津滨轻轨桥梁基桩设计试桩试验

1、津滨轻轨桥梁基桩设计试桩试验摘要:津滨轻轨一期工程桥梁根底一般采用直径0.8的钻孔灌注桩,桩长3545,全线基桩约1.5万根。在桥梁设计中准确地选取各项地基参数,对确保设计质量和降低工程投资具有重要意义。介绍试桩的设计,试桩的原理、方法及试验成果,该成果为津滨轻轨桥梁桩根底设计提供了科学根据。关键词:轻轨桥梁;基桩;设计试桩;试验1概述天津市区至滨海新区快速轨道交通工程一期工程2工程地质及设计概况(1)桥梁根底一般采用直径0.8的钻孔灌注桩,部分大跨度和特殊工点桥采用了直径1.0和1.5的钻孔灌注桩。全线基桩根数约1.5万根,桩长一般在3545。津滨轻轨高架桥梁上采用无碴轨道和超长无缝线路,且

2、桥梁构造大部分采用3跨一联的连续梁构造,因此对桥梁的工后沉降要求非常严格,桥梁设计中根底不均匀沉降按510控制,工后总沉降量按20控制。该工程地质勘察根据?地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察标准?(gb503071999),而设计那么主要根据相关的铁路桥涵设计标准,地质勘察所提供的根底数据与铁路桥规的匹配性需加以验证。另外,由于该工程工程规模宏大,在设计中采取各项合理的地基系数进展桩根底设计,以确保桥梁构造平安和控制工程投资是必要的。因此,为验证桩根底设计选取桩周土极限摩阻力值及桩底支承力折减系数值的准确性和科学性,进展大规模设计前的设计试桩具有非常重要的意义。根据沿线总体地质情况,共选取了3处有

3、代表性的工点进展了3组设计试桩,每个试桩工点为1组,每组试桩共计3根,试桩位置距轻轨线位旁约5。试桩及锚桩的施工由滨海快速交通开展委托天津地质新技术开发应用中心完成,静力及动力检测委托中国石油天然气总公司工程技术研究院完成。下面结合k21+320工点的设计试桩对桩基设计及试桩的原理、方法及试验成果进展分析介绍。(2)试桩设计该工点处桥梁孔跨为325预应力混凝土连续梁,桩基采用8根80的群桩,初步估算桩长为36。考虑承台厚度为2,从地面向下算起取值为38。为了施工方便,利于试验和检测,桩头露出地面0.3,共计桩长38.3。该桩单桩允许承载力p确实定采用铁路桥规公式p=(ufili)/2+0a式中

4、,桩周土极限摩阻力fi的取值根据地质报告中土性的描绘和土工实验报告中提供的土体物理、力学指标进展选取:对于粘性土主要根据其液性指数在标准规定值的范围内内插确定;而砂类土那么根据其密实度等性质在标准规定值的范围内取中值,各土层fi取值详见表1。对于公式中桩底支承力折减系数0,根据土体性质在标准规定值范围内取中下限值。按上述公式计算得到单桩允许承载力p=2068.95kpa,桩极限承载力为容许承载力的2倍,为4137.9kpa。本次试验设计采用锚桩法,每组试桩为3根,每根试桩需4根锚桩。为减少锚桩数量,降低投资,试桩及锚桩呈梅花形布置,其平面布置如图1所示。图1试桩平面布置(单位:)图1中s1s3

5、为3根试桩,18为8根锚桩。s1s3试桩的配筋及对混凝土要求与工程桩一样,主筋采用14根16、长24.8的级钢筋,混凝土采用20;18锚桩的桩长采用38,桩内设置通长纵向主筋,采用14根25的级钢筋,并延伸至桩头以上1.2长,以便与反力梁进展连接。3基桩检测3.1基桩动力检测试验桩与锚桩施工完成后,为验证试验桩桩身的完好性,并为将工程桩动测信号进展比照作准备,在试验桩静载试验之前进展了低应变动测检验。低应变动力检测方法采用反射波法,检测仪器采用美国pdi公司消费的pitv型桩基检测系统(该系统由主机、加速度传感器和力棒组成),根据中华人民共和国行业标准?基桩低应变动力检测规程?(jgj/t93

6、95)执行。采用该方法可检测桩身混凝土的完好性,推定缺陷类型及其在桩身中的位置,也可对桩长进展核对,对桩身混凝土的强度等级作出估计。本次试验对3根试验桩逐一进展了动测,实测信号说明3根试验桩桩身完好,有较明显桩底反射,无其他不良反射信号。经评定,3根桩均为类桩。3.2基桩静力检测静载试验采用锚桩法,采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法确定单桩竖向抗压极限承载力。本次试桩为破坏性试桩,设计单桩极限承载力为4137.9kn。(1)试验加载装置本次试验加载装置采用锚桩横梁反力装置,锚桩、反力梁装置能提供的反力不小于6000kn,每根试桩配置锚桩4根,试验时在每根锚桩桩顶设置百分表以对锚桩的上

7、拔量进展监测。试验加载是通过油压千斤顶顶反力梁实现的,荷载通过放置于千斤顶上的应变式测力传感器直接测定。锚桩反力法静载试验装置如图2所示。图2试验加载装置(2)试验方法试验方法采用慢速维持荷载法。由于轻轨工程桩基和以往的铁路桥梁、市政、公路桥梁、工业与民用建筑均不完全一样,因此,本次试验的加载分级、沉降观测、终止加载条件、卸载及卸载沉降观测,综合了?建筑桩基技术标准?(jtj9494)和?铁路桥涵施工标准?(tb102032002)所规定内容进展试验。(3)资料整理及结果根据试桩的原始试验记录,编录静载试验结果汇总表,绘制qs、slgq、slgt曲线,并分别根据以上2个标准确定单桩竖向抗压极限

8、承载力。检测结果如表2所示。表2试桩检测结果注:qu为单桩极限承载力;quk为单桩极限承载力标准值?建筑桩基技术标准?(jtj9494);pu为单桩极限荷载值;puk为单桩极限承载平均值?铁路桥涵施工标准?(tb102032002)。试验过程中对每组锚桩的上拔量进展了监测,当加载到最大一级荷载时,最大锚桩上拔量为3.17,均小于规定最大上拔量6。(4)试验结论3根试桩均加载到4500kn时到达终止加载条件而停顿加载。根据?建筑桩基技术标准?(jtj9494)中对单桩竖向极限承载力的判断方法,3根试桩发生明显陡降的起始点均为4200kn,综合断定该试验桩的单桩极限承载力为4200kn。根据?铁路桥涵施工标准?(tb102032002)要求,单桩竖向抗压极限荷载为终止加载时最大一级荷载的小一级荷载(后期每级加载为300kn),断定单桩极限承载力为4200kn。经试验比照,采用2种标准所要求的试验方法没有明显的区别,试验结论根本一致。根据?铁路桥涵地基和根底设计标准?(tb10002.599),铁路桥梁工程基桩平安系数为2,因此,试验桩单桩容许承载力为p=2100kn。4结语设计试桩试验结果说明,基桩单桩容许承载力的设计值2068.95kn和试验值2100kn是根本一致的,可以推定基桩设计与实际是比