建筑行业新式自平衡静载试验施工工法

新式自平衡静载试验施工工法1、前言锚桩法作为桩的静载试验方法之一，该方法利用桩土体系自身提供反力以确定单桩承载力和桩周土层的侧摩阻力、桩端阻力、是接近竖向抗压（拔）桩实际工作状态的试验方法。适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、岩层中的中大直径灌注桩的承载力测试，也可应用与混凝土管桩、钢管桩的承载力测试；可用于基桩竖向抗压静载试验，也可用于基桩竖向抗拔静载试验；适用于试验桩极限承载力的测试试验，也适用于工程桩验收试验；特别适用于传统静载试桩难以实施的水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩及特大吨位试桩等。中建六局建设发展有限公司承接的内蒙振华物流项目，是内蒙呼和浩特市地标性建筑，针对基坑深度达-17.85米内进行桩承载力试验、现场周边紧临繁华开业的大型商场，周边人流密集，且现场围挡内无交通道路可通行、无法堆试验组织难题进行了技术期攻关，新式自平衡静载试验施工技术的成功实施，有效解决了传统的静载试验堆载法带来的占地面积极大且无法二次倒运、对工期影响严重、试验成本高的问题，同时大大提高了桩基承载力检测能力和准确性，提高了试验的速度，降低了施工成本，且不受场地条件限制及影响，大大加快了施工进度。为今后的场内无交通道路以及深基坑内桩基承载力试验施工提供了施工技术、施工工序上的新思路。通过对成功施工经验进行总结提炼，形成此工法，为今后类似项目。2、工法特点2.0.1该工法具有试验占地面积小的特点。2.0.2该工法试验周期短，传统的桩基堆载试验，堆载法1153个配重块进场的时间需要10天，采用配重块静载的方式从进场到出场试验完成需要60天的时间。而采用该工法，只需要30天的时间。2.0.3该工法绿色环保效果好，采用传统的堆载试验法，经测算，现场需要采用配重块1153块，且同时还在进行桩基施工，故现场无法放置如此多的配重块，也无法进行二次倒运。2.0.4该工法节约成本效果明显，采用该工法因为倒运速度快，机械占用率低，所以无需吊车倒运，直接利用现场塔吊即可，人工配合只需进行半天的焊接，进场运输成本也极低，两辆车即可一次运入现场。3、适用范围本工法适合用于房建建筑工程中各类灌注桩工程，不管现场的场地条件如何均适用，但应注意，试桩周围的锚桩必须对称设置且试桩与锚桩的中心距离不小于3倍桩径。4、工艺原理首先将六根锚桩与反力梁连接，随后使用2台8000kN千斤顶，配合高压油泵施加反力，载荷试验仪通过安装在千斤顶上的压力传感器和安装在桩头上的位移传感器控制加荷量，自动记录沉降位移，加载补载均自动完成，采用逐级加载，分十级进行。5、施工工艺流程及操作要点5.1检测方法利用现场工程桩作锚桩，验算锚桩钢筋抗拉强度，利用钢梁与锚桩钢筋进行连接，提供反力，以达到试验效果。1）试桩、锚桩现场位置示意图图5.1-1试桩、锚桩现场位置示意图2）现场实施图图5.1-2试桩、锚桩现场照片1图5.1-3试桩、锚桩现场照片2图5.1-4试桩、锚桩现场照片33）试验结果图5.1-5试验结果照片5.2工艺流程浇筑垫层→放置配重块→放置钢垫块→放置千斤顶→放置主钢梁→放置次钢梁→支设脚手架→穿连接钢桶→焊接连接锚桩与钢桶→千斤加压5.3操作要点试桩桩顶为了保证桩头不被压裂，需设三层钢筋网片，直径为10mm，间距为100*100mm，每层钢筋网片的间距为200mm，且需设置桩帽，桩帽材质为钢板，直径1m，厚度为6mm,高度1m，顶标高与自然地坪齐。每根试桩周围需布置6根锚桩，为了达到锚桩法焊接钢筋所需抗拉强度，需将锚桩原设计的主筋直径（1#楼为25mm，2#楼、3#楼为20mm）更改为28mm。为了对主筋进行保护，防止淤泥污染及机械破坏，特设置护筒，护筒高出试桩顶标高（自然地坪）0.6米，护筒使用1.5mm厚钢板焊制，护筒长2m，顶部用6mm钢板焊死。12根主筋均高出锚桩混凝土面1.8米，锚桩混凝土面的标高，为试桩顶标高下返1.2米，必须严格控制混凝土及主筋标高。1）2台千斤顶加载时应并联同步工作，且应符合下列规定：（1）采用的千斤顶型号、规格应相同；（2）千斤顶的合力中心应与桩轴线重合。（3）加载反力装置提供的反力不小于最大加载量的1.2倍。（4）试桩与锚桩的距离不小于3倍桩径，提供反力梁采用8米长钢梁。（5）荷载测量采用并联于千斤顶油路的压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载，传感器的测量误差不应大于1%；沉降测量宜采用调频位移传感器，测量误差不大于0.1%，分辨力优于或等于0.01mm。2）加荷观测（1）加载分级：采用逐级等量加载，共分十级进行加载。（2）每级荷载施加后按第5、10、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次。（3）相对稳定标准：每小时桩顶沉降不超过0.1mm，并连续出现两次（从分级荷载施加后第30min开始，按1.5h连续三次每30min的沉降观测值计算）,当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，进行下一级荷载。（4）单桩抗压静载荷试验过程中出现下列情况之一时，即可终止加载：①某级荷载作用下，桩沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍（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）；②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，且经过24小时尚未达到相对稳定标准；③已达到设计要求的最大加载量；④当荷载-沉降曲线呈缓变形时，可加载至桩顶总沉降量60～80mm；⑤发生不可测异常情况。3）卸荷观测卸载时应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载，读记回弹量。4）检测数据的整理（1）确定单桩竖向抗压承载力时，应绘制竖向荷载-沉降（Q-S）、沉降-时间对数（S-lgt）曲线，需要时也可绘制其他辅助分析所需曲线。（2）单桩竖向抗压极限承载力可按下列方法综合分析确定：=1\*GB3①根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q-S曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值；=2\*GB3②根据沉降随时间变化的特征确定：取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；③对于缓变型Q-S曲线可根据沉降量确定，宜取S＝40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于8mmm的桩，可取S=0.05D（D为桩端直径）对应的荷载值。④当按上述四款判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时，桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。（3）单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定应符合下列规定：=1\*GB3①参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力。=2\*GB3②当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必要时可增加试桩数量。=3\*GB3③工程桩抽检数量少于3根时，应取低值。（4）单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值应按单桩竖向抗压极限承载力标准值的一半取值。5.4劳动力组织表5.4-1劳动力组织情况表序号单项工程所需人数备注1管理人员12技术人员13测量员24焊工65架子工26、材料与设备6.1材料焊条、氧气、乙炔、混凝土、钢筋等。6.2设备6.2-1主要设备机具表序号设备名称设备型号单位数量用途1钢梁8米根5检测装置组成部分2钢桶/个6检测装置组成部分3钢垫板厚度20cm块1放置千斤顶4混凝土配重块600mm*800mm*2000mm块6支撑钢主梁5高压油泵/台1给千斤提供动力6千斤顶800KN台2检测装置组成部分7钢管/根若干支撑钢次梁8扣件/个若干连接钢管9无线测控/远程监管静力载荷测试仪JCQ-503B台1检测试验数据10/个1/11/个4测、传输位移量12逆变式手工直流弧焊机ZX7-400i台6焊接连接锚桩主筋与钢桶7、质量控制主要对试桩及锚桩进行质量控制。详5.3条1)前两段。对钢筋受拉强度进行验算，三级钢抗拉强度设计值为360N/m㎡，直径为28的钢筋抗拉强度为221.6KN，六根锚桩，每根锚桩设12个主筋，共15955.2KN，单桩竖向受压极限承载力标准值为12100KN，乘以1.2的系数为14520KN，15955.2KN＞14520KN，经过验算锚桩法可以实施。8、安全措施本工法确立了施工安全管理体系、成立了安全领导小组；落实各级安全责任制。科学合理的安全措施具体表现在如下几个方面：施工前，必须进行安全技术交底，施工过程中要严格遵守有关的安全规章制度；加强施工人员的责任心和检查力度，在锚桩钢筋与反力装置钢桶焊接过程中做到分工明确，各负其责。焊接长度单面焊10d，双面焊5d，确保焊接长度，保证施工质量。设两步扣件式脚手架对次梁进行支撑，确保施工安全。严格执行技术交底，加大检查力度。9、环保情况1）本工法严格遵守公司的GB/T28001-2011《职业健康安全管理体系》以及国家和地方政府有关环保法规、标准；2）编制环保技术措施，制定各级管理部门和管理人员的环保职责实施细则；创建一个舒适、健康的生活、施工环境；3）本工法按照绿色环保要求设计，摒弃了常规占地面积大、试验周期长的堆载法，采用占地面积小、试验周期短、吊装量少的锚桩法。10、效益分析经济效益：试验费用保守估计较堆载法可以减少四分之一到三分之一，而且还有无法具体计算出的经济效益，包括加快施工速度节约的成本、劳动力占用少节约的成本、机械设备占用率减少节约的成本等。社会效益：本工法得到呼和浩特质量监督站与呼和浩特四方检测中心的高度重视与认可，多次在呼和浩特建委官网报道。呼伦贝尔市海拉尔区质监站工作人员专程来本项目实地考察。这极大的增强了我公司在内蒙区域的影响力，为公司区域发展及后续的工程承接奠定了坚实的基础。环保效益：由于晚上10点后只要两车次即可把所有试验设备运入现场，所以没有扰民情况发生，无需与周围居民进行协商沟通。本次锚桩法的成功实施为后续类似工程的施工积累了宝贵经验，同时取得了业主及监理的一致好评。11、工程应用实例11.1振华购物中心项目概况本工程包括1#、2#、3#三栋公寓和1栋商场。。本工程总建筑面积约为337550㎡,基底面积18069㎡，地上建筑面积270878㎡，地下建筑面积66672㎡，其中人防建筑面积18069㎡。1#公寓总建筑面积52505㎡，地上建筑面积48479㎡，地下建筑面积4026㎡，地上36层、地下3层，建筑高度为165m，主要结构形式为框架-核心筒，基础为桩基础+筏板基础；2#、3#公寓总建筑面积53371㎡，地上建筑面积48445㎡，地下建筑面积4926㎡，地上36层、地下3层，建筑高度164.4m，主要结构形式为剪力墙结构，基础为桩基础+筏板基础。本工程抗震设防等级为一级。本工程桩基采用钻孔灌注桩后压浆施工，本工程1#公寓楼、2#公寓楼、3#公寓楼桩根数分别为：244根；208根；204根。图纸要求及范围见下表：单体桩型有效桩长L（m）总长度（m）单桩承载力极限值持力层1#公寓楼Φ800抗压桩工程桩：C45试桩：C45491185812000KN粉质黏土层2#公寓楼Φ700抗压桩工程桩：C45试桩：C4548998410400KN粉质黏土层3#公寓楼Φ700抗压桩工程桩