。
2.4.4混凝土氧化钙含量试验
判定f-CaO对混凝土质量的影响。
3. 结论
旧桩利用是当前桥梁改建中一个重点环节，如何判断旧桩的利用价值，需要通过各种实验方法进行判定，本文根据工程实例，对旧桩所做的各项检测，综合各项检测结果进行分析，得出旧桩可利用的结论。通过此实例，本文所述的几项检测项目对旧桩利用分析提供了全面的数据，希望通过本文对今后桥梁改造中遇到的旧桩利用问题提供
