HM2锚桩法静载荷试验方案.docx
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HM2锚桩法静载荷试验方案
虹梅南路—金海路通道（虹梅南路段）新建工程
HM—2标静载荷试验测试方案
编制人：
徐金涛
审核人：
华志
审定人：
俊峰
中国建筑第八工程局有限公司
虹梅南路高架工程HM-2标项目部
一、编制说明
本方案编制容为利用工程桩采用锚桩法进行静载荷试验确定桩基承载力参数且对桩基施工工艺进行验证。
二、编制依据
《公路桥涵地基与基础设计规》JTJD63－2007
《地基基础设计规》上海市工程建设标准DGJ08-11-2010
《虹梅南路-金海路通道（虹梅南路段）新建工程2标－桥梁工程岩土工程勘察报告》（上海市城市建设设计研究总院，2013年05月）；
《公路桥涵施工技术规》JTG/TF50-2011
《公路工程基桩动测技术规程》JTG/TF81-01-2004
《建筑基桩检测技术规》JGJ106-2003
《建筑桩基技术规》JGJ94-94
交通部、上海市建交委、上海公路投资公司及现场指挥部、监理单位的有关文件要求等。
三、工程概况
3.1总体概况
本工程为HM-2标，工程起点为莘朱路南，终点为兴梅路，长约1.39km。
高架桥主线K1+225.44～K2+616.8，长1391.3m；地面道路K1+～K2+600，长1420m。
施工容包括主线高架的上、下部结构、匝道和防撞墙等桥面附属施工，以及拟建高架及匝道下方的现状虹梅南路排水管道及道路改建施工。
本工程桩基采用的是摩擦桩，匝道桥梁桩基采用Ф800mm钻孔灌注桩，主线高架采用Ф1000mm钻孔灌注桩，共465根
3.2桩基设计参数
根据上海市工程建设规《地基基础设计规》（DGJ08-11-2010），结合各地基土层的分布发育规律、埋藏深度、静力触探Ps值及物理力学性质指标及其工程地质特征，经综合分析后，确定各地质分区土层的桩基设计参数见下表。
桩基设计参数推荐值表
土层名称
层底标高
（m）
静探Ps
平均值
（Mpa）
桩侧极限摩阻力
标准值fs（kPa）
桩端极限端阻力
标准值fp（kPa）
预制桩
灌注桩
预制桩
灌注桩
②1褐黄色粉质粘土
2.91～0.62
0.83
15
15
②2灰黄色粉质粘土
2.80～-0.38
0.53
15
15
②3灰黄～灰色砂质粉土
1.22～-5.48
2.11
15（<6m）
15（<6m）
30（>6m）
25（>6m）
③灰色淤泥质粉质粘土夹粉土
-1.34～-4.77
0.42
15（<6m）
15（<6m）
20（>6m）
15（>6m）
④1灰色淤泥质粘土
-7.37～-13.68
0.52
20
15
350
150
④2灰色砂质粉土
-9.80～-16.97
3.01
35
30
1500
800
⑤1-2褐灰色粉质粘土
-11.97～-26.54
1.16
45
35
800
350
⑤2灰色砂质粉土夹粉土
-14.39～-24.23
4.35
50
40
2500
900
⑤3-1灰色粉质粘土
-19.17～-46.10
1.14
55
45
1200
500
⑤3-2灰色粉质粘土夹粉土
-31.37～-57.79
2.34
60
50
1500
600
⑤3t灰色砂质粉土夹粘土
-32.04～-58.20
4.74
60
50
3000
1000
⑥暗绿～草黄色粉质粘土
-22.30～-28.39
2.53
65
50
1800
800
⑦1-1灰绿～草黄色砂质粉土
-25.05～-35.63
6.57
75
60
4000
1300
⑦1-2草黄～灰黄色粉砂
-31.12～-46.21
9.61
90
70
5000
1600
⑦1t草黄色粉质粘土夹砂质粉土
-34.84～-43.28
2.81
70
55
⑦2灰黄～灰色粉砂
-50.81～-72.51
15.83
110
75
7500
2200
⑧1灰色粘土
-67.51
2.40
60
50
1300
850
⑧2灰色砂质粉土与粉质粘土互层
-58.10～-70.31
4.43
（5.88）
65（75）
55（60）
2600（3000）
1100（1300）
⑨1青灰色粉砂
未钻穿
20.88
120
90
9000
2700
注：
1）表中fs、fp除2即为对应的特征值；
2）本表参数适用于桩径不大于0.85m，当桩径大于0.85m时应根据有关规折减；
3）当桩基持力层下有软弱下卧层时，且桩端下持力层厚度较小时，桩端极限端阻力标准值应考虑下卧层的影响。
4）表中括号数据适用如下：
⑧2灰色砂质粉土与粉质粘土互层适用于工程地质深切割Ⅱ-2区。
3.3测试桩位选取与其地勘结果
根据业主要求，本工程试桩均采用工程桩试桩，本标段计划在主线的29号墩做检测试验，该承台平面为多边形，布置7根直径1000mm的钻孔灌注桩，承台中间一排三根，两侧各一排2根，计划中心桩29#-4作为试桩，其中29#-1、29#-2、29#-6、29#-7作为锚桩。
29##位于主线，设备进出方便，适合进行试桩。
根据本标段的地勘报告，在29#墩位处进行地质钻孔
勘探点基本要素一览表
孔号
勘探孔性质
孔口标高（m）
孔深
（m）
地下水位
埋深
（m）
孔位坐标
X
Y
QZ117
取土（兼标贯）孔
65.20
4.61
1.20
-12363.10
-4429.00
QJ119
静力触探孔
75.00
4.19
-
-12407.80
-4387.20
QJ120
静力触探孔
65.00
4.67
-
-12448.90
-4376.70
工程地质剖面图见附图所示。
根据本次勘察资料，场地地基土在100.00m深度围均为第四系松散沉积物，大部分位于古河道切割区；局部位于正常沉积区。
全线主要由饱和粘性土及粉性土、砂土组成。
按地基土地质时代、成因类型、分布发育规律及工程地质特征，可将其划分为12个工程地质层。
根据工程地质性质，各主要工程地质层又划分为若干个地质亚层，由上至下依次发育的土层为：
①1填土、①2浜填土、②1褐黄色粉质粘土、②2灰黄色粉质粘土、
3灰黄～灰色砂质粉土、③灰色淤泥质粉质粘土、④1灰色淤泥质粘土、④2灰色砂质粉土、
1-1褐灰色粘土、⑤1-2褐灰色粉质粘土、⑤2灰色砂质粉土、⑤3-1灰色粉质粘土、⑤3-2灰色粉质粘土夹粉土、⑤3t灰色砂质粉土夹粘土、⑥暗绿~草黄色粉质粘土、⑦1-1灰绿~草黄色砂质粉土、⑦1-2草黄~灰黄色粉砂、⑦1t草黄色粉质粘土夹砂质粉土、⑦2灰黄~灰色粉砂、⑧1灰色粘土、⑧2灰色砂质粉土与粉质粘土互层、⑨1青灰色粉砂。
上述土层②、③、④、⑤层为全新世Q4沉积物，⑥、⑦、⑧、⑨层土为上更新世Q3沉积物。
四、锚桩法静载荷试验措施
4.1桩基施工技术措施
试桩墩位29#4桩基由于涉及锚桩抗拔和中心桩位抗压，桩基钢筋笼等需设计重新出图。
施工工艺采用正循环钻孔灌注桩施工，详见《GPS钻机钻孔灌注桩施工方案》
施工要点：
（1）桩顶中心与设计位置的误差不得大于50mm，桩身的垂直度允许最大偏差不得大于1/200。
（2）护壁泥浆原料应根据地质条件、钻机性能等，按最易坍孔的土层进行泥浆的配比试验，宜使用不分散、低固相、高粘度且对海水无凝絮作用的PHP泥浆或其他可靠的优质泥浆。
正常钻进过程中，要严格控制泥浆的比重、粘度、含砂率、PH值和泥皮厚度等指标，使其满足规要求并尽可能提高指标值。
（3）钻孔达到设计高程后，应检查孔深和孔径，符合规要求方可进行清孔。
清孔工艺建议采用气举反循环法，清孔时必须保持孔水头，防止坍孔，不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。
孔吊入钢筋笼后应进行二次清孔，经检查孔泥浆指标和孔底沉淀厚度达到设计和规要求后，方可浇注桩身混凝土。
（4）钢筋笼可采用分段加工，吊放时接长，钢筋笼主筋的接长宜采用可靠的机械连接或焊接，接头位置应满足规要求。
每根桩的钢筋笼接长次数不应超过3次。
（5）钢筋笼安放时应采取有效的定位和下放措施，确保钢筋笼准确定位和防止对孔壁的影响。
钢筋笼就位后应做可靠的固定，避免在灌注混凝土时钢筋笼上浮。
（6）在钻孔灌注桩清孔过程完成后，应采取措施对钢护筒壁附着的泥浆等进行清理（例如：
在钻杆上安装完整断面钢刷并利用钻杆旋转清扫）。
清理完成后，应迅速下放钢筋笼，随后浇筑桩身混凝土，浇筑应一次完成不得间断。
（7）相邻两根桩不得同时成孔或浇筑混凝土，以免扰动孔壁，发生串孔、断桩事故。
（8）施工前应进行水下混凝土强度和塌落度等试验，确保满足规要求，同时还应满足测试单位对塌落度的要求。
在施工中应严格控制混凝土的指标，保证混凝土的浇注质量。
混凝土粗骨料最大粒径宜不超过2cm。
4.2静载荷试验准备工作
为配合试验，保证试验的正常进行，需在试验开始前进行超声波检测、试验平台布置和桩帽施工。
1.超声波检测
桩基养护期满后，先对桩基进行超声波检测，桩基检测满足Ⅰ类桩后方能进行试桩。
2.桩帽制作要求
桩帽制作及锚桩接筋见下图所示，具体要求如下（①图中地表指试验时桩露出的地表，不是场地地表，即为了安装量测设备，试桩处向下再挖出200mm；②锚桩示意图中未含结长钢筋）：
（1）要求试桩高出地表500mm，制作桩帽时，应先凿除桩顶浮浆，接长钢筋，采用C40混凝土并加早强剂进行制作桩帽，为了保证两次浇筑搭接面处的混凝土质量，浇接前必须做好接浆措施，并要求接高部分与原桩轴线同心；
（2）制作桩帽时，桩顶700mm围铺设4～5层钢筋网片，间距150mm左右，配筋为φ8＠80，桩顶钢筋网片保护层为50mm，并在桩头设置一个钢筒；
（3）为了安装量测传感器，在桩顶下430mm处对称埋设四块钢板，钢板大小约为250×100×6mm，可通过在钢筒上对称焊接四根钢筋，并把四块钢板焊在钢筋上，详见桩帽制作图；
（4）处理后的试桩桩顶要求平整；
（5）接桩时钢筋的接头焊缝必须连续饱满；
（6）为了量测锚桩的上拔量，在每根锚桩侧两个方向上桩顶边缘处各插一根φ25mm、长1000mm的钢筋，插入桩顶深度400mm，作为变形量测传感器的支座。
4.69
4.3静载荷试验
试验场地及道路平整，确保试验设备能顺利进场就位；提供试验所需380V、220V不间断的电源；正常情况下96小时完成野外试验工作；
4.3.1试验要求
（1）试验时间要求：
间歇时间应满足桩身混凝土养护所需要的时间及桩周土体强度恢复所需要的时间，一般在成桩后28天。
（2）试验现场要求“三通一平”，提供工程地质资料。
（3）在试桩期间，试桩设备及量测仪表等应有遮挡设施，严禁日光直射基准梁。
试桩区域不受冲击、振动等影响。
（4）试桩用的量测仪表的精度必须满足试验要求，由法定计量单位进率定。
（5）试桩在成孔后混凝土灌注前必须进行孔径、孔深、沉渣厚度及垂直度检测，没有代表性的桩不应作为试桩。
（6）试桩桩帽制作时凿除浮浆后需对桩身质量进行检测，试验开始前须采用超声波法进行桩身完整性检测。
（7）试桩、锚桩桩顶高出工地自然地面50cm。
钢筋配置、制作及混凝土强度均按设计图纸要求。
（8）试验时需现场配合提供试验用钢筋。
（9）试桩的桩顶要求平整，试桩的倾斜度不应大于1%，且试桩应进行成孔质量检测，检测结果应满足设计要求。
（10）试桩前应提供给本单位试桩施工的详细资料。
（11）试桩前所有试桩和锚桩均进行超声波检测，试桩中必须埋设声测管，以确定桩身质量。
4.3.2试验目的
检验单桩竖向抗压极限承载力，对工程设计进行校验和对施工工艺能否达到设计要求进行评价。
4.3.3反力装置
本次试验采用4锚桩法作为反力装置。
锚桩的抗拔力不应小于作用于锚桩上的平均上拔力的1.2倍。
试桩与锚桩的中心距离应大于3d且不小于2m,基准桩与试桩的中心距离均应大于4d且不小于2m。
锚桩数量为4根。
通过油压千斤顶加载，荷载由油压表控制。
桩顶的沉降量采用四只长标距百分表量测，对称安置在桩侧2个正交直径的方向上，沉降测定平面离桩顶距离不应小于0.5倍桩径且不小于200mm。
基准梁的一端固定在基准桩上，另一端可沿梁方向水平移动。
试验加载装置平面及剖面图见下图所示。
4.3.4加、卸载依据
试验最大加载量为设计单位提供的单桩竖向抗压极限承载力值S（具体值根据实测部位给出的试桩极限承载力值而定），试验加载分级按最大试验荷载的十分之一为加载级差，逐级等量加载。
第一级取2倍加载量进行加载。
卸载量取加载量的两倍，进行逐级等量卸载。
具体加、卸载见下表：
加载
桩型
第1-2级kN
第3级
kN
第4级
kN
第5级
kN
第6级kN
第7级kN
第8级kN
第9级kN
第10级kN
钻孔灌注桩
2S/10
3S/10
4S/10
5S/10
6S/10
7S/10
8S/10
9S/10
S
卸载
桩型
第11级
kN
第12级
kN
第13级
kN
第14级
kN
第15级
kN
钻孔灌注桩
8S/10
6S/10
4S/10
2S/10
0
4.3.5沉降量测读时间
试验采用慢速维持荷载法。
每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次，当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，进行下一级加载。
试桩沉降相对稳定标准为每一小时的桩顶沉降量不大于0.1mm，并连续出现两次（由1.5h三次30min沉降观测值计算）；
卸载时，每级荷载维持1h，按第5、15、30、60min测读桩顶沉降量，卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，测读时间为5、15、30、60min，以后每隔30min测读一次，一般维持3h。
4.3.6试验终止条件
按规规定，当出现下列条件之一时，试桩即可终止加载：
（1）试桩在某级荷载作用下的沉降量大于前一级荷载沉降量的5倍；
（2）试桩在某级荷载作用下的沉降量大于前一级的2倍，且经24h尚未稳定；
（3）达到设计要求的最大加载量且沉降达到稳定，或已达到反力装置提供的最大加载量或桩身出现明显破坏现象；
（4）当荷载-沉降曲线呈缓变形时按总沉降量控制：
若桩长小于等于40m，总沉降量宜按60～80mm控制，桩长大于40m时，可根据具体要求控制至100mm以上；
（5）对于灌注桩，当满足本条
（1）、
（2）款，但未达到最大加载量时，宜继续加荷至满足总沉降量达到100mm以上的要求。
4.3.7试桩竖向抗压极限承载力
（1）取Q～s曲线发生明显陡降的起始点所对应的荷载值；
（2）取s～lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；
（3）对缓变形Q～s曲线按总沉降量确定：
混凝土桩宜取s=40～60mm对应的荷载值。
4.3.8桩端阻力与桩侧摩阻力测试
1．桩端阻力和桩侧摩阻力采用静态应变测试仪器进行测定。
试桩前的准备工作（传感器的埋设）：
试桩埋设传感器为北京盛塞克公司生产的电阻应变钢筋计，在钻孔灌注钢筋笼制作时将传感器固定到主筋上，根据各试桩所在位置的相邻钻孔地层资料（施工方要提供勘探孔剖面图）确定传感器在试桩所处部位（见应变计布置示意图），将传感器设置在上下土层的界面处，每个断面对称布置二只传感器。
同时，试桩的桩顶附近（地面处）设置一个测量断面作为传感器标定断面，在桩端附近亦预埋传感器或贴应变片。
传感器为国产DJG电阻应变计。
检测仪器为YJ—22型数据检测仪。
2．传感器的埋设过程：
①根据相邻钻孔地层设测点，每层土对称2个传感器，传感器固定在试桩主筋上。
②在试桩中预埋2个对称的导线管，传感器导线由护管中引出。
③传感器导线要做好标记牌以便在以后的试验中测试和记录。
④传感器在安装时由监测专业人员到场安装，钢筋笼在下放时由专人在场监护，以免传传感器及导线破坏。
3、根据提供的地质参数绘制应变计埋置图：
桩型：
钻孔灌注桩
试桩、锚桩长度
具体长度由实测部位试桩和锚桩来定
试桩、锚桩桩顶标高
具体标高由实测部位试桩和锚桩来定
试桩、锚桩桩尖标高
具体标高由实测部位试桩和锚桩来定
试桩极限承载力（KN）
具体承载力由实测部位试桩给出值来定
地质分布参数表
土层层号
土层名称
埋藏深度（m）
①1
填土
具体视试桩相邻勘探孔土层厚度分布来定。
①2
浜填土
②1
褐黄-灰黄色粉质粘土
③1
灰色淤泥质粉质粘土
③t
灰色砂质粉土
④
灰色淤泥质粘土
⑤1t
灰色砂质粉土
⑤2
灰色粘质粉土
⑤3
灰色粉质粘土
⑤4
灰绿色粉质粘土
⑥
暗绿-草黄色粉质粘土
⑦1-1
草黄-灰色砂质粉土
⑦1-2
草黄-灰色砂质粉土
⑦1-3
灰色砂粉土
⑧1-1
灰色粘质粉土
⑧1t
灰色砂质粉土夹粉质粘土
⑧1-2
灰色粉质粘土夹砂质粉土
⑧1-3
灰色粉质粘土夹砂质粉土
⑧2-1
灰色砂质粉土夹粉质粘土
⑧2-2
灰色粉质粘土夹砂质粉土
⑨1
灰色粉砂
⑨2
灰色粉细砂
根据提供的地质参数此次埋设应变传感器断面示意图见附图。
4.4静载荷试验数据分析
根据对试验数据进行分析得出下列参数：
1．各层土对桩的侧向极限摩阻力值。
桩侧摩阻力和桩端阻力的测定：
①应变值的修正：
其中ε—修正后的应变值
ε，—修正前的应变值
r—导线电阻
R—应变计电阻
②计算断面处桩身轴力：
其中
—桩身第i断面处轴力
—第i断面处应变平均值
—第i断面处桩身截面面积
E—桩身混凝土弹性模量，按标定断面处的应力与应变的比值确定
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