榕江特大桥钢管桩静载试验方案

1、榕江特大桥钢管桩抗压静载试验方案1 工程概况榕江特大桥钢桁梁采用钢管桩临时支墩配合对称悬拼的架设方案，钢管桩采用螺旋焊钢管，根据各临时墩设计承载力的大小，钢管桩尺寸从 610 ×10、1220×10到1420×10不等，各钢管桩设计参数如表1所示。两边跨分别搭设5个临时支墩用于边跨钢桁梁的拼装，两主跨跨中搭设两个临时支墩作为合龙段钢桁梁支撑及调整的反力结构（其中厦门侧主跨增加一个临时支墩），全桥共采用15个临时支墩。图1 钢桁梁悬拼架设示意图目前厦门侧边跨临时支墩已经施工完毕，厦门侧中跨f号临时支墩（靠近72号主墩）大部分钢管桩入土深度超过了25m（设计入土深度2

2、7m），另有一根钢管桩入土深度22m，且使用目前的振动打桩锤无法将其进一步打入地基。由于钢管桩的竖向承载力与其入土深度有直接的关系，即入土深度越大，其承载力越大，在钢管桩入土深度有达到设计要求的情况下，其承载力没有保证，因此建议选取f号临时墩部分钢管桩进行静载试验以测试其竖向承载力。图2 f号临时墩钢管桩编号及实际入土深度表1 各钢管桩设计参数墩号abcdef(厦门侧)f(深圳侧)hf(厦门侧)f(深圳侧)edcba钢管桩型号(mm)螺旋焊610×10螺旋焊610×10螺旋焊1220×10螺旋焊1210×10螺旋焊1420×10螺旋焊1220&

3、#215;10螺旋焊1220×10螺旋焊1220×10螺旋焊1220×10螺旋焊1220×10螺旋焊1420×10螺旋焊1420×10螺旋焊1220×10螺旋焊610×10螺旋焊610×10钢管桩入土深度(m)272734273426262732323938412326单根钢管桩长度(m)68.468.978.471.680.0873.173.275.280.080.084.883.08565.968.4每个临时墩钢管桩数444446646644444每个横断面临时墩个数222222222222222钢管

4、桩总重量(kg)81836.781005.3187470.0171210.0223215.4262195.1262554.0179818.2286944.0286994.0236239.2231169.0203252.078273.481242.8每侧墩顶受力(t)1281474916776894863424404814866896774911471282 试验的必要性、内容及依据2.1试验的必要性临时支墩对于榕江特大桥钢桁梁的拼装来说是一个十分重要的临时构件，它起到支撑钢桁梁自重以及悬拼吊机等临时荷载的作用。在钢桁梁架设的过程中，随着上部结构重量的逐渐增大，临时墩上的反力也越来越大，因此临时

5、墩必须具有一定的承载力才能保证钢桁梁拼装过程中的稳定和安全。钢管桩的型号、尺寸、入土深度等参数是根据临时墩的施工反力以及地质勘察情况来设计的，设计所参照的地质状况可能与实际情况有些差别，导致钢管桩的实际承载力与设计值有出入。根据建筑桩基技术规范以及榕江特大桥钢桁梁悬拼施工临时墩设计图的要求，应对钢管桩进行单桩承载力试验。另外，就f号临时支墩的施工情况来看，有一根钢管桩入土深度22m，其他钢管桩的入土深度都超过了25m，但是尚未达到设计值27m，且目前的振动打桩锤无法将其进一步打入地基。因此，钢管桩的承载力就更加不明确，所以有必要依据相关规范选取部分钢管桩进行试验，测试其竖向承载力，以确保钢桁梁

6、架设过程中的安全。2.2试验内容本次试验的目的是测试钢管桩的竖向承载力，其加载方法、加载步骤和试验结果分析都按照相关规范的要求来进行，主要包括如下内容：(1) 根据临时墩施工情况选择合适的钢管桩作为本次试验对象；(2) 根据现场条件设计合理的加载反力装置；(3) 待试验准备工作完成后进行现场加载并测试沉降量；(4) 根据试验结果分析试验钢管桩的承载力。2.3试验依据建筑桩基技术规范(JGJ 94-94)建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)钢结构设计规范(GB 50017-2003)铁路桥涵施工规范(TB 10203-2002)建筑桩基检测技术规范(JGJ106-2003)榕江特大

7、桥施工计算书榕江特大桥钢桁梁悬拼施工临时墩设计图3 试验方案3.1加载反力装置对于单桩竖向抗压静载试验，工程上常采用的加载装置有：压重平台反力装置、锚桩横梁反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置。由于榕江特大桥临时支墩是在水中作业，如果采用压重平台反力装置，则需要额外搭设支护系统来构建庞大的压重平台，施工难度会加大，而且大大增加了成本。若采用锚桩横梁反力装置，则对锚桩的抗拔承载力有较高的要求，根据榕江特大桥钢桁梁悬拼施工临时墩设计图和榕江特大桥施工计算书对钢管桩的设计验算来看，由于钢管桩实际入土深度没有达到设计要求，其抗拔承载能力的安全系数比较低。综合考虑钢管桩的设计参数及现场条件之后，

8、决定采用锚桩压重反力联合装置进行加载。原计划对f号临时墩下游侧23号钢管桩进行加载试验，由于受到船只撞击导致部分钢管桩受到损坏，加载装置无法搭设，现将试验对象改为上游侧20号钢管桩。加载反力装置示意图如下图所示，加载装置详细构造图见附件2。图3 加载反力装置示意图加载原理：选取纵桥向的三根钢管桩搭设加载反力装置，中间的钢管桩作为试验桩，两边为辅助桩提供抗拔的反力。将两个辅助桩加高并用钢梁连接起来，钢梁上面堆载重物，千斤顶置于试验桩和钢横梁之间，通过千斤顶顶推产生的反力来实现对试验桩加载。千斤顶和油泵事先标定好，这样可以对试验所施加的荷载大小、速度进行控制。重物可以选择沙袋、混凝土块或者钢材。试

9、验桩最大加载量为200吨，初步计划堆载60吨重物，其余的140吨反力则由两根辅助桩提供。辅助桩抗拔承载力计算见附件1。3.2加载、卸载方式根据建筑桩基技术规范的要求，单桩静载试验宜采用维持荷载法进行逐级等量加载。本次试验加载等级共分为九级，其中第一级加载40吨，以后每级按照20吨增加一直到试验最大荷载200吨。加载及卸载步骤按照如下要求进行：1、每级荷载维持时间至少为1h，是否延长维持荷载时间应根据桩顶沉降收敛情况确定。2、当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。3、卸载同样分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载。4、加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级

10、荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。3.3注意事项加载装置的制作应严格按照设计图上的要求进行，各焊接部位按照相关规范施工，保证焊缝质量符合要求。当加载吨位较大时，现场技术人员应注意观察加载装置的关键部位（如主梁与桩顶盖板连接处、盖板与钢管桩连接处等）有无焊缝开裂或者出现严重变形，如有上述情况发生，应立即停止加载，防止局部受力过大导致结构发生破坏。在每级加、卸载过程中，观测并记录桩顶沉降量，当出现下列情况之一时，可终止加载： 某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍。注：当桩顶沉降能相对稳定且总沉降量小于40mm 时，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm

11、。 某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。 已达到设计要求的最大加载量。 当荷载沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量6080mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm 。3.4试验仪器设备及材料试验用到的仪器设备有：顶推式千斤顶，油泵，百分表。试验所需材料见加载装置构造图。附件1：辅助桩抗拔承载力计算根据建筑桩基技术规范第条计算公式，基桩抗拔极限承载力按下式计算：Uk=l1uåqsikli式中，l1为抗拔系数，根据规范取0.77；u为桩身周长，u=d=×1.22=3.83m；qsik为桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值，根据相关规范取值；21号桩入土深度最浅，为受力最不利桩，将各设计参数代入公式可得：Uk=0.77×3.83×(5×9.56+44×6.25+16×6.2)=1245KNUk=1245KN大于实际加载时每根钢管桩的最大上拔力700KN，满足要求。设计资料1. 基桩设计参数成桩工艺: 钢管桩承载力设计参数取值: 人工填写孔口标高0.00 m桩顶标高0.0