广东肇花高速北江特大桥桥梁桩基自平衡法静载试验方案(35-4#、36-3#)

肇花高速公路北江特大桥试验桩承载力试验自平衡法试验方案武汉桥科学院工程试验检测有限公司2011年12月目录一工程概况一1.1桩的位置选择和工程地质条件12试验目的和参考依据32.1考试目的32.2试验参考根据33自平衡试验方法43.1测试原理43.2测试系统43.3现场检查53.4施工合作和测试时的注意事项63.5装载箱和测试组件的埋设位置和装载程序84自平衡测试分析方法104.1承载力的确定104.2转换方法10的简化4.3精密转换方法114.4极限承载力的确定145试验结果155.1考试提交的成果156质量目标、环境及安全保证措施156.1质量目标和保证措施156.2安全目标和控制措施156.3环境因素可能引起的环境问题和控制措施16七工程进度十七8冲压对策178.1冲压对策17附件： 18图1钢筋筐、导向钢筋和负载箱的连接图18图2试桩载荷箱及试验元件埋设位置的示意图19图3防风防雨篷及基准桩设置211工程概况广东省肇花高速公路西起肇庆四会市，从佛山市三水区芦苞町、大塘町、广州花都区赤泥町、狮子岭町到广州市花都区花山町，采用双向六车道高速公路标准，设计速度每小时120公里。1.1桩的位置选择和工程地质条件根据目前施工进度和调查资料显示的地质情况，用35-4#桩和36-3#桩进行试桩试验，2根试桩均用端桩设计。 与35-4#桩基位置对应的钻头编号为bj35-4，36-6 #桩基位置对应的钻头编号为bj36-3，2，2根桩基位置的地质钻头参数如表1.1、表1.2所示。表1.1试桩(35-4# )在桩位置挖掘地质参数表层号土层名层厚/m基础水平/m桩侧摩擦阻力基准值/kPa桩端承载力标准值/kPa1_1填土法3.605.18302粉质粘土1.403.78403_5中沙5.00-1.23503_6粗砂1.90-3.13656_4细沙4.00-7.13406_7砂砾4.10-11.23606_8圆砾12.10-23.336_9玉石8.90-32.2318023-3_11风化灰岩0.20-32.4318023-3_01溶洞4.00-36.4323-3_11风化灰岩8.30-44.731801500表1.2试桩(36-3# )在桩位置挖掘地质参数表层号土层名层厚/m基础水平/m桩侧摩擦阻力基准值/kPa桩端承载力标准值/kPa1_1填土法0.246.66302粉质粘土3.13.56403_4细沙3.10.46403_6粗砂7-6.54654_1淤泥质粘土3-9.54256_5中沙3-12.54506_7砂砾3-15.54606_9玉石13.8-29.3418023-3_11风化灰岩2.7-32.0418023-3_01溶洞4.3-36.3423-3_11风化灰岩0.76-56.581801500212考试目的和参考依据2.1试验目的为了保证结构的安全性、施工的顺利进行，主要对桩基在各种土层上的桩侧摩擦阻力、桩端承载力、桩基的垂直位移、单桩极限承载力和打桩技术等进行了试验和验证，其主要目的如下1 )两根试验桩的设计承载力为8500kN，验证基桩的承载力2 )实测桩侧土层摩擦阻力和桩端阻力、侧阻力及端阻力的分担情况3 )实测桩体轴力、摩擦阻力分布4 )确定桩基沉降及桩基弹塑性变形2.2试验参考依据1) 公路桥涵地基与基础设计规范 (JTG D63-2007 )2) 广东省建筑地基基础设计规范 (DBJ-15-31-2003 )3) 基桩静载试验 自平衡法 (JT/T 738-2009 )4 )肇花高速公路北江特桥35-4#、36-3#挖掘地质资料5) 公路桥涵施工技术规范 (JTJ041-2000 )3自平衡试验方法3.1测试原理自平衡试验法，利用试桩自身的反作用力平衡原则，在桩端附近或桩体的某截面埋设单层(或多层)的载荷箱，在载荷箱下产生端阻力和上侧阻力来抵抗下的位移的同时，在载荷箱上产生下侧阻力来抵抗上的位移，上下桩段的反作用力的大小相等试验时，在地面上用油泵加压，随着压力的增加，荷载箱伸长，上下桩段发生弹性(塑性)变形，桩侧和桩端阻力逐渐发挥。 从载荷箱施加的压力可以用预定的油泵压力表测量，载荷箱顶板的位移可以用预先设置的位移棒(或位移线)，在桩上(或表)附近用位移传感器测量。 由此，可以测量上下桩段的两个QS曲线和相应的Slgt曲线，采用合理的测试数据的等效变换方法和承载力确定方法，可以确定基桩的极限承载力、桩侧、桩端阻力分担情况等。图3.1自平衡载荷受力模式和试验的典型曲线3.2测试系统3.2.1系统加载自平衡试验桩法的主要装置是专门设计的液压千斤顶式载荷箱，根据试验桩直径和试验载荷的大小，在载荷内并列设置一个或多个千斤顶，为了使载荷箱两端的桩力均匀，容易与钢筋笼焊接，在千斤顶上和下分别用适当厚度的钢板连接以不同的桩型、截面尺寸和载荷大小设计。 为了保证垂直受力，载荷箱在桩的中心平，载荷箱的轴线必须尽量与桩的轴线一致，载荷箱的位移方向和桩体的轴线角度5，载荷箱的最大双向载荷能力是地质报告计算出的单桩极限承载力的1.21.5倍。3.2.2数据收集系统为了满足试验的要求和数据的精度，这次试验计划使用RS-JYC桩基静载试验分析系统。 该系统可以自动读取，自动收集记录，收集精度高，能满足自平衡负载测试的要求。图3.2自平衡测试系统的映像3.2.3负荷和位移的测量装置使用连接在加载箱压力管上的压力计测量油压，根据加载箱的标准曲线换算负荷。 位移测量用位移传感器测量，在桩子上设置测量点测量桩子上的位移用突出在桩子上的位移棒测量荷载箱上底板的上下位移。固定和支撑位移传感器的基准梁，采用固定一端、垂直约束一端的方式，与试验桩保持一定的距离，以免受到温度、振动和其他外部因素的影响。 基准梁必须具有相当的刚性(刚性在I40a钢以上)，必须避免日照和雨。 试桩与基准桩之间的中心距离由以下原则决定：试桩与基准桩的中心距离必须在3D(D为试桩径)或4m以上，基准桩必须具有足够的稳定性。3.3现场检查3.3.1考试和卸载3.3.1.1负荷应阶段性地进行，各阶段的负荷量为推定最大负荷量的1/101/15。 当桩端为巨粒土、粗粒土或垂直粘质土时，一级可取分级载荷的2倍。3.3.1.2卸载也分阶段进行。 每段卸载量是23段负载水平的负荷值。3.3.1.3卸载应均匀、连续，各级载荷维持过程中的变化幅度不得超过分级载荷的10%。3.3.2位移观测和稳定标准3.3.2.1位移观测试验采用低速维持负荷法，对各级负荷施加负荷后，在第1h以内以第5、10、15、30、45、60min测定位移，然后每隔30min进行读取，相对稳定后再进行下一级负荷。 卸载到零后，至少观测2h，测量读取时间间隔并加载。3.3.2.2相对稳定标准各段加载(卸载)的上下位移量在下一个时间为0.1mm以下1 )桩端为巨粒土、粗粒土或硬粘质土，最后30min2 )桩端为半硬的粘质土或细粒土，最后的1h3.3.3装载条件的结束在以下情况之一下，可以终止加载：1 )装载箱装载到规定的最大装载量时2 )负载箱的上下位移达到30mm3.3.4现场试验检查前需要施工单位向试桩试验单位提供的资料1 )试桩施工钻头记录2 )超声波孔形状检查报告书3 )桩身混凝土浇筑记录4 )桩身混凝土试验片强度报告或桩身混凝土弹性模量试验报告5 )桩基完整性检查报告6 )试桩施工过程的描述(包括电子版、以下方面，钻孔时间、最终钻孔时间、钻孔施工过程和混凝土浇筑中的异常现象和处理措施、泥浆、沉渣厚度测量指标等)。3.4施工合作和测试时的注意事项3.4.1钢筋筐和负载箱的连接1 )钢筋笼按设计图制作，在载荷箱的埋设位置处理的载荷箱上下4米范围内的箍筋的间隔为10cm，根据实际情况，试验需要在现场局部调整钢筋笼的主筋。2 )焊接载重箱和钢筋笼时，要保证钢筋笼和载重箱几乎在同轴线上，焊接点要保证质量，确保钢筋笼和载重箱在吊起时不脱离。 焊接方法如图1所示。3 )为了保证管道顺利贯通装载箱，在装载箱的上下连接导向钢筋，采用圆钢作为导向筋，圆钢的直径为20mm，所需的总延米数根据现场实际情况决定，并在施工机构的现场提供。 焊接时上端和主筋被焊接，下端与负载箱的管道孔边缘焊接在一起，连接应不妨碍管道的自由出入，焊接方法请参见图1。4 )这个部分的所有现场安装工作，必须在测试技术人员的指导下完成。3.4.2位移外保护管、声学测量管和测试元件的安装1 )位移棒外保护管的延长连接用套筒接头或套管接头。 在采用套筒接头的情况下，使用的套筒的内径和位移保护管的外径一致，避免位移保护管在接头部产生台阶的现象，在采用对后期测试时的位移棒的下降产生影响的接头的情况下，接头需要一定的长度，连接很牢固。 长位移保护管与钢筋笼焊接(或牢固地捆扎)，管壁和接头上没有孔，管路必须不渗入泥浆。 位移外保护管的一端焊接在负载箱的顶板上，砂浆不会渗出。 位移外保护管的另一端必须比地面(或工作平面)高400mm。 位移外保护管的顶部用400mm厚5mm的铁板焊接，位移外保护管的配置如图2所示。2 )音响测量管应设计要求设置，通过装载箱的位置时，必须按照测试技术人员的指导进行处理。(3)图2示出了测试元件埋设位置的示意图，在实际施工过程中，根据地质挖掘揭示的桩周岩土层情况，在测试技术人员的指导下安装了桩自身的力测试元件。3.4.3施工的合作和注意事项1 )钻孔，在第一个孔满足要求后卸下钢筋筐前，必须检查超声波孔的形状。2 )在现场接受技术人员的指导，完成钢筋筐和载重箱的连接后，其他准备事项完成后，可以进行卸钢筋筐的作业。 安装液压管道和测试组件后，在钢筋筐的吊、运输和卸下过程中，要注意管道和导线的保护和固定，避免损坏。 每次下放时，钢筋筐在进行后续的钢筋筐连接之前，必须用清水灌满管道内。3 )把钢筋筐放入桩孔中二次钻孔。 在管道下降过程中，应尽量沿着桩孔的轴线定位。 注意不要在管子下降过程中损坏管子和零件的导线，到达载荷箱的位置后，要注意慢慢通过。4 )灌注桩身混凝土时，管道通过导向钢筋，通过装载箱向桩端附近注入混凝土，当混凝土的上面接近装载箱底板的位置时，降低管道的速度，混凝土的上面从装载箱顶板的上部起超过23m 为了确保混凝土顺利通过荷载箱，桩孔应紧密填充，注入荷载箱下部的混凝土落下度应控制在175-225 mm。5 )浇注桩身混凝土时，施工部门在检查部门的进出现场开始试验检查时，为了进行混凝土强度和弹性模量试验，有必要制作一定数量的试验片。6 )标准桩、标准梁的材料由施工部门提供，在按照上述要求进行检测前在检测技术人员的指导下完成。 做桩后，在进行现场测试前的施工过程中，进行管道和测试导线的保护。 如果在测试过程中发现异常，请立即停止加载，分析原因，解决问题后再继续加载。 测试用电源和现场照明由现场提供，测试期间必须保证不间断电源。7 )因为试验环境的特殊性，为了尽量减少试验时外部因素的影响，试验时桩周围的10米以内不能有大的振动。8 )试验前进行桩的质量检查，以桩的质量和桩土的休止期满足要求为前提进行基桩的自平衡试验。9 )协助现场检查试验，协助设置检查单位的吊荷箱和检查设备。10 )在钢筋笼下放过程中，施工人员协助，在测试技术人员的指导下，将位移外保护管、高压油管和测试零件的导线焊接或结束。11 )现场试验前，施工公司派遣设置了位移棒(管子)和防风防雨棚的材料和人员打扫试验场所，在试验员的指导下设置位移棒和防风防雨蓬，以防止试验时受到外界环境的影响。 具体要求参照图3，防雨棚的尺寸可以通过桩径调整来决定。12 )其他有关施工合作和测试的不完备事项，根据现场的需要，按现场测试技术人员的要求实施。注：基准梁可采用I40a钢等现场的材料。3.5加载箱和测试组件的埋设位置和加载步骤3.5.1装载箱的埋设位置根据试桩要求和提供的试桩位置附近调查的地质挖掘资料，计算并确定荷载箱的埋设标高(根据详细的地质资料确定)。 负载箱及部件埋设位置的示意图如图2