钢管桩试桩方案

1、 钢管桩试桩方案钢管桩试桩方案钢管桩试桩方案1 编制依据（1）公路工程施工安全技术规程（JTG F90 2015）;（2）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）;（3）公路工程技术标准（JTG B01-2014）;（4）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）;（5）公路桥涵施工技术规范（JTG F50-2011）;（6）港口工程桩基动力检测规程（JTJ 249-2001）；（7）港口工程桩基规范（JTS 167-4-2012）；（8）公路桥涵施工技术规范（JTG F0502011）；（9）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）。2 概述2.1 桥位地质

2、状况对栈桥影响较大的不良地质为淤泥软土和砂土液化等。地貌上为浅海海域地貌，属浅海域基底岩层构造影响工程区（）、浅海域基底岩层中等风化工程区（）和浅海域基底岩层强烈风化工程区（） ，水深 2.06.0m，海底地形较平坦，基岩起伏较大。浅部为淤泥、淤泥质黏土，厚度变化较大，物理力学性质差，工程性质差；下部发育燕山期全、强、中、微风化花岗岩。2.2 试桩目的1、通过试桩的施打，检验测量定位、GPS定位精度是否满足要求；振动锤、柴油锤等设备参数是否满足施工需求；以及拟定的施工工艺可行性分析，确定钢管桩标准化施工工艺流程、桩底标高以及停止沉桩的控制标准。2、通过钢管桩的大应变检测，获得钢管桩单桩极限承载

3、力，确定钢管桩施工长度入土深度，设计单桩承载力：1500KN。3、通过静压试验验证钢管桩单桩承载力。2.3 试桩的数量、位置根据招标文件要求：东栈桥不少于1处，中栈桥不少于2处，每处不少于3根。东栈桥试桩位置选取在桩号K2+900附近该处河床较深、淤泥层相对较厚，侧摩阻力相对薄弱。2.4 试桩单桩承载力估算根据按照港口工程桩基规范（JTS 167-4-2012）4.2.4.2 计算单桩轴向受压承载力设计值：Qd=1R(Uqfili+qRA)式中：Qd单桩轴向承载力设计值（KN） R单桩轴向承载力分项系数，取1.45 U桩身截面周长 qfi单桩第i层土的单位面积极限桩侧摩阻力标准值（Kpa）li

4、桩身穿过第i层土的长度（m）qR单桩单位面积极限桩端阻力标准值（Kpa）A桩身截面面积（m2）、东栈桥试桩位置设计标高单桩承载力：Qd=11.453.140. 8 108.7+404.3+203.7+508.5+404+1005.8+0.7550=2660KN根据理论计算，设计单桩承载力1500KN时东栈桥入土深度：L=8.7+4.3+3.7+8.5+2.7=27.9m、中栈桥K5+560处试桩位置设计标高单桩承载力：Qd=11.453.140. 8 45+7.810+3.440+6.630+9.240+3.7990=1976.8KN根据理论计算，设计单桩承载力1500KN时中栈桥K5+560

5、处试桩位置入土深度：L=4+7.8+3.4+6.6+9.2+0.73=31.73m、中栈桥K6+100处试桩位置设计标高单桩承载力：Qd=11.453.140. 8 25+18.210+4.340+5.330+2.690+0.950+2.2240=1543KN根据理论计算，设计单桩承载力1500KN时中栈桥K6+100处试桩位置入土深度：L=2+18.2+4.3+5.3+2.6+0.9+1.6=34.9m3 总体施工工艺钢管桩的试桩包括以下三个方面：实施方法、施工控制以及质量检查。3.1 工艺流程图钢管桩单桩极限承载力试桩主要包括钢管桩施打和数据测试两个重要阶段， 单桩极限承载力试桩工艺流程如

6、下图所示：图3.1-1 单桩极限承载力试桩工艺流程图3.2 测量控制网复核（1）施工前，测量仪器需经具备相应资质的检测单位进行检测和标定；（2）施工前对业主提供的控制网进行同等级复测；（3）加强施工过程中的测量检查和复核，按规定时间要求对控制网进行复测。钢管桩的施工测量主要包括钢管桩位放样、钢管桩下沉定位测量及倾斜度的测定等。东栈桥试桩通过全站仪进行测量控制，中栈桥试桩通过打桩船自带GPS系统进行施沉控制。3.3 钢管桩制作及验收对于新购钢管桩，壁厚不小于设计，对于利用旧钢管桩，壁厚不得小于 8mm；对于利旧钢管桩，当管长 40mL50m 时，管桩接头个数 N5，当 30mL40m 时，N4

7、个。管桩接头采用二级焊缝标准，并进行焊缝探伤检测出具报告。钢管桩质量符合设计要求，其表面不得有裂缝、气泡、起鳞、夹层等缺陷。钢管桩的管节外形尺寸的允许偏差符合公路桥涵施工技术规范表9.2.5-1的规定。管节对口拼装时，相邻管节的焊缝错开1/8周长以上，相邻管节的管径允许偏差符合公路桥涵施工技术规范表9.2.5-2的规定，板边高差符合公路桥涵施工技术规范表9.2.5-3的规定。钢管桩的检查验收：发货前对每根桩进行严格质量检查，未经检查合格严禁出厂，钢管桩制作验收控制见表3.3-1、表3.3-2、表3.3-3。表3.3-1 钢管桩外形尺寸的允许偏差序号偏差部位允许偏差(mm)1周长0.5%周长，且

8、不大于52管端椭圆度0.5%管外径，且不大于53管端平整度24管端平面倾斜小于0.5%管外径，且不大于45钢管桩壁厚不小于设计值表3.3-2 相邻管节对口板边的允许偏差序号板厚(mm)相邻管节对口的板边高差(mm)1101.0210202.0320/10，且不大于3表3.3-3 相邻管节管径允许偏差序号管径(mm)相邻管节管径允许偏差(mm)170033.4 试桩施沉试桩采用135t履带吊配合DZJ-120振动锤进行钢管桩施工。表3.6.1-1 DZJ-120振动锤性能参数一览表序号项目名称单位参数图示1功率kW1202偏心力矩Nm7503激振力kN0-8234转速rpm0-10005最大振幅

9、mm0-7.456最大拔桩力kN3927尺寸m2.102.28m1.41.59m2.63.310重量(不含夹具)t711匹配电缆线7012可匹配夹具/单/双夹具13标配双夹具可夹幅度mm600-200014发电机组kW30015吊车起吊能力t70表3.6.1-2 135T履带吊起重性能一览表图示3.4.1 沉桩工艺东栈桥试桩采用135T履带吊+120振动锤进行施打。试桩以桩底标高控制为主，控制标准分别为设计长度（桩底标高-39.72m入土35.65m）、试算长度（桩底标高-36.72m，入土32.65m）以及经验估算（桩底标高-33.72，入土29.65m）。1）测量定位施工采用履带吊和振动锤

10、施沉钢管桩，打桩施工前，在岸边架设2台全站仪采用“十字交会法”对桩位坐标进行测量定位，两台仪器的交会夹角控制在60夹角a120以内。钢管桩垂直度控制采用两台全站仪器对钢管桩两个方向的垂直度进行控制，在打入过程中及时进行纠偏。2）钢管桩施打、陆上钢管桩施打：履带吊通过振动锤及钢丝绳起吊钢管桩；测量调整好钢管桩桩位后下钩，钢管桩靠自重入土稳定，利用履带吊及测量观测调整桩身垂直度。水上钢管桩施打：履带吊通过振动锤及钢丝绳起吊钢管桩；调整好定位架，定位架采用型钢2组贝雷片搭设至桩位处，在贝雷梁上安装分配梁及定位架，贝雷梁顶设置走道平台及防护栏杆。钢管桩入定位架下钩，靠自重入土稳定，测量观测调整桩身垂直

11、度。图3.4-1定位架示意图、履带吊起吊振动锤夹钢管桩振动下沉，振动力应逐渐增加，施打过程中测量采用两台全站仪实时监测钢管桩垂直度。偏差超过设计要求时，及时进行纠偏。、陆上钢管桩接桩：在底节桩顶离地面高度剩余1m高度时，起吊另一根钢管桩进行接长，接长完成后及时进行焊缝检测。检测合格后，重复振动施沉步骤至满足设计桩长。水上钢管桩接桩：在底节桩顶离定位架顶剩余1m高度时，起吊另一根钢管桩在定位架平台上进行接长，接长完成后及时进行焊缝检测。检测合格后，重复振动施沉步骤至满足设计桩长。图3.4-2钓鱼法施工示意图3）试沉桩记录振动试沉桩应详细记录振动锤型号、钢管桩长度、穿越土层情况、激振力、贯入度/m

12、in等相关参数并加以分析，以及测量检查桩身平面位置及垂直度。3.6 质量检查质量检查包括桩身垂直度和桩顶标高，应符合下列规定：（1）桩身垂直度允许偏差为1%；（2）桩身水平偏位误差不得大于100mm。3.7 控制要点1）在沉桩能达到设计标高的情况下，记录入土深度和最后锤击的平均贯入度；2）钢管桩施沉过程中，如沉桩无法达到设计标高，记录入土深度、最后锤击的平均贯入度和最后桩尖实际高程与设计高程的距离。在沉桩无法达到设计标高的情况下，应及时与设计沟通解决；3）试桩中的基桩认真作好沉桩记录，具体要求按现行规范沉桩记录方法有关规定进行。对试打桩的贯入度、入土深度等应进行同步记录，以便提供贯入度随深度的

13、变化曲线；4）总结上述成果，对后续钢管桩的施工方法、施工精度、施工设备及施工组织提供指导性意见。5）钢管桩接长：为保证焊接质量，接长钢管桩焊缝开V形坡口，焊接质量满足二级焊缝要求；钢管柱对接焊缝为重要承载焊缝，需熔透。4 试验方法单桩承载力试桩承载力测试采用大应变法。钢管桩拔除试验采用振动拔除。4.1 试验依据1）公路工程施工安全技术规程（JTG F90-2-15）2）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）3）公路工程技术标准（JTGB01-2003）4）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）5）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）6）桩承载力自平衡测试技术

14、规程（DB32/T291-1999）7）港口工程桩基动力检测规程（JTJ 249-2001）；8）港口工程桩基规范（JTS 167-4-2012）；4.2 大应变单桩试桩方案在管壁上布设加速度传感器和力的传感器各一对，进行钢管桩试桩试验。打桩船沉桩重锤采用 D80 柴油打桩锤；振动锤沉桩采用自制高应变重锤，由钢板焊接成 1m1m1m 的立方体框格，里面浇筑 C30 混凝土，混凝土内设置提钩，并安装脱钩装置；该重锤自重约 25kN，满足试验要求。4.2.1 检测方法原理本次测试采用打桩锤提供锤击能量，并用二种方法分析（Case法和Capwapc法）。测试前，在距离桩顶约1.52倍桩直径（或截面高

15、）的侧壁对称地安装工具式应变传感器和加速度传感器各一对。用重锤打击桩顶，在具备足够的锤击能量（即促使桩土之间产生一定的相对位移的）条件下，产生应力波沿桩身传播（波速C是弹性模量和材料密度的函数）。冲击在桩顶产生一个应力F和质点运动速度V。应力是用桩顶附近安装的力传感器采集的应变值与桩身截面积及弹性模量的乘积来计算的。速度是利用桩顶附近安装的一对加速度传感器信号积分得到的。力传感器和加速度传感器和PDA主机相连用于信号处理和得到结果。力信号和加速度信号通过主机显示屏评价数据质量、桩身完整性以及土阻力。从传感器获得的模拟信号可以数字化并保存在存储器里用于进一步的分析。分析以Case 方法为基础，它

16、是一维波动传播定律的封闭解。利用主机可在打桩现场作Case法“实时分析”，立即得出桩在受锤击作用时的静阻力、锤击能量、锤击力、桩身完整性等有关参数。此外，现场采集信号可即时传送给电脑，利用CAPWAPC软件进行进一步分析处理。图4.2-1 桩身传感器图4.2-2 现场检测4.2.2 计算分析方法实测曲线拟合法是把桩分成若干连续单元，采用连续的力学模型用有限元法求解波动方程。它能够针对每个桩身单元确定不同的参数，在此基础上可以分析计算桩身截面可能出现的裂隙或损伤、桩身或桩底的辐射阻尼、桩底处的缝隙、打入式开口桩的土塞以及连续锤击时在桩土中引起的残余应力等因素的影响，考虑的参数有近百个，最终可以计

17、算出桩的极限承载力、桩侧阻力、端承力、桩身受锤击时的拉、压应力、桩身阻抗图和模拟静载试验的荷载位移曲线。4.2.3试桩成果（1）钢管桩的竖向极限承载力。（2）振动沉桩1min中内贯入度随深度变化曲线。（3）锤击沉桩的锤击记录、落锤高度及贯入度随深度变化曲线。（4）试桩总结报告。4.3 静压试验根据招标文件要求东栈桥静压试验不少于1根，中栈桥静压试验不少于1根。东栈桥静压试验选取在K2+900位置附近，中栈桥静压试验选取在K5+600位置附近。静压试验采用辅助桩反力梁装置，采用200T液压千斤顶进行加载，加载分级加载，每级荷载为最大荷载的1/10。每级加载完，每隔15min观测一次沉降。达到设计

18、加载荷载1500KN时，加载即可终止。卸载应分级进行，每级卸载为荷载值的1/5。卸载后，应观测桩顶回弹量，观测方法同加载。4.4.1试验成果1、绘制静压试验曲线，编写试验报告。5 资源进度计划5.1 人力资源计划试桩施工和检测人员，由项目部相关部室班组人员构成，见表5.1-1。表5.1-1 试桩施工人员计划表序号工种数量（人）备注1试验工程师12技术员23工长14起重工25电焊工36电工17测量员38质检员19专职安全员110普工5合计205.2 机械设备计划为了保证试桩试验的顺利进行，需要提前对试桩施工设备进行准备，拟采用施工设备如下：表5.2-1 试桩主要施工设备序号设备名称设备规格单位数量1打桩船顺宏海工22艘12锚艇艘12运输船甲板长度44m艘