广东某电厂煤码头预应力管桩静载试验总结监理人编制

广东**电厂煤码头预应力砼大管桩静载试验方法总结**摘要：砼大管桩在国内静载试验不是很多，90年代初，深圳码头做过一次砼大管桩的静载试验，当时是码头建成后再做试验，工厂后期试桩主要为证明当初设计参数是否正确，试验外部条件较好，环境对试验影响小。后国内某一码头又做过一次类似的试验。砼管桩静载试验本身并不复杂，难的是在恶劣的条件下试验钢梁与砼管桩的联接方式。本文主要介绍潮州电厂煤码头试桩的联接方法，可为类似工程提供借鉴。关键词：砼管桩锚固联接件静载试验广东**电厂煤码头的结构型式为高桩梁板结构，突堤式，分引桥和码头两部分，其中引桥长为100m，宽为20m，码头长为280m，宽为32m。桩基采用预应力钢筋混凝土组合桩（桩尖部分有一段φ942mm，厚度为16mm的钢桩），砼管桩的桩径为φ1200mm，总桩数为350根。由于当地采用预应力混凝土大管桩作为水工建筑物桩基尚无静载试桩资料，根据有关规定，在正式打桩之前需要进行静载试桩试验，并对试验桩进行高、低应变动力检测，试验桩的数量为2根。分别位于第14区和第18区。每区各有7根桩，分别为锚桩4根，观测桩2根，试桩1根，共计14根，全为直桩。两个试桩区布置如下图所示：试桩区平面布置图两试桩区之间的距离为140m，离现有护岸最近距离为750m，离山体距离为300~500m。14区的桩分别位于第31和32排架，18区桩位于51和52排架，其中2根试桩位于两个排架中间。具体桩位布置详见下图：试桩区的桩位布置及沉桩顺序图1、两个试桩区域地质资料概况：岩土分布从上至下次序为①1淤泥，①2粉细砂，②1粉质粘土，②2淤泥质粘土，②3粘土②4中粗砂和③花岗岩残积土④全风化花岗岩⑤强风化花岗岩⑥中风化花岗岩。试桩目的确定大管桩单桩垂直静载极限承载力和单桩抗拔极限承载力，为合理确定桩长提供依据。分析土的阻力分布，评价桩锤的性能指标，打桩时桩身应力及瞬时沉降特性，为确定打桩控制标准提供依据。2、停锤标准沉桩采用贯入度和标高双控，用D100柴油锤施工，最后10cm平均贯入度<3~5cm。当已达到设计贯入度，而桩端未达到设计标高时，应继续锤击100mm或30~50击，至其贯入度平均值不大于3mm/击，且桩端距设计标高不大于3米，可以停锤，否则应进行动测确定其承载力。当桩端达设计标高而贯入度仍然大于5mm/击，应继续沉桩0.5~1m，贯入度仍较大者，再与已动测的相同条件的桩进行对比，若其沉桩情况比已沉桩情况比已动测的桩的沉桩情况好或相当，则按已动测的桩确定其承载力，否则应进行动测确定其承载力和桩身的完整性。采用的打桩船为三航桩2#3、试桩内容单桩垂直静载荷压桩试验（2根次）单桩垂直静载荷抗拔试验（2根次）3.1、单桩垂直静载荷抗压试验3.1.1、试验目的确定煤码头2根试桩（φ1200mm）单桩轴向极限承载力。3.1.2试验内容测定在各级荷载作用下，试桩的沉降量，并测定桩的轴向反力系数。锚桩变形的测定：在每根试桩的过程中，测定其四根锚桩的上拔量。3.1.3试验依据《港口工程桩基规范》（JTJ254—98）《港口工程基桩静载荷试验规程》（JTJ255—2002）3.1.4加荷工艺及观测系数规范规定，加载能力应取最大试验荷载的1.3~1.5倍。本次试验采用锚桩反力梁装置，用千斤顶施加荷载，试桩加载装置示意图如下。荷载值用千斤顶的标准压力表和油压传感器双重控制，沉降观测采用量程为50mm的高精度容栅式位移传感器，借助基准梁进行量测，用静载试桩位移测试系统进行显示，自动记录，自动加载，自动补载并配有微机自动数据处理，实时显示各种测试曲线。试验钢梁与混凝土管桩连接方法本试验最关键部份是钢梁与砼管桩的相接方式，4根锚桩和观测桩均为工程桩，桩的结构与工程桩相同，原设计在锚桩内浇8m长桩芯砼，并埋设锚固钢筋与钢梁联接，但当时现场只有打桩船和一艘方驳，没有砼搅拌船，并且距离陆地有750米远，而且海况恶劣，涌浪季风的影响特别大，无法进行砼施工。即使能浇砼，施工工期也较长。为此，我们提出了采用钢桩帽过度连接的方案：管桩沉桩后，先截桩，凿出16根32股的钢绞线，钢绞线穿过钢桩帽，并用千斤顶顶紧锚具以固定钢桩帽，钢桩帽与试桩次梁再通过焊接钢筋传力。钢桩帽结构如下图示。先做压桩试验：锚桩外露钢铰线锚固钢桩帽，钢桩帽再与次梁连接。试桩凿至设计标高，并用环氧砂浆抹平，放置千斤顶以顶升主梁，同时使试桩受压。压桩完成后再做拔桩试验。此时要凿除试桩顶部砼，使钢绞线外露，然后通过锚具锚固钢桩帽，在锚桩顶放置千斤顶，顶开主梁，上拔试桩。传力钢桩帽结构图（单位为毫米）成品的试桩锚件如下图：锚桩上的钢桩帽试桩上的钢桩帽3.1.6、试验方法对2根试验桩的轴向静载抗压试验，采用快速维持荷载法。荷载分级每级加载为预计最大试验荷载的1/12，每级卸载为2倍加载级，最大加荷设定为10000kN。测读时间：每级加载的0、5、10、15和30min，隔30min再测读一次。稳定标准：每级荷载维持时间为60min试验终止条件：桩顶总沉降量超过40mm，且在某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下的5倍或O—S曲线出现可判定极限承载力的陡降段。采用慢速法试验，在某级荷载作用下，24h未达到稳定。加载已达到试桩设备的承载能力。在加载过程中，发现试验桩桩顶偏离轴线的位移过大，危及试验安全。检验性试验的加载量达到设计要求。极限承载力的取值：桩的垂直极限承载力按下列规定确定：当Q—S曲线上出现可判定极限承载力的陡降段时，应采用明显陡降段起始点相对应的荷载为极限承载力，极限承载力可根据下列方法确定：当Sn+1>40mm时，△Sn/△Qn≤f（L）且△Sn+1/△Qn+1>f（L）或（△Sn+1/△Qn+1）/（△Sn/△Qn）>5，第n级对应的荷载为极限承载力，其中f（L）=3.3/L-0.04(mm/Kn)，L为桩身长度（m）b、当Q/Qmax-S/d曲线有明显陡降段时，挤土桩的曲线斜率开始转变为大于0.3或大直径开口管桩等低挤土桩的曲线斜率开始转变为大于0.2的点所对应的荷载为极限承载力，其中d为桩径或桩宽（m）；c、在S—LGT曲线中取曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显向下曲折的前一级荷载为极限承载力。当Q—S曲线没有明显陡降时，在Q—S曲线上取桩顶总沉降量S=40mm相对应的荷载作为极限承载力近似值。对于钢管桩和桩长超过50m的混凝土桩所取用的桩顶总沉降量应适当加大。轴向反力系数的测定：测定桩的轴向反力系数K（单位轴向力作用下的桩顶下沉量）时，应在永久荷载标准值到永久荷载与可变荷载标准值的组合值之间，至少往复加卸载3次，取趋于稳定的一次循环的首尾点进行计算。加卸分级和最少持荷时间（见下表）序号永久荷载与可变荷荷载标准值的的组合值与永久荷载标准值的的差值（%）最少持荷时间（mmin）12515250537554100557556505725580154、单桩垂直静荷抗拔试验4.1、试验目的确定煤码头试桩单桩轴向极限抗拔力。4.2、试验内容测定在各级荷载作用下，2根试桩的上拔量。4.3、试验依据《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）《港口工程基桩静载试验规程》（JTJ255-2002）4.4、加荷工艺及观测系统本次试验采用锚桩反力装置，用千斤顶施加荷载。试桩加载装置示意图见下图。实物照片荷载值用千斤顶的标准压力表和油压传感器双重控制；上拔观测采用量程为50mm的高精度容栅式位移传感器，借助基准梁进行量测，用静载试桩位移测试系统进行显示，自动记录。自动加载，自动补载并配有微机自动数据处理，实时显示各种测试曲线。锚拉装置与试桩的连接采用也采用传力钢桩帽连接，试桩的钢桩帽结构如下图示抗拔试验锚桩钢绞线割平，放置次梁用，试桩凿出钢绞线用于锚具连接之用。试桩的锚固件（单位为毫米）4.5、试验方法对2根试验桩的轴向静载抗拔试验，采用快速维持荷载法。荷载分级每级加载为预计最大试验荷载的1/10，每级卸载为2倍加载级，最大加荷设定为5000KN测读时间：每级加载的0、5、10、15和30min，隔30min再测读一次；稳定标准：每级荷载维持时间为60min；每级荷载维持时间：加载级的维持时间为桩顶上拔速率达到稳定标准，且不大于2h，卸载级的维持时间为1h。试验终止条件：在某级荷载作用下，钢筋拉应力达到钢筋抗拉强度设计值；在某级荷载作用下的桩顶上拔量为前一级荷载作用下的5倍；桩顶累计上拔量超过100mm；检验性试验的加载量达到设计要求。试验桩轴向抗拔极限承载力应按下列方法确定：对陡升的QUP-SUP曲线，取陡升段启始点荷载；对无明显陡升的QUP-SUP曲线，去SUP-LGT曲线尾部显著弯曲的前一级荷载。4.6、加荷装置的安装每个鱼腹梁的重量为13.5吨，长9m，高2m，宽为50cm，安装时最远的位于试桩上的主梁，安装距离为6m左右，在施工现场利用打桩2号进行安装。选择在风平浪静的情况下进行安装，安装之前做好准备工作，机动大机船作好配合工作，大机船上配备有电焊、气割、加固槽钢、配合的机务人员。4.7、试桩平台的搭设试桩平台结构为在大管桩上夹钢抱箍，在钢抱箍牛腿上铺设双层钢围林，其上铺5cm木板。两层槽钢之间用U型卡及铁丝进行固定。具体见下图。试桩平台结构图为避免观测桩受试验影响，观测桩与试桩平台完全分离。5、试验结论两根试桩的垂直抗压极限承载力匀为不小于11000KN，其中第14区试桩垂直抗拔极限承载力不小于50