湛江海湾大桥工程钻孔灌注桩试桩试验研究

湛江海湾大桥试桩总结PAGE1湛江海湾大桥工程钻孔灌注桩试桩试验研究魏楚凯本文由【中文word文档库】搜集整理。中文word文档库免费提供海量教学资料、行业资料、范文模板、应用文书、考试学习和社会经济等word文档广东省长大公路工程有限公司广东省广州市邮编511431摘要：为了在湛江海湾大桥工程的桩基础设计中，对有关桩周土的极限摩阻力及桩基的容许承载力有试验的明确数据，特进行了此试验。关键词：湛江海湾大桥钻孔桩试验研究湛江海湾大桥位于广东省湛江市，是广东省道S373线上跨越麻斜海湾的一座特大型混合梁斜拉桥，大桥全长3981.17m，主跨跨度为480m。桥址位于平乐渡口以北1.3km处，跨越麻斜海湾。东岸为坡头区，通过连接线，连接到G325国道；西岸为湛江市开发区，终于湛江市乐山大道。为查明本工程桩基础的安全储备，推求桩的计算参数，并为最终确定桩基础的长度提供依据，以确保大桥的可靠性和经济性，同时也为了在大桥正式开工前取得该种地质条件下的钻孔灌注桩施工经验，并为今后该地区钻孔灌注桩各土层极限摩阻力取值提供较为可靠的设计依据。湛江海湾大桥进行了2根锚桩反力梁法静荷载试验（1＃、2＃试桩工程）和一根桩基自锚桩法静荷载试验（3＃试桩工程）。其中1＃试桩加载到2200t，2＃试桩加载到2400t，3＃试桩下荷载箱加载至680t上荷载箱加载到933t。根据桥位处地层分布特点及其工程地质特性，1＃试桩布置在26＃墩桥中心线处（处于26＃墩2＃、3＃工程桩连线的中点处，这样布置便于利用此2根桩作为锚桩）；2＃试桩位于27＃墩桥中心线处，利用27号墩内侧4根桩作为锚桩；3＃试桩由于是自锚桩，只有单独的一根钻孔桩，位于27＃墩附近靠近桥中心线处。1＃、2＃试桩工程平面布置见下图（3＃试桩未示出）。工程地质情况见下表：1＃试桩地层地质情况表地质代号层底标高（m）层底深度（m）层厚（m）土类备注Q4mc-6.207.507.50淤泥Q4al-8.209.502.00中砂Q1mc-11.6012.903.40粘土Q1mc-15.1016.403.50中砂Q1mc-19.3020.604.20粘土Q4mc-20.4021.701.10细砂-68.7070.0048.30亚粘土2＃试桩地层地质情况表地质代号层底标高（m）层底深度（m）层厚（m）土类备注①1-6.808.408.40淤泥①3-12.9014.506.10中砂①5-17.0018.604.10粘土②1-24.1025.707.10亚粘土②4-25.2026.801.10中砂②1-37.8039.4012.60亚粘土②4-39.6041.201.80中砂②1-53.4055.0013.80亚粘土②4-56.0057.602.60中砂②2-68.5071.1012.50粘土试桩平面位置布置图试桩按摩擦桩设计。试桩设计中，确定试验桩可能最大竖向承载力时，桩周土的极限摩阻力、桩基的容许承载力采用广东省公路勘察规划设计院对本桥的岩土工程勘察报告中提供的数据，以及国家部颁标准《公路桥涵地基与基础设计规范》中的取值。试桩工程从2003年1月开钻，2003年6月结束，试验桩成孔及混凝土浇注情况如下表：序号项目1号试桩2号试桩3号试桩1钻机型号QJ250-1QJ250-1QJ250-12钻孔工艺反循环反循环反循环3开钻时间2003.1.172003.2.132003.4.174浇注日期2003.1.282003.3.22003.5.15砼设计方量（m3）68.2376.783.16砼浇注方量（m3）68.9078.486.27设计直径（m）08成孔直径（m）1注：混凝土设计强度为C30本试验1号和2号试桩采用锚桩――反力梁法加载系统，其反力系统可以分别加载到2200kn和3300kn。锚桩利用了原来26和27号墩的工程桩。锚桩在原来施工图设计的基础上增设预应力粗钢筋，使锚桩在加载过程中始终处于受压状态，在保证了在大吨位加载的情况下锚桩不致破坏。1号试桩加载系统见下图，2号试桩加载系统与1号试桩基本相同，图略。3号试桩采用桩基自锚桩法加载系统，设计的2个荷载箱均可加载至17000kn。此方法是将一种特制的加载设备――荷载箱安装在钢筋笼的主筋中间（钢筋笼的上下节断开，分别焊接在荷载箱的上下端面上）。埋入桩的指定位置(即平衡点)，并将荷载箱的高压油管和位移棒一起引到地面，由高压油泵向荷载箱充油而加载，荷载箱通过厚钢板将力传递到桩身。该方法要求上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力相平衡（自平衡）来维持加载。根据向上向下P-S等曲线判断桩的承载力、桩基沉降、桩的弹性压缩和岩土塑性变形。自锚桩测试法如下图示加载等级和稳定标准以及卸载条件按如下规定：每级加载量：按最大加载量的10％为标准（第一级按20％加载），采用单循环加载。位移量在每级荷载加载后按15、15、15、15、30、30分钟的时间间距序列采集。加载稳定标准：在每级荷载作用下，桩上下位移量在30分钟内均小于0.1毫米，每级加载稳定后才允许加下一级荷载。中止加载条件：（1）、总位移量大于或等于40毫米，本级荷载的下沉量大于或等于前一级荷载的下沉量的5倍时，加载即可中止；（2）、总位移量大于或等于40毫米，本级荷载加载后24小时仍未到达稳定，加载即可中止；（3）、达到最大加载吨位；（4）、加载未达到最大吨位，但是沉降量过大超出千斤顶行程范围，无法继续加载。卸载等级为加载等级的2倍。桩身轴力测点布设及数据的采集，是采取在桩身主筋截面上布设弦式钢筋计（JXG）测试各截面钢筋应力，通过钢筋与桩身混凝土应变相同的原理，可获得各截面的轴力。弦式钢筋计布设在各土层的交界面，每断面布设4个钢筋计与钢筋对焊连接，4个钢筋计按等距均匀分布在该断面圆周的4根钢筋上。数据的采集使用QLA-2型数字钢弦频率接收仪、JMZX-300X振弦检测仪，在每级加载后和稳定后各采集一次。传感器布置及数据采集：荷载测控采用多通路荷载箱加载，通过经事先标配的油泵、油表、千斤顶系统进行加载，本试验1号、2号试桩每级为200t及170t，3号试桩每级为85t。对于锚桩法试桩桩顶沉降量的观测，是通过在桩顶布置4只电测位移传感器配合基准梁进行的。对于锚桩上拔量的观测，是在2根（2号试桩为4根）锚桩上各布置2只电测位移计配合基准梁进行的。对于反力梁变形检测，是在反力梁顶面、底面及侧面位置附近布置电测位移计，配合基准梁进行观测。3号试桩荷载箱位置上下位移量的观测，是通过引出到试桩桩顶的位移棒顶端布置的4个电测位移传感器配合基准梁实现的。3号试桩桩身上抬位移量检测，是通过在试桩顶面安设2只电测位移计配合基准梁进行监测的。各观测点的位移电测传感器的分辨率为0.01毫米；该传感器匹配YJ-26静态应变仪。1号、2号试桩测试的几个基本数据如下：最大加载（kn）历时（min）最大沉降（mm）锚桩最大上拔（mm）桩底最大沉降（mm）桩底最大反力（kn）1＃22000585-15.6252.870.454201.142＃240002605-190.0446.5263.0653945.48测试成果分析：1号、2号试桩试验，从数据分析结果来看，按公路桥涵施工技术规范（2000）版附录B.3.7条规定来判断，试桩未出现明显极限承载力特征。1号试桩试验最大加载吨位为2200t,没有发生破坏，因此将此吨位确定为极限承载力。2号试桩在加载到1600t以后，S-Logt等曲线已经发生较大变化。因此将2号试桩的极限承载力确定为1600t.按规范2倍安全系数考虑，1号试桩设计荷载1100t相对应沉降为6.58毫米，2号试桩设计荷载800t相对应沉降为6.83毫米。其安全系数较高。3号试桩测试成果分析：项目试桩上段桩试桩中段桩试桩下段桩全桩备注荷载箱加载设计值（kn）17000170001700051000上荷载箱最终加载值（kn）9350(8500)9350――25500括号为极限荷载下荷载箱最终加载值（kn）――－68006800（5100）桩身长度（cm）3800235012007350上荷载箱加载上下位移（mm）28.768-16.163――――桩顶位移（mm）25.803――――――上、下位移残余量（mm）――-14.485――――桩压缩变形量（mm）2.965-1.733――――上、中段桩极限承载力（kn）85009300――――上段桩自重（kn）1184.71――――――上段桩极限摩阻力修正系数0.65――――――上段桩极限承载力（kn）11254――――――上、中段桩极限承载力（kn）20604――――－下荷载箱加载上、下位移（mm）――2.436-43.681上、下位移残余量（mm）――――-1.926桩压缩变形量（mm）――――-0.634下段桩极限承载力（kn）――――5100下段桩桩底反力（kn）――――2471.41单桩垂直极限承载力（kn）――――――25704从1号、2号试桩的试验结果来看，极限承载力离散性较大，出于安全考虑，最终，全桥桩基设计中，桩壁土层摩阻力按低值取值。在试桩工程钻孔桩钻进过程中，施工单位通过对钻头刮刀形式、切削角度；进浆口大小和位置；钻机转速、钻压；泥浆各项指标；机器操作步骤等影响钻孔速度的因素进行了多次试验，取得了在湛江地区粘土层进行钻孔施工的经验。为大桥的全面开工作了技术上以及机械组织上的准备。参考资料：1、《湛江海湾大桥试桩设计文件》（马晔）交通部公路科学研究所2002年12月30日