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1  概述

武汉天兴洲公铁两用长江大桥工程铁路引桥工程包括江北联络线上的滠口右线桥、滠口右线引桥、谌家矶右线桥及客车上行联络线引桥，合计桥长6782.7m。桥梁采用钻孔桩基础，大部分桥基础按扩底桩设计^【1】。

AM施工技术采用全液压扩底快换魔力铲斗进行全液压切削挖掘，扩底时使桩底端保持水平扩大，切削挖掘施工时采用电脑管理检测映像装置进行自动控制，首先用钻机将直径桩（成孔）钻到设计深度后，把扩底机（全液压扩底快换魔力铲斗）下降到桩的底端，打开扩大翼进行扩大切削挖掘作业，此时操作人员只需要按照设计要求预先输入电脑的扩底数据和形状进行操作即可（桩底端的深度及扩底部位的形状、尺寸等的数据和图象通过检测装置显示在操作室里的监控器上）

AM方法施工有以下优点：1。采用一套管理严格的稳定液护壁，避免桩周泥皮过厚和孔底沉碴导致单桩承载力的降低。2。采用专用钻头所产生的扩底桩桩周边摩檫加端部扩大（摩檫加端层承载力），使单桩承载力大幅度提高和增加抗拔力，从而降低了投资成本。

2场地地质条件

长江北岸疏解线桥群地质情况为：表层为粘土，砂粘土，褐黄、褐灰色，流~硬塑，厚约20~25m，基本承载力σ0=55~200kPa，下部为中、粗砂、砾砂，基本承载力σ0=350kPa，厚3~23m再下为砂岩，全风化~微风化，σ0=250~500kPa。

3桩身应变测试原理

桩身应变测试采用瑞士Solexperts公司生产的线法测量设备—滑动测微计进行测量【2】。该设备由探头（内含电感位移计和温度传感器），电缆，用于数据采集、处理、存储的仪表组成，探头的基准长度为1000mm，量程为10mm，灵敏度为0.001，精度为＋0.003。

在钻孔灌注桩中埋设滑动测微计观测管，测管上每隔1m安置一个具有特殊定位功能的环形测标，环形测标之间用硬塑料管连接，滑动测微计通过滑动测微计探头一米一米地向下前进，只需装探头旋转45°，就可在滑动位置与量测位置之间互相切换，详见左下图，经过自上而下和自下而上的操作，该线的量测工作就完成了，可以得到两个环形测标之间的相对位移成果。

试验加载前读取观测管内环形测标的初读数，待初读数读取完毕后即开始加载，每级荷载稳定后分别测定观测管每米间测标在该级荷载下的变化量即可得出桩身应变随荷载变化曲线【3】。

由实测应力、应变结果推算轴向力及摩阻力是一个较复杂的课题，首先，测量元件本身存在一定的误差，其次，环形测标与观测管对接时不管采用何种连接方式，其刚度必然会出现一定的差异，导致测量误差。再加上，桩身混凝土强度的不均匀性决定了实测曲线不是一条光滑曲线。因此不能直接由实测曲线推算摩阻力，应对实测曲线进行回归分析，得到一条光滑平顺曲线进而由此推算试桩的轴向力及摩阻力。

由公式：

N_i =E_gε_i﹒A_gi + E_hε_i﹒A_hi      （1）  

式中：Ni为桩身某截面轴向力；Eh为桩身砼的弹模；Eg为桩身钢筋的弹模； Agi为桩身某截面的纵向钢筋总面积； Ahi为桩身砼截面积，εi为桩身某截面的应变值。

计算出各级荷载下桩身轴向力分布，再由公式（2）计算单位摩阻力。

f_i =(N_i-N_i+1)/π﹒D_i ﹒ h         （2）

式中Ni为轴向力，Di为桩身某截面直径，h为两截面积间距。

将各试桩桩底截面的轴力作为端阻力，桩顶轴力减端阻力即为该桩的总摩阻力（注：即桩侧摩阻力之和）

4测试成果

测试现场在滠口右线桥，对46号墩进行桩身应变测试。46号墩身高12m，基础设计6φ1.0m，摩擦桩，桩长27.5m，桩身配钢筋16φ16。承台底高程21.01m。桩底高程-6.49m，位于粘土层。沿桩深各地层深度为：粉质黏土3.4m，黏土19.9m，粗砂5.7m。

试验最大荷载为9600KN，分16级施加，46号墩2号桩的桩身应变测试及处理成果见表1及图1至图5。

表1  各级荷载下桩身端阻力摩阻力变化表

图1  各级荷载下桩身实测应变分布曲线图

图2  各级荷载下桩身回归应变分布曲线图

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图3  各级荷载下桩身轴力分布曲线图

图4  各级荷载下桩身摩阻力分布曲线图

图5  各级荷载下桩身端阻力摩阻力变化曲线图

从测试成果可以看出，46号墩2号桩在施加第四级荷载（2400KN）时，桩身测试得到的只有摩阻力；施加第五级荷载（3000KN）时，方才得到端阻力的测试数据；2号试桩在试验最大荷载时，端阻力为3808kN，端阻力占总荷载的39.7％。

对于46号墩2号桩而言：粉质黏土桩侧单位极限摩阻力试验值范围为15～23kPa，对黏土为55 kPa～70 kPa，对于粗砂为130～150 kPa。

5结语

采用高精度滑动测微计测试AT扩底桩在各级荷载下的桩身应变，测试精度高，测试结果可靠。由应变测试结果推算出桩身端阻力及摩阻力，较好地给AM扩底桩在武汉天兴洲公铁两用长江大桥工程铁路引桥工程推广应用提供设计依据。

参考文献(References)：

[1] 《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-99）；

[2]      李光煜，黄粤. 岩土工程应变监测中的线法原理及便携式仪器系列[J]. 岩石力学与工程学报, 2001, 20(1):   99-109.

[3]      《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）