工程试桩方案.docx
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工程试桩方案
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
一、工程概况
大汶河特大桥位于山东省泰安市与宁阳县交界处的大汶口镇以东约1km处桥长21.14km，本桥中心里程DK488+，全桥长21148m。
基础采用明挖和钻孔桩基础。
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》（）；
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+
12
12
C30
2
303
DK484+
无图
3
339
DK486+
无图
4
392
DK487+
无图
5
431
DK489+
无图
6
514
DK491+
无图
7
559
DK493+
无图
8
644
DK495+
无图
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
单桩竖向抗压静载试验是模拟基桩实际受力状态的一种试验方法。
试验时，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-TA）中有详细的阐述，本报告不再赘述。
、静载荷试验桩要求
试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。
桩顶部宜高出试坑底面0.5m，试坑底面宜与桩承台底标高一致。
试验桩头应进行如下处理：
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在距桩顶倍桩径范围内设置箍筋，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。
、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，千斤顶型号规格相同。
合力中心与桩轴线重合。
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；kN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测量误差不大于%FS，分辨力优于或等于。
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（单桩容许承载力的倍）。
据设计图纸，248号墩共布工程桩12根，3排4列，桩间距为3.4米。
248号墩选4根工程桩作锚桩（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kN（4）。
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倍。
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%。
（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，高1.88米，宽0.8米，抗剪及抗弯强度能够达到15000kN，满足试验最终加荷的要求。
反力横梁完全满足本项目加载反力的要求。
（计算过程见反力架（钢梁）受力计算说明）
、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，高1.88米，宽0.8米。
因此以试验桩为中心11*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。
、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）；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：
每一小时内的桩顶沉降量不超过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）。
、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
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，桩径1.25m,桩周地层为基岩。
设计依据《铁路桥涵地基和基础设计规范》（）规范6.2.2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
li：
各土层厚度（m）
fi：
：
各土层的极限摩阻力（kPa）
U=*=3.925m3;
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6.2.2-5（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400-600kPa。
248桩基岩的极限摩阻力应大于漂石土、块石土极限摩阻力，安全角度考虑在此取500kPa。
计算得:
P=**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=kN.可见锚桩能提供抗拔力为所需抗拔力的倍（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××335×106=kN
20根主筋可提供的抗拉力为20*=4124kN，可见锚桩钢筋能提供抗拔力为所需抗拔力的倍（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，同时每根拉力筋的保险系数是，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。
七、施工组织
人力资源配置
根据本段桩基的地层情况、工程量及总体工期安排，每个试桩作业区配置2台冲击钻机机组、1个混凝土浇筑队、1个钢筋加工队、个辅助作业队和1个后勤组，三班作业的工作方式进行考虑。
辅助作业队主要包括电工、供水等人员，后勤组主要包括现场值班技术人员、质安人员、内业技术人员、物资材料人员、修配、食堂、车队人员等。
本段桩基试验总计需要各类施工人员64人（见表2）。
表2施工人员计划表（每根桩）
序号
工种或岗位
数量
说明
1
钻工
6
钻孔
2
钢筋工
8
钢筋加工作业
3
混凝土工
9
混凝土生产
4
修理工
2
机修加工
5
水电工
2
供水、供电
6
司机
3
混凝土运输、起重设备等
7
食堂
3
人员伙食
8
技术人员
3
现场值班、统计、质检、安全管理
9
管理人员
9
项目经理等后勤人员及管理人员
合计
45
主要施工机械设备
主要施工机械设备表
设备名称
型号规格
单位
数量
产地
进场时间
冲击钻机
CZ-30
台套
1
泰安
2008年2月25日
汽车起重机
25t
辆
1
徐州
2008年2月25日
砼搅拌车
6m3
辆
3
上海
2008年3月3日
电焊机
交流30kVA
台
2
天津
2008年2月25日
装载机
ZL50
台
1
成都
2008年2月30日
钢筋对焊机
UN1-150
台
1
天津
2008年2月25日
钢筋切断机
GQ50-1
台
1
天津
2008年2月25日
钢筋弯曲机
GW40
台
1
天津
2008年2月25日
钢筋调直机
GTJ4-4
台
1
天津
2008年2月25日
水泵
IS50-32-125
台
2
天津
2008年2月25日
柴油发电机
60GF
台
1
天津
2008年3月5日
钢筋加工、混凝土浇筑与钻孔作业交叉同步进行，不占用造孔作业时间。
八、施工安全保障措施：
所有从事本工区作业的工人主要以健壮的男性青年为主，并经安全作业培训合格后，方可进入施工现场。
认真研究工程地质资料，分析地质情况，对于安全施工存在的疑虑，应事前向有关单位提出。
施工现场所有的设备、设施、安全装置、工具、配件以及个人劳保用品等经常进行检查，确保完好和安全使用。
施工场地内的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作，电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。
各孔用电必须分闸，严禁一闸多用。
地面上电缆必须架设架空，或设置盲沟，严禁拖地和埋入土中。
现场设专职安全检查员，在施工前和施工中进行认真检查；发现问题及时处理，待消除隐患后再行作业；安全员有权制止施工中的任何违章作业。
九、现场文明施工管理措施
1、严格按总平面规划布设临建和施工机具，堆放材料，成品、半成品，埋设临时管线和电路，未经审核不得任意变更。
对于散碎材料适当洒水或用篷布覆盖，防止粉尘污染环境。
2、根据《中华人民共和国环境保护法》和当地政府部门颁布的有关环境保护规定，在工程施工中，认真落实各项环保措施。
3、成立环境保护领导机构，全面负责该工程施工期间的环境保护工作，实现标准化文明施工工地。
4、广泛深入地进行环境保护和环境法制教育，使做好环境保护工作和坚持文明施工自觉成为每个职工的行动，加强职工教育，夜间严禁猛烈敲打和大机械的移动而产生噪声扰民，确需夜间施工时，先报当地有关部门批准，并对附近村民进行公告后，再进行夜间施工。
5、以醒目的标志封闭施工区域，并在区界挂以醒目整洁的环保标语和企业精神等标牌。
6、现场材料堆放原材料、半成品要堆放整齐，分类、分规格标写清楚，不占用施工道路和作业区。
7、安全标志、防火标志和宣传牌要明显醒目，使用严肃认真，施工现场按规定配消防器材。
8、坚持文明住勤、节水节电。
搞好与建设单位、监理单位的团结与协调，处理好与周围群众的关系，为本工程的顺利完工创造良好的外部环境。
十、附静载试验图片
本工区其它9根静载荷试验，如墩下基桩为10根桩以上，可以用锚桩横梁反力装置，4根工程桩作锚桩。
墩下基桩为8根桩以下，考虑用堆载和锚桩结合的反力装置，两根工程桩作锚桩提供部分反力，不足反力由堆载重物提供，或者单打1根锚桩与可用工程桩组合成锚桩横梁反力。
但无论采用何种反力方式都要满足试验要求。
（详细说明）
堆载与锚桩联合反力装置（最大加荷13000kN）
锚桩横梁反力装置（2个千斤顶联合加压）
4个5000kN千斤顶联合加压反力装置
升级会员 