三万吨级单桩承载力测试案例分析

三万吨级单桩承载力测试案例分析国际桩与深基础峰会三二发明点及技术内容一发明背景与研究思路CONTENTS汇报提纲/4302三三万吨测试应用案例二发明点及技术内容大跨桥梁现浇基础高层建筑一、发明背景与研究思路深基础承载力精准测试至关重要1000m现浇基础海上风电预制基础港口码头预制基础50m2000m03锚桩法一、发明背景与研究思路桩顶加载法堆载法配重锚桩试桩试桩04测试效率低加载能力小场地要求高测试效率低加载能力小场地要求高一、发明背景与研究思路桩顶加载法应用限制深水-难！陡坡-险！预制基础8.0m直径现浇基础2.4m5.5m深水、陡坡等复杂环境测试困难时间长，代价高制约工程进度≤5100吨，超大尺寸超高吨位无法测试深水、陡坡等复杂环境测试困难时间长，代价高制约工程进度≤5100吨，超大尺寸超高吨位无法测试05桩顶加载法桩底加载法“四两拨千斤”精准测试自平衡法一、发明背景与研究思路平衡点1996年龚维明提出深基础“平衡点”的存在性巧妙利用上段桩、下段桩相互提供反力——自平衡法本发明思想的原创性桩底加载法桩顶加载法06/43三三万吨测试应用案例一发明背景与研究思路CONTENTS汇报提纲二发明点及技术内容/4307构建了自平衡法理论体系构建了自平衡法理论体系发明点1发明点1：构建了自平衡法理论体系寻找平衡点实现了现浇、预制深基础的“自平衡”加载嵌岩桩抗拔桩钢管桩1.1确定“平衡点”QsQsQsQssQ刚度匹配摩擦桩扩底桩9原位平行对比自平衡法桩顶加载法承载力-位移：奠定了自平衡法理论基石负摩阻力正摩阻力101.2建立承载力评价方法发明点1：构建了自平衡法理论体系负-正摩阻力的转换系数桩顶加载法/MN自平衡法/MN0102030405060102030405060数量转换系数拟合值201510500.400.500.600.700.800.901.00转换系数1.00.800.60.40.25001000150020002500EpAp/Lu误差对比-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%桩长/m10203040506070080承载力误差对比VS桩顶加载法自平衡法发明了深基础自平衡测试方法发明了深基础自平衡测试方法发明点2上中下上荷载箱下荷载箱2.1创建多箱异步加载新技术sQ关闭加载关闭上荷载箱第一步下荷载箱加载，测下段承载力上中下极限极限上中下加载打开打开下荷载箱第二步上荷载箱加载，测中段承载力Qs上中下加载关闭关闭下荷载箱第三步上荷载箱加载，测上段承载力极限Qs极限12下段中段上段发明点2：发明了深基础自平衡测试方法喇叭筋发明点2：发明了深基础自平衡测试方法13解决了混凝土浇筑导向和局部应力集中难题2.2研发现浇深基础荷载箱安装方法喇叭筋安装喇叭筋安装平衡点安装方法下笼制造浇筑焊接荷载箱应力集中14解决了下沉过程中的土塞及振动效应难题荷载箱发明点2：发明了深基础自平衡测试方法2.2研发预制深基础荷载箱安装方法海水运输打桩外部加劲吊装安装方法研发了自平衡法测试系列装备研发了自平衡法测试系列装备发明点3发明点3：研发了自平衡法测试系列装备16实现了测试装备的重大创新现浇整体性能高开孔率高通用性好预制耐高锤击3.1研制系列中空荷载箱第一代平板型第二代环带型第三代环缸型多顶同步控制分段合体定位平衡加载测控172004年-井筒式2008年-回收式2008年–环形2014年–矩形2014年-L形2015年-椭圆形3.2研制系列特种荷载箱发明点3：研发了自平衡法测试系列装备一发明背景与研究思路CONTENTS汇报提纲二发明点及技术内容三三万吨测试应用案例18/4319三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试中马友谊大桥概况中国承建最大深水跨海大桥最深水位46.17m马尔代夫马累-机场岛跨海大桥主桥基础采用Φ3600mm-Φ3200mm钻孔桩。桩长118m。20三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试珊瑚礁灰岩地层礁灰岩是由珊瑚群体死后其遗骸堆积在原生地构成，最终形成具有一定致密程度、结构强度的岩土材料。研究结果表明，珊瑚礁灰岩是一种极具生物特性的复杂特殊材料，并具有极强的不均匀性和结构独特性。21三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试试桩概况国内外对珊瑚礁灰岩地质条件下大型桥梁桩基工程经验较少。试验目的如下：（1）试桩的P~S曲线（包括桩顶及桩端）、循环曲线以及压浆前后的轴向

反力系数。（2）试桩压浆前后单桩竖向极限承载力。

（3）桩基各地层压浆前后的侧摩阻及桩端地层承载力建议值。（4）试桩报告对工程所采用的桩型和桩基工程施工组织提供指导性意见，

对地勘报告中桩基地层参数提出合理化建议值。22三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试试桩参数为了更好的反映引桥、主桥桩基础的承载能力特性，在珊瑚礁灰岩地层条件分别进行试桩SZ1、SZ2试验，试桩参数如下：23三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试试桩参数试桩SZ1试桩SZ224三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试施工概况荷载箱安装下荷载箱上荷载箱25三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试试验仪器与设备SZ1试桩SZ2试桩26三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试SZ2加载情况2016年9月3日对SZ2上荷载箱进行测试，加载至第20级（2×100000kN）时，压力稳定，荷载箱上下位移均无陡变，设备达到加载极限，终止加载，开始卸载。27三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试SZ2加载情况2016年9月6日对SZ2下荷载箱进行测试，加载至第22级（2×95000kN）时上位移急剧增大，且荷载无法维持，封住上荷载箱油管，继续加载至第23级（2×100000kN），下段桩位移急剧增大，且荷载无法维持，停止加载。28三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试桩身轴力SZ2试桩轴力随深度变化曲线上荷载箱下荷载箱29三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试桩侧摩阻力SZ2试桩摩阻力随深度变化曲线上荷载箱下荷载箱30三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试桩侧摩阻力SZ2试桩压浆前后各土（岩）层摩阻力31三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试桩端阻力试桩SZ2桩端阻力-位移曲线桩端阻力-位移曲线具有较明显的拐点，曲线末端出现陡降段。前几级加载值均由下段桩侧阻力承担，随着荷载增加，侧阻力逐渐发挥至极限，端阻力开始承担上部荷载。当荷载加载值100000kN时，桩端位移急剧增大，因此取前一级作为极限值，试桩总极限端阻力为60102kN，相应位移为28.84mm。则桩端阻力qb==5807kPa（其中D为桩身直径，D=3.63m），建议桩端阻力取5807kPa。32三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试极限承载力按自平衡法规范公式

可计算得到试桩极限承载力。SZ1、SZ2试桩分别采用平均桩径1.618m、3.633m计算试桩实际抗压承载力。按自平衡法规范公式试桩抗压承载力计算结果33三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试珊瑚礁灰岩层压浆效果检测压浆管路布置吊放带压浆管钢筋笼浇筑混凝土混凝土浇筑完成34三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试珊瑚礁灰岩层压浆效果检测

44.5m~49.5m桩底取芯不完整，多为砂砾颗粒，有少量块状礁岩，45.5m处有注浆料块状物，44.5m~47.5m有灌浆料颗粒。

桩底以下5m芯样桩底以下注浆料结石体桩底44.5m~47.5m芯样（含注浆料颗粒）35三、案例1：中马友谊大桥现浇桩基测试珊瑚礁灰岩层压浆效果检测

44.5m~49.5m桩底取芯中，较大礁块经清洗后，明显可见灌浆料附着胶结，且礁块孔隙中有灌浆料填充。注浆料附着于礁块混凝土浆液侧向渗透情况36三、案例2：南京金茂大厦地连墙测试项目概况地连墙自平衡测试项目位于南京金茂广场，总建筑面积约26.59万m2，结构高度为285m。塔楼地上69层，裙房地上7层，地下均为5层。塔楼结构拟采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构。37三、案例2：南京金茂大厦地连墙测试项目概况地连墙墙深≥32m且进入⑤2岩层≥18m。38三、案例2：南京金茂大厦地连墙测试项目概况超高层位置地下连续墙总平面图39三、案例2：南京金茂大厦地连墙测试测试目的（1）检验墙成槽施工流程和工艺，为施工工艺参数提供依据。（2）确定墙竖向抗压极限承载力，确定核心筒基础设计依据。（3）测定墙侧抗压侧阻力以及墙端阻力，为确定工程地连墙墙

深提供依据。（4）推测地连墙长期沉降参考值。（5）根据1200mm及1000mm的结果推定抗压承载力特征值。40三、案例2：南京金茂大厦地连墙测试特种荷载箱安装矩形L形41三、案例2：南京金茂大厦地连墙测试自平衡测试过程42三、案例2：南京金茂大厦地连墙测试自平衡测试结果SQ1试墙荷载-位移曲线SQ2试墙荷载-位移曲线工况SQ1试墙SQ2试墙

数值比例数值比例墙侧阻力（kN）15799972.76%23484874.79%墙端阻力（kN）5914427.24%7915025.21%墙顶荷载（kN）217143——313998——承载力构成表43三、案例2：南京金茂大厦地连墙测试自平衡测试结果钻孔号墙厚每延米摩阻力总和kN每延米端阻力kN每延米承载力kN均值JN281.2m25169～3390713192～1419538361～4810243231.51.0m25169～3390710993～1182936162～45736409490.8m25169～339078794～946333963～4337038666.5BZ41.2m24945～3786813192～1419538137～52063451001m24945～3786810993～1182935938～4968742812.50.8m24945～378688794～946333739～4733140535JK141.2m26751