工程试桩方案.doc

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新建京沪高速铁路土建工程
JHTJ—3标段四工区
大汶河特大桥
工程试桩方案
中国水电集团京沪高速铁路
土建工程三标段项目经理部四工区
二00八年三月二十四日
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目录
一、工程概况 1
二、试验目的、要求 1
三、试验依据 1
四、试验地点的选择 1
五、试桩方案 2
5。1、静载荷试验桩要求 2
5。2、检测仪器设备 3
、试验设备安装 5
、现场检测 6
5。5、试验数据分析及检测报告提交 6
六、基桩静载荷试验锚桩抗拔力计算 7
七、施工组织 8
八、施工安全保障措施: 9
九、现场文明施工管理措施 10
十、附静载试验图片 10
一、工程概况
,本桥中心里程DK488+422。33,。
依据铁道第三设计院集团有限公司下发的《关于发送京沪高速铁路桥梁工程试桩的函》(三设桥梁函〔2008〕40号)文件;本工区共有10根试验桩。
二、试验目的、要求
试验目的:通过钻孔桩的单桩慢速维持荷载法试验,验证桩的承载力。
试验要求:满足现行国家有关规范的要求、建设方和设计提出的要求。
三、试验依据
1、铁道第三设计院集团有限公司下发的《关于发送京沪高速铁路桥梁工程试桩的函》(三设桥梁函〔2008〕40号)文件;
2、铁道第三勘察设计院集团有限公司编制的《北京至上海新建高速铁路工程通用设计图·北京至徐州段桩基检测布置图和工程试桩原则》(京沪桥通-31)。
3、《建筑桩基检测技术规范》(JGJ106—2003);
4、《京沪高速铁路工程质量无损检测实施细则》;
5、《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10002。5—-2005);
6、工程地质勘察资料;其它相关行业标准及关于检测的具体要求。
四、试验地点的选择
依据铁道第三设计院集团有限公司下发的《关于发送京沪高速铁路桥梁工程试桩的函》(三设桥梁函〔2008〕40号)文件;本工区共有10根试验桩。详见表1
表1
序号
墩号
里程
桩底高程(m)
桩长(m)
桩径(m)
基桩根数
单桩允许承载力(kN)
混凝土标号
备注
1
248
DK483+085。61

12

12
6404。7
C30
2
303
DK484+
无图
3
339
DK486+
无图
4
392
DK487+759。95
无图
5
431
DK489+003。57
无图
6
514
DK491+718。42
无图
7
559
DK493+046。80
无图
8
644
DK495+804。92
无图
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9
10
注:由于大河DK475~DK482无地质资料,预留2处(每处1根)进行试桩.
由于本工区目前所到图纸中仅有表1中的248#墩,故以此墩为例,进行方案阐述。
五、试桩方案
,通过安装在桩顶的油压千斤顶,油压表或压力表,百分表或位移传感器,锚桩或压重反力装置,对桩施加荷载,每根试验桩的最终加荷量为单桩允许承载力的1。3倍。
关于成孔方法、清孔、钢筋笼加工及吊放、二次清底、下设导管、灌注水下混凝土、质量控制与检查、特殊情况处理与预防措施等已在前期上报的《桩基工艺试验大纲》(编号:JHTJ3-SDJT4-TA1-20080215-1)中有详细的阐述,本报告不再赘述。
、静载荷试验桩要求
。5m,:
⑴凝土桩应先凿掉桩顶部的松散破碎层和软弱混凝土,冲洗干净后再浇注桩帽。
⑵桩帽直径应与设计桩径相一致,桩帽顶面应水平、平整,桩帽中轴线与桩身上部的中轴线应重合。
⑶桩帽主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下,如原桩身露出主筋长度不够时,应通过焊接加长主筋,各主筋应在同一高度上。
⑷,间距不宜大于150mm。桩顶下100mm、200mm和300mm处应分别设置钢筋网片1层,间距为100mm。
⑸桩头混凝土强度等级不得低于C40,桩头50cm混凝土由3—5mm钢板围裹保护。
5。2、检测仪器设备
采用全自动化加压观测系统,计算机控制和采集数据。
1、加载、压力测量装置
采用2~4台出力5000kN的千斤顶并联加荷,.
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根据要求的最终加荷量确定千斤顶数量:如8000kN以内用2台5000kN千斤顶;8000—12000kN用3台5000kN千斤顶;12000-16000kN用4台5000kN千斤顶。以保证①最大试验荷载对应的千斤顶出力不大于千斤顶和试验用油泵量程的80%;②油管在最大加荷时的压力不超过规定工作压力的80%;③最大试验荷载对应的油压不宜大于压力表量程的2/3。
采用油压传感器,传感器的测量误差不大于1%,压力表精度优于或等于0。4级。
2、沉降测量装置
基准桩与试验桩、锚桩的中心距符合规范规定。
基准梁采用工字梁,高跨比大于1/40,基准梁的一端固定在基准桩上,另一端简支于基准桩上,以减少温度变化引起的基准梁挠曲变形。现场采取遮挡措施,以减少温度变化、刮风下雨、振动及其它外界因素的影响。
试桩在加载过程中的竖向沉降采用量程为50mm的位移传感器测量。在试桩桩头处对称安置4支位移传感器,位移量取其平均值。位移计通过磁性表座分别支撑在基准梁上,在锚桩中心安置一支位移传感器观测上拔量,
沉降测量采用位移传感器,并符合下列规定:
①%FS,分辨力优于或等于0。0lmm。
②沉降测定平面在桩顶200mm以下位置,测点应牢固地固定于桩身。
③固定和支撑位移计的夹具及基准梁应避免气温、振动及其他外界因素的影响。
所采用主机、油压传感器、位移传感器、百分表都经测试标定合格,能够满足试验要求。
3、反力装置
248号墩选择1根工程桩进行单桩竖向静载荷试验,用锚桩横梁反力装置,其最大加载量为8326。11kN(单桩容许承载力的1。3倍).
据设计图纸,248号墩共布工程桩12根,3排4列,桩间距为3。(锚桩与工程桩的相互位置见示意图)。每根锚桩需提供的抗拔力为2081。5kN()。
248号墩的基桩设计桩长12米,桩径1。25米,依据地质资料桩周地层为基岩,侧摩阻力保守按照500kPa计算,每根锚桩可提供的抗拔力为7065kN。(计算过程见后)
可提供抗拔力为需要锚桩提供的抗拔力的3。39倍.
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锚桩主筋需作变更,变更为20根φ28螺纹钢,计算可知每根主筋提供的抗拔力仅为其抗拉强度的50。5%。(计算过程见后)
据以上分析,248号墩的单桩竖向静载荷试验,工程桩作锚桩仅将其主筋变更为φ28螺纹钢,其它设计参数不变即可满足试验要求。此种方式即可加快工期,也最节约投资。
提供反力的为锰钢制作的箱型梁长11米,,宽0。8米,抗剪及抗弯强度能够达到15000kN,满足试验最终加荷8326。。(计算过程见反力架(钢梁)受力计算说明)
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拉力筋与梁的连接方式见锚桩钢筋与反力横梁的连接说明
5。3、试验设备安装
1、场地要求
鉴于248号墩台底标高在自然地表下4米左右,由于岩层较浅,岩石开挖量较大,为不影响施工进度,及施工质量,先开挖到设计高程后再进行桩基钻孔。
由于反力横梁为锰钢制作的箱型梁长11米,,宽0。*11米范围内场地平整.
2、安装步骤
①桩头清理干净,安放千斤顶,千斤顶中心与桩中心重合。
②主梁支墩放置平稳,并有足够强度.
③安装主梁、副梁焊接抗拉筋。
④安装加载高压油管、电动油泵。
⑤安装基准梁。
⑥安装压力表和压力传感器,大量程百分表和位移传感器。
⑦百分表和位移传感器调零及仪器连接调试。
⑧调试正常开始加荷。
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5。4、现场检测
试验加载采用慢速维持荷载法
1、试验加卸载分级
加载分级进行,采用逐级等量加荷;分级荷载为最大加载量的1/10(248号墩基桩试验每级荷载为832。6kN);第一次加荷为分级荷载的2倍。
卸载分级进行,每级卸载量为加荷分级的2倍。
加、卸时荷载传递均匀、连续、无冲击,每级荷载在维持过程中的变化幅度不超过分级荷载的+10%。
2、试验数据测读
每级荷载施加后第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量,以后每隔30min测度一次.
试桩沉降量相对稳定标准:,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变形观测值计算),且每级荷载的维持时间不得小于2h。
当桩顶变形速率达到相对稳定标准时,再施加下一级荷载。
加荷达到试桩要求的最大加载量(248号墩的试验桩加至8326。1kN)终止加载。
卸载每级荷载维持1小时,按第15、30、60min测读桩顶残余沉降量后,即可卸下一级荷载。卸载至零后,维持时间为3h,测读时间为第15、30min,以后每隔30min。
3、终止试验条件
①某级荷载下,桩顶沉降量已大于前一级荷载作用下沉降量的5倍;
②某级荷载下,桩顶沉降量已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;
③已达到设计要求的最大加载量;
④工程桩当锚桩时锚桩上拔量已达到允许值(10mm)。
5。5、试验数据分析及检测报告提交
1、试验曲线绘制
数据整理,绘制竖向荷载—沉降曲线(Q-S)、沉降—时间对数曲线(S-Lgt),需要时绘制其它辅助曲线。
2、单桩竖向抗压承载力Qu按下列方法综合分析确定
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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;
根据沉降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;
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时,取前一级荷载值;
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800mm的桩,可取S=(D为桩端直径)对应的荷载值。
六、基桩静载荷试验锚桩抗拔力计算
1、锚桩抗拔力计算
以248号墩为例:248号墩设计桩长12m,,桩周地层为基岩。
设计依据《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10002。5--2005)。2之第3节摩擦桩轴向受拉容许承载力计算公式
[P]=∑ailifi
U:嵌入岩石层内的钻孔周长(m)
ai:震动沉桩对各土层桩周磨阻力有影响系数,钻孔桩取1。0
li:各土层厚度(m)
fi::各土层的极限摩阻力(kPa)
U=1。25*3。14=;
l=12m(桩周地层一样都为基岩)。
fi=500kPa参阅《铁路桥涵地基和基础设计规范》表6。-5(钻孔灌注桩桩周极限摩阻力)。此表的“注:”给出漂石土、块石土极限摩阻力可采用400—、块石土极限摩阻力,安全角度考虑在此取500kPa。
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计算得:P=0。3**1*12*500=7065kN
248基桩采用4根工程桩作锚桩,每根锚桩需提供的抗拔力为最大加荷量的(*)/4=2081。5kN。(7065/=),能够满足试验的需要.
2、锚桩钢筋拉力计算
工程桩作锚桩将锚桩的由20根φ20钢筋变更为20根φ28螺纹钢筋(HRB335).
HRB335钢筋抗拉强度标准值fptk=335MPa
单根钢筋抗拉力F=(14×10-3×14×10—3×3。14)×335×106=206。2kN
20根主筋可提供的抗拉力为20*206。2=4124kN,可见锚桩钢筋能提供抗拔力为所需抗拔力的1。98倍(4124/),能够满足试验的需要。
3、尽量作到各根拉力筋的拉力均匀。
拉力筋不能有弯曲变形。
锚桩主筋也要调直。
挂好反力拉套后,在锚桩主筋与拉力筋焊接中,调整使得每根拉力筋的拉紧程度基本相同。
经过以上工作,拉力分布基本作到均匀,,这样以来拉力筋不会出现问题.
3、结论
通过以上计算可知248号墩4根工程桩作锚桩能够满足单桩竖向静载荷试验要求.
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