钻孔灌注桩静载试验

1概述1.1江阴高架桥简介Xi至成高速公路江阴高架桥位于江阴市东侧。北接长江大桥，南跨澄江路、滨江路、人民东路和张成公路。高架桥全长3982.23米，是目前我省最长的高架桥，桥宽216.25米，双向6车道，设计速度100公里/小时，设计荷载-20，悬跨-120，155跨，钻孔桩1860根(半桥单墩下6根钻孔桩)。1.2桩位和工程地质根据江阴高架桥桥位复杂多变的工程地质，选择141#墩和29#墩作为试验桩。两个桩位的工程地质层包括全线的其他土层，很有代表性。1.3试验桩的设计和施工(见表1)141号墩1号和2号试桩的设计桩长为40.8 #；29号墩3、4号桩设计桩长36.1米，设计桩径100厘米，试桩混凝土设计强度等级C25，与工程桩设计相同。单根试桩的设计承载力为1200t，单根锚桩的设计抗拔力为1.252000KN，拉力全部由钢筋承担，混凝土不承担拉力，验算最大裂缝开裂宽度不大于0.25 mm试桩施工表序列号项目1号试桩2号试桩3号试桩4号试桩1建筑技术潜水钻井潜水钻井正周期反向循环2M3混凝土设计方法323229293混凝土浇筑量M333.232.832324钻孔径(厘米)1021011041045沉积层厚度厘米30301006清孔过程二次清孔二次清孔二次清孔副手清孔7试块Mpa强度27.828.237382单桩竖向抗压静载试验2.1面部测试方法试验采用“六锚一桩反力梁法”。2.2装卸等级、稳定性标准和卸载条件2.2.1装载分类根据试桩位置的工程地质勘察资料、桩基设计资料及相关规范，经过承载力分析和估算，试桩将按9 11级加载。2.2.2测量和读取桩顶沉降的间隔时间每个阶段加载后，每隔5、10、15、15和15分钟测量和读取一次。累积1小时后，每隔30分钟测量并读取一次。2.2.3沉降相对稳定标准在各级荷载的作用下，桩顶沉降小于0.1毫米/小时，连续发生两次，每一级荷载在两两之间保持至少2小时，视为稳定，可增加下一级荷载。2.2.4装载条件的终止根据JGJ94-94，只要满足以下条件之一，就可以终止装载：(1)某一荷载的沉降增量大于前一阶段等效荷载沉降增量的5倍；(2)某一级荷载的沉降增量大于前一级复合荷载沉降增量的2倍，且沉降24小时仍不稳定；(3)锚桩已达到最大抗拔力。2.2.5测试卸载的规定每个阶段的卸载值是加载值的2倍。卸载后，每隔15分钟读取一次。读取两次后，每0.5h读取一次，以卸载第一阶段的纸张。卸载后，每3-4小时读取一次2.2.6锚桩提升标准试验的锚桩将作为工程桩使用，桩-土系统的承载力特性及其他因素不应被破坏。本试验中锚桩的最大隆起应控制在5毫米以内2.3测试结果和分析2.3.1测试结果根据实测荷载P和沉降值S、记录时间T和相应的沉降位移S，用计算机绘制了P-S曲线、S-LG (P) (kN)曲线和S-LG (T)曲线。当四条试桩曲线的平均力急剧下降时，提取第四条试桩结果曲线。结果分析(1)4号试桩极限承载力的确定：最大负载值：13000k桩顶最大垂直位移：80.04毫米卸载后剩余沉降量：71.81毫米，占总沉降量的89.7%。残余沉降较大，桩土系统已达到破坏状态。再(1)根据p-s曲线或s-lg (p)曲线明显陡降来确定极限承载力当4号试桩荷载达到11000千牛顿时，P-S曲线出现明显的向下弯曲，S-LG (P)曲线出现明显的拐点，曲线陡降，最终确定极限承载力为11000千牛顿。(2)根据桩顶沉降随时间发展的规律当4号试桩荷载达到12000kN时，S-LG (T)曲线的尾部有明显的转折，具有向下弯曲的截面特征。单桩的极限承载力取该水平前期荷载的11000kN。(2)极限摩擦阻力和极限端承力的计算利用S-LG (P)图，极限摩阻力和极限端承力可以与极限承载力分开。具体方法是从极限载荷开始延伸直线段，并与横坐标相交。交点和坐标原点之间的载荷值为最终摩擦阻力，其余为最终端承力。如何得到计算公式：fu=(Pu/Pmax)Pu=1/(Smax/Su-1)其中：fu是桩的极限摩擦阻力；Pu是桩的极限承载力。Pmax是桩的破坏荷载；Smax是桩的总沉降量；沉降量对应的是桩的极限承载力。2.3.3结论根据两组对比试验结果绘制的P-S、S-LG (P)和S-LG (T)曲线，两组试验桩的极限承载力建议值见表2。极限承载力建议表2桩位测试桩号单桩极限承载力(千牛顿)推荐标准承载量141号码头1号试桩8800141#码头80002号试桩800029号码头3号试桩1100029号码头110004号试桩110003试桩应力测试3.1测试目的在试桩的加载和卸载过程中，对桩身轴力进行连续动态测试。目的是分析桩-土系统桩侧阻力和桩尖瓜力的应用和发展过程。同时，利用桩顶位移观测数据、试块抗压数据和应力测试结果，分析了试验桩各段前的位移发展。3.2数据处理3.2.1基本原则钢筋计的直接读数是振动弦的频率值f，单位为赫兹，可根据以下公式转换为钢筋计的应力gigi=(f-f1)*A其中：gi测得的钢筋应力(MPa)f测量和读取的钢筋测量仪的频率值(赫兹)F1初始工作频率，单位赫兹；A是钢筋测量仪的校准参数。事实上，由于参数a的存在，一些钢筋在不同的荷载水平下会有一定的偏差，因此可以通过分段插值得到gi，以保证试验精度。当现场测试钢筋表压应力gi时，钢筋的试验应变g可由下式计算：公式中钢筋计的弹性模量为Eg=2.1105MPa。钢筋混凝土弹性模量eght=eh (eg-eh) * 其中：Eh混凝土的压缩弹性模量(MpA)；Eght第一节钢筋混凝土的压缩模量(MPa)。因此，桩柱任一试验段Ai的轴向力可由下式计算，即Ni=ghi*A4t当轴向力已知时，可以用简单的静平衡原理推导出侧壁摩擦力的大小。Ni 1-Ni-Fi=0桩端的反作用力可通过以下公式计算：G=Ni-*R*L0*i其中g是桩端的反作用力，i=1表示Ni是桩体第一个试验段的轴向力。桩柱各试验段的沉降和位移应按以下公式计算：其中：n是测试桩的测试截面，其中n=10Si是第一个试验段的估计沉降值(mm)；St为桩顶沉降，用位移计测量(mm)。3.2.2数值处理经过一系列复杂的数据计算和数据处理，得到了试桩截面的轴力图和摩阻力图。以及剖面沉降图。3.3累积分析(1)1号、2号、3号和4号试桩的侧阻力和桩端土反力见表3。单位：千牛表3桩位141号码头29号码头试桩数字1号试桩2号试桩3号试桩4号试桩代表(1)在桩柱上部(15m以内)，各土层的极限摩阻力试验值与地质勘探报告值和规范值基本一致；(2)桩柱中下部和上层极限摩阻力试验值大于地质勘探报告值和标准值，约为15-20%；(3)桩柱底部侧阻力试验值与地质勘察报告值和标准值基本一致；(4)在一些地区(分布在中下部)，侧阻测试值明显高于地质勘探报告值和标准值。(5)同一位置土层的侧向阻力与桩顶沉降之间的关系是，上部土层的侧向极限力只需要桩顶的少量沉降。一般情况下，当桩顶沉降为5 7 mm时，侧向阻力得到充分发挥。然而，中、下侧阻力随着桩顶沉降而增加。在极限状态下，桩端的侧向阻力似乎仍未充分发挥。(3)桩端反力测试值明显偏低。钻孔灌注桩在使用阶段的工作状态下桩顶沉降很小，一般在2 3 mm左右，混凝土处于弹性压缩阶段，端阻力的充分发挥需要较大的桩顶沉降，这在一般结构中是不允许的。这里，不能施加端部反作用力的原因分析如下：(1)本次试验桩的长细比较大，141#墩长径比为40.8，29#墩长径比为36.1。如此大的长细比对端阻力的发挥有影响。(2)端反力的发挥与土层性质有关，钻孔后沉积层厚度(虚拟土层厚度)对端反力的发挥也有很大影响。在本次试验的两个桩位中，桩端持力层10的性质相似，但141墩的端反力明显小于29墩，而29墩4号试桩施工采用反循环钻机。沉积层厚度较厚，端阻力处于极限状态，是3号试桩的两倍，由此可见，反循环施工技术对控制沉积层厚度、提高桩端阻力非常有利。(4)从桩顶及各试验段的沉降数据来看，桩柱的弹性压缩变形板很小，各段的沉降特征主要是桩土系统之间的相对滑动。4一些想法(1)桩基础作为一种承载结构，在公路桥梁中得到广泛应用，其