钻孔桩试桩方案Word格式.doc

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（m）

桩长

持力层

容许承载力（kN）

加载预估值（kN）

钻孔号

SZ-1#

1.5

40

钙质粘土层

8470

16940

P8

SZ-2#

55

粘土层

11860

23720

P12

SZ-3#

砂质粘土层

P13

2、试验内容与目的

为了验证设计承载力，提供各土层及桩端有关参数，测定桩基沉降和变形，研究成孔工艺，评估成桩质量特进行桩基静载试验，本试验的主要内容与目的如下：

①确定单桩竖向抗压极限承载能力；

给出桩端反力以及各土层界面上的沉降位移、桩顶位移、桩端位移。

验证并确定桩基沉降量；

②检验并确定《洛阳瀛洲桥桥位工程地质勘察报告》所提供的各土层的力学性能；

③给出各土层桩侧摩阻力和桩端支承力的极限承载力；

④通过试桩，选择合理的成桩施工工艺和机具设备；

⑤验证地质勘探报告所给桩基参数的可靠性。

3、总体构思及协调措施

总体目标是试桩应经济、合理、工期短，提供优化设计的报告。

建设方应召集设计单位、施工单位、监理单位、试验单位搞好工地的协调和配合工作。

（二）试验依据

1.《公路桥涵施工技规范》（JTJ041-2000）

2.《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）

3.《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）

4.《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）

5.设计院图纸及工程地质勘察报告

（三）桩自平衡法承载力测试

1、方法起源

传统的基桩荷载试验方法有两种，一是堆载法，二是锚桩法。

两种方法都是采用油压千斤顶在桩顶施加荷载，而千斤顶的反力，前者通过反力架上的堆重与之平衡，后者通过反力架将反力传给锚桩，与锚桩的抗拔力平衡。

其存在的主要问题是：

前者必须解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、堆放及运输问题，后者必须设置多根锚桩及反力大梁，不仅所需费用昂贵，时间较长，而且易受吨位和场地条件的限制（堆载法目前国内试桩最大极限承载力仅达3000吨，锚桩法的试桩最大极限承载力也不超过4000吨），以致许多大吨位桩和特殊场地的桩（如山地、桥桩）的承载力往往得不到准确数据，基桩的潜力不能合理发挥，这是桩基础领域面临的一大难题。

为解决以上难题，美国学者Osterberg于80年代首先提出了自平衡测试法，并于80年代中期开展了桩承载力自平衡试验方法的研究，首先在桥梁钢桩中成功应用，后来逐渐推广至各种桩型，例如：

1）麻省波士顿附近Saugus河铁路大桥桥墩基桩，该桩为钢管桩，长39m，直径460mm，壁厚12.7mm，水上打桩；

2）佛罗里达州Orange港公路大桥桥墩基桩，水深24m，船上打桩，采用压桩与自平衡测桩对比，试验结果吻合；

3）麻省波士顿鹿岛水处理厂扩建工程建筑物基桩，该工程总投资数十亿美元，为美国特大型工程之一，桩端持力层为冰渍土，性质特好，由于自平衡测试法测得钻孔桩承载力潜力很大，将打入桩方案改为钻孔桩，节省大量资金。

近几年欧洲及日本、加拿大、香港、新加坡等国也广泛使用该法，例如：

1）香港九龙广东铁路公司某大楼嵌岩桩；

2）新加坡某工程基桩，地层为13.7m海洋黏土，下卧含漂石硬黏土。

以上国家和地区都已有相应的测试规程，该法大有完全取代堆载压桩与锚桩法之势。

该测试方法已成功应用在水上试桩、坡地试桩等多种特殊场地试桩。

桩型有钢桩、砼预制桩、钻孔灌注桩、沉管灌注桩及人工挖孔桩。

在我国，东南大学土木工程学院在理论研究的基础上，首先于1996年开始对该法的关键设备荷载箱和位移量测、数据采集处理系统进行了研究开发，经多次专家鉴定后，1999年6月制订了江苏省地方标准，2002建设部和科技部重点推广技术。

目前该法在江苏、浙江、安徽、贵州、云南、四川、北京、上海、重庆、江西、湖北、福建、广东、广西、吉林、青海、新疆、河南、河北、山西等26省市应用于房屋建筑和桥梁桩基检测中。

国内试验单桩最大承载力高达13000吨，荷载箱最大直径8.0m，最大桩长125m。

2、试验原理

自平衡测桩法是在桩身平衡点位置安设荷载箱，沿垂直方向加载，即可同时测得荷载箱上、下部各自承载力。

图1桩承载力自平衡试验示意图

自平衡测桩法的主要装置是一种经特别设计可用于加载的荷载箱。

它主要由活塞、顶盖、底盖及箱壁四部分组成。

顶、底盖的外径略小于桩的外径，在顶、底盖上布置位移棒。

将荷载箱与钢筋笼焊接成一体放入桩体后，即可浇捣混凝土成桩。

试验时，在地面上通过油泵加压，随着压力增加，荷载箱将同时向上、向下发生变位，促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥，见图1。

由于加载装置简单，多根桩可同时进行测试。

东南大学土木工程学院开发了测桩软件，可同时对多根桩测试数据进行处理。

基桩自平衡试验开始后，荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向往上、往下传递。

假设基桩受荷后,桩身结构完好（无破损，混凝土无离析、断裂现象）,则在各级荷载作用下混凝土产生的应变量等于钢筋产生的应变量,通过量测预先埋置在桩体内的钢筋应变计，可以实测到各钢筋应变计在每级荷载作用下所得的应力—应变关系，可以推出相应桩截面的应力—应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求的。

由此便可求得在各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力及轴力、摩阻力随荷载和深度变化的传递规律。

3、方法特点

自平衡试桩法相对于传统试桩法（堆载法和锚桩法）具有以下几个特点：

（1）装置较简单，不占用场地，不需运入数百吨或数千吨物料，不需构筑笨重的反力架，试桩准备工作省时省力；

（2）该法利用桩的侧阻与端阻互为反力，因而可测得侧阻力与端阻力和各自的荷载～位移曲线；

（3）试验费用省。

尽管荷载箱为一次性投入器件，但与传统方法相比可节省试验总费用的30%～60%，具体比例视桩与地质条件而定，吨位越大越明显；

（4）试验后试桩仍可作为工程桩使用，必要时可利用预埋管对荷载箱进行压力灌浆；

（5）方便的重复试验。

可在同一桩端深度的不同的时间（后压浆试桩效果对比）在同一根桩上方便的进行试验；

（6）可得到土阻力的静蠕变和恢复效果。

试验荷载可保留所需的任意长时间段，因此可实测桩侧和桩端阻力的蠕变行为的数据；

（7）在水上试桩，嵌岩桩等情况设置传统的堆载平台或锚桩反力架特别困难或特别花钱时，该法更显示其优势。

4、测试仪器设备

1）加载设备

（1）每根试桩采用一个环形荷载箱——专利产品，其加载值的率定曲线由计量部门标定。

（2）高压油泵：

最大加压值为60MPa，加压精度为每小格0.4MPa，其压力表亦由计量部门标定。

2）位移量测装置

（1）电子位移传感器

量程50mm（可调），每桩6只，通过磁性表座固定在基准钢梁上，2只用于量测桩身荷载箱处的向上位移，2只用于量测桩身荷载箱处的向下位移，2只用于量测桩顶向上位移。

由计量部门标定；

（2）在每个荷载箱上、下板之间布置2～3个长距离位移计，测上、下板相对变位。

（3）电脑及数据自动采集仪一套。

3）应力量测装置

采用钢筋应变计进行测试。

钢筋应变计布置在岩土界面分界处，每截面布置四个，布设截面位置试桩示意图。

5、试桩施工要求

试桩除严格满足公路桥涵施工技术规范以及设计院要求外，由于自平衡测桩法的需要，自平衡试桩施工时应注意以下几点：

（1）地面上绑扎和焊接钢筋笼，由施工单位负责，测试单位配合，外护管、声测管连接用套筒围焊，确保护管不渗泥浆，与钢筋笼绑扎成整体，运到工作平台上；

（2）严格按试桩图纸确定钢筋应变计在主筋上的位置，钢筋应变计直接绑扎于主筋上，绑扎过程中注意保护应变计导线，穿过荷载箱预留孔时，预留25cm左右的导线于预留孔内。

具体由测试单位指导，施工单位负责安装；

（3）荷载箱应立放在平整地上，将其与钢筋笼进行焊接，再点焊喇叭筋，喇叭筋上端与主筋，下端与内圆边缘点焊，保证荷载箱水平度小于5‰；

然后荷载箱下底板与下节钢筋笼连接，焊接下喇叭筋；

（4）试桩混凝土标高同工程桩，导管通过荷载箱到达桩端浇捣混凝土，当混凝土接近荷载箱时，拔导管速度应放慢，当荷载箱上部混凝土大于2.5m时导管底端方可拔过荷载箱，浇混凝土至设计桩顶；

荷载箱下部混凝土坍落度宜大于200mm，便于混凝土在荷载箱处上翻；

（5）埋完荷载箱，保护油管及钢管封头（用钢板焊，防止水泥浆漏入）；

（6）灌注混凝土时，要求制作一定量的混凝土试块，待测试时作混凝土强度、弹性模量试验；

（7）测试期间应保证不间断供电（380V、220V两种电源），试桩周围10米内不得有较大的振动；

（8）布置平衡梁（基准梁）。

基准梁一端与基准桩铰接，另一端与基准桩焊接，基准梁长度由试桩影响区域确定（本次初定为10m）；

（9）为尽量减少试桩时外部因素的影响，须搭设防风蓬架（保护罩），确保测试仪表时不受外界环境的影响。

6、试验前期室内工作安排

1）理论分析计算

（1）由设计单位提供基桩设计承载力要求；

（2）测试单位根据地勘资料进行桩基极限承载力分析；

（3）测试单位按自平衡法试桩理论进行计算，确定平衡点及试验荷载值。

2）仪器、设备测试元件的鉴定及标定

（1）加载系统（电动油泵、高压油管、荷载箱等）

加载前由省计量部门进行系统标定后，由生产厂家进行系统试压，以确保试验荷载的准确性。

（2）测试仪器的标定

所有设备（电子表、压力表、长距离位移传感器）由省级计量标准站在实验室进行调试、标定。

7、试桩前期现场工作

（1）桩头处理，打开护管封头，进行超声波检测试验（由于荷载箱内设置连接件，探头可顺利通过，对桩身混凝土检测没有影响）；

（2）检查荷载箱是否正常工作，仪器初调；

（3）布置平衡梁（基准梁）。

基准梁一端与基准桩铰接，另一端与基准桩焊接。

整个平衡梁及基准桩工作由测试单位指导，施工单位负责打设。

（4）做混凝土试块强度、弹模试验；

（5）搭设防风蓬架，尽量减少外部环境（风、温度）的影响，具体由测试单位指导，施工单位负责。

8、现场试验、测试工作

现场测试时，由业主、设计、监理、施工、测试等各方组成试桩现场指挥部，由业主组织协调各方关系，以保证测试顺利进行；

施工方协助测试方完成测试辅助工作，负责基准桩打入及平衡梁准备工作；

测试方做好测试记录、核对加载吨位，桩身位移，钢筋应变计等数据。

在整个测试过程中做好导线保护、仪器设备的防冲击、防振动和免受气候条件的影响措施，并及时整理、计算出相关数据。

9、试验程序

加载采用慢速维持荷载法，测试按中华人民共和国交通部标准《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）和江苏省地方标准《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）进行，即：

1）成桩至试验间隙时间

在桩身强度达到设计要求并不应少于15天。

2）荷载分级

每根桩预估加载值为桩顶允许加载值的2倍。

加载分级：

每级加载值为预估极限承载力的1/15，采用慢速维持荷载法加载。

因本试验属破坏性试验，故若加载15级仍未达到终止加载条件，须继续加载。

卸载分级：

卸载分7级进行。

3）位移观测

每级加载后在第1h内分别于5、15、30、45、60m