1、 工程试桩检测方案工程试桩检测方案 工程名称：莫桑比克马普托大桥及连接线工程 二一四二一四年年三三月月 试桩检测方案 目目录录1、概述.11.1 工程概况.11.2 试验目的.11.4 试验依据.12、地质情况.12.1 地质柱状图（见附录 1）.12.2 承载力计算（见附录 2）.13、自平衡试桩法.13.1 方法起源.13.2 试验原理.23.3 测试仪器设备.33.4 试桩施工要求.53.5 试桩试验准备.83.6 试验程序.93.7 试验数据的分析、整理.103.8 荷载箱位置布置图.124、进度安排与报告提供的内容.134.1 进度安排.134.2 报告提供的内容.135、项目组试验2、人员组成.146、工程桩试验后的注浆措施.157、附录.167.1 地质柱状图.167.2 承载力计算.187.3 工作流程.19 试桩检测方案 1、概述、概述1.1 工程概况 本项目是莫桑比克首都马普托市跨越马普托湾的第一跨海大桥。S13 号墩采用 D150cm钻孔灌注桩基础。为了保证施工的顺利进行和结构的安全可靠，提供桩基础设计和施工实施科学的依据，决定采用自平衡法静载对其进行试桩检测，试桩主要参数见表 1.1。表 1.1-1 试桩参数表 桩号桩顶标高桩径桩位(m)(m)桩长(m)设计单桩反力(kN)预估加载值(kN)备注 试桩 1S13-31.5-0.47555822620613 1.23、 试验目的(1).确定单桩竖向抗压极限承载力；(2).确定桩侧分层摩阻力。1.4 试验依据（1）公路桥涵施工技术规范（JTG TF50-2011）（2）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）（3）基桩静载试验自平衡法（JT/T 738-2009）（4）地质资料及相关的设计资料2、地质情况、地质情况2.1 地质柱状图（见附录 1）2.2 承载力计算（见附录 2）3、自平衡试桩法、自平衡试桩法3.1 方法起源美国学者 Osterberg 于 80 年代首先提出了自平衡测试法，并于 80 年代中期开展了桩承载力自平衡试验方法的研究，首先在桥梁钢桩中成功应用，后来逐渐推广至各种桩型。试4、桩检测方案 在我国，东南大学土木工程学院在理论研究的基础上，首先于 1996 年开始对该法的关键设备荷载箱和位移量测、数据采集处理系统进行了研究开发，经多次专家鉴定后，1999年 6 月制订了江苏省地方标准，2009 年 1 月国家交通运输部发布了基桩静载试验自平衡法行业标准。目前该法在 30 省市广泛 应用于房屋建筑和桥梁桩基检测中。3.2 试验原理基桩自平衡法主要装置是一种特制的荷载箱，它与钢筋笼相接置于桩身下部。试验时，从桩顶通过输压管对荷载箱内腔施加压力，箱盖与箱底被推开，从而调动桩周土的摩阻力与端阻力，直至破坏。将桩侧土摩阻力与桩底土阻力叠加而得到单桩抗压承载力。如图 3.1所示。根5、据向上 Q-s、s-lgt 和 s-lgQ 等曲线确定桩承载力及各层土摩擦力。计算机采 频率仪 钢筋计导线P P荷载箱a)荷载-位移量测系统b)桩身应力量测系统图 3.2-1 桩承载力自平衡法试验示意图与传统的静载试验（检测）方法（堆载法和锚桩法）相比，自平衡法具有以下特点：1、省力：没有堆载，也不要笨重的反力架，检测十分简单、方便、安全、无污染。2、省时：土体稳定即可测试，并可多根桩同时测试，大大节省试验（检测）时间。3、不受场地条件和加载吨位限制：每桩只需一台高压油泵、一台数据采集仪，检测设备体积小、重量轻，任何场地（基坑、山上、地下、水中）都可。目前最大加载值已达到 240000kN（湖6、南赤石大桥）。基桩自平衡试验开始后,荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向往上、往下传递。假设基桩受 试桩检测方案 荷后,桩身结构完好(无破损,混凝土无离析、断裂现象),则在各级荷载作用下混凝土产生的应变量等于钢筋产生的应变量,通过量测预先埋置在桩体内的钢筋应变计,可以实测到各钢筋应变计在每级荷载作用下所得的应力应变关系,可以推出相应桩截面的应力应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求的。由此便可求得在各级荷载作用下各桩截 面的桩身轴力及轴力、摩阻力随荷载和深度变化的传递规律。3.3 测试仪器设备3.3.1 加载设备（1）每根试桩采用二个环形荷载箱专利产品，如图 3.3.1 所示。荷载箱的加载能7、力及埋设位置根据地质资料确定，其加载值的率定曲线由计量部门标定。本工程所用的荷载箱参数见表 3.3.1。图 3.3.1-1 荷载箱（2）高压油泵：最大加压值为 60MPa，加压精度为每小格 0.5MPa，其压力表亦由计量部门标定。3.3.2 位移量测装置（1）电子位移传感器量程 50mm（可调），测试时每根桩使用 6 只，通过磁性表座固定在基准钢梁上，如图3.3.2-1 所示，用于量测桩身荷载箱处的向上位移，桩身荷载箱处的向下位移以及桩顶向上位移。由计量部门标定。试桩检测方案 图 3.3.2-1 电子位移传感器 图 3.3.2-2 位移线缆及卡头（2）电动位移线缆及卡头，每根桩使用 4 套，如8、图 3.3.2-2 所示。（3）电脑及数据自动采集仪一套（图 3.3.2-3）。图 3.3.2-3笔记本电脑及数据采集仪3.3.3 应力量测装置桩身轴力用弦式应变计量测，如图 3.3.3-1，在桩身岩土层分界面处平均布置 4 个，如图 3.3.3-2 所示，布置截面位置应以附近地质钻孔详勘报告为依据，具体位置详见图 3.8-1。本工程共使用 36 只应变计。试桩检测方案 图 3.3.3-1 JMZX-215 弦式数码应变计3.3.4本项目检测所需仪器设图 3.3.3-2应变计布置示意图备 表 3.3.4-1 本项目检测所需仪器设备一览表 序号设备名称型号单位数量 1HZX1-HZX荷载箱2套29、 2JMZX-弦式数码应变计215只36 3高压油泵OVM台2 4电子位移传感器WDL只12 5dy-位移应变采集仪20 x台2 6电子传感线dy米100 7电缆线dy米200 8笔记本电脑IBM台2 9发电机、配电柜（施工单位提供）自制个1 3.4 试桩施工要求试桩严格满足设计院要求外，应注意以下几点：1 绑扎和焊接钢筋笼，由施工单位负责，测试单位配合，声测管的接长连接用套管接头或套丝接头。当采用套管接头时，所使用套管的内径与声测管的外径要匹配，避免声测管在接头处产生错台现象，若采用套丝接头，丝扣要有一定的长度，连接牢固。接长的声测管要与钢筋笼焊接(或捆绑牢固)成整体，且管壁及接头无孔洞，确10、保管路不渗入泥浆。声测管一端与荷载箱的顶底板焊牢，且不渗灰浆，声测管的另一端应高出地面(或工作平面)400mm，声测管顶部用 100mm 100mm 厚 3mm 的铁板或其它方式密封。2 上节钢筋笼与荷载箱上顶板焊接（所有主筋焊接，），保证钢筋笼与荷载箱在同一水平线上，再焊喇叭筋，喇叭筋上端与主筋，下端与内圆边缘焊，保证荷载箱水平度小于 5；试桩检测方案 然后荷载箱下底板与下节钢筋笼连接，焊接下喇叭筋。荷载箱上、下 3 米范围内的箍筋间距加密为 10cm。必须保证钢筋笼与荷载箱基本在同一轴线上，焊点保证质量，确保在钢筋笼与荷载箱起吊时不脱离。见图 3.4-1,焊接工艺要求见图 3.4-2 。图11、 3.4-1 荷载箱与钢筋笼连接 试桩检测方案 南京东大自平衡桩基检测有限公司 焊缝施工桩底标高自然地面标高检测管检测管检测管检测管加强筋 加强箍加强箍 喇叭筋加强筋加强筋型号、数量同主筋 喇叭筋型号同主筋,数量为主筋一半主筋图3.4-2 荷载箱与钢筋笼连接详图3 钢筋笼下放见图 3.4-3 a）下放第一节钢筋笼b）下放第 n 节钢筋笼 c）下放导管d）浇筑混凝土图 3.4-3钢筋笼下放示意图 试桩检测方案 4 试桩混凝土标高同工程桩，导管通过荷载箱到达桩端浇捣混凝土，当混凝土接近荷当混凝土接近荷载箱时，拔导管速度应放慢，当荷载箱上部混凝土大于载箱时，拔导管速度应放慢，当荷载箱上部混凝土大于 12、2.5m 时导管底端方可拔过荷载箱时导管底端方可拔过荷载箱，浇混凝土至设计桩顶；荷载箱下部混凝土坍落度宜大于大于 200mm，便于混凝土在荷载箱处上 翻。5 埋完荷载箱，保护油管及钢管封头（用钢板焊，防止水泥浆漏入）。6 灌注混凝土时，要求制作一定量的混凝土试块，待测试时做混凝土强度试验。3.5 试桩试验准备1 检查荷载箱是否正常工作，仪器初调；2 布置基准梁。基准梁、基准桩及防风棚由施工单位负责搭设。基准桩采用 I32 工字钢打入土中不少于 1m。基准梁一端与基准桩铰接，另一端与基准桩焊接，本次试验基准梁长度为9.0m（暂定），采用 I32 工字钢。具体见图 3.5-1 图 3.5-1 基准13、梁、基准桩示意图3 下放位移丝，架设位移量测系统如图 3.5-2 所示。试桩检测方案 025-51816151 13801598300 图 3.5-2 位移丝架设图 3.6 试验程序3.6.1 加、卸载分级 （1）加载分级：每级加载值为预估极限承载力的 1/15。第一级按两倍荷载分级加载。（2）卸载分级：卸载分 5 级进行。3.6.2 观测程序 加载量测、卸载量测、稳定标准、抗压终止加载条件等按基桩静载试验自平衡法行业标准 JT/T 7382009 执行。a)加载量测：每级加载后在第 1h 内应在 5、15、30、45、60min 测读一次，以后每 隔 30min 测读一次。电子位移传感器连接14、到电脑，直接由电脑控制测读，同时在电脑屏幕上显示 Q-s 曲线、slgt 曲线和 slgQ 曲线。b)卸载量测：每级荷载卸载后，应观测桩顶的回弹量，观测办法与加载相同。卸载到零后，至少在 2h 内每 30min 观测一次。c)稳定标准：d)每级加载下沉量，在最后 30min 不大于 0.1mm 时即可认为稳定。e)终止加载条件：位移量大于或等于 40mm，本级荷载的位移量大于或等于前一级荷载的位移量的 试桩检测方案 5 倍时，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载。总位移量大于或等于 40mm，本级荷载加上后 24h 未达稳定，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载。总15、位移量小于 40mm ，但荷载已达到设计要求加载极限，加载即可终止，取此最大加载值荷载为极限荷载。3.7 试验数据的分析、整理3.7.1 基桩轴向应力测试为了测定桩身轴向力 PZ与钢筋应力计所受力 Pi的关系，假定距荷载箱位置最近的断面为标准断面，通过标定断面实测桩身应力应变关系，便可计算其它量测断面的桩身轴向力 PZ值。由于标定断面距荷载箱位置较近，因此标定断面上的桩身轴向力近似等于荷载箱处荷载 Q。据此便可计算出标定断面处钢筋应力计所受的压应力g，同时通过应变采集仪也能实测到钢筋应力计在荷载作用下的压应力g。3.7.2单桩极限承载力判断标准根据基桩静载试验自平衡法行业标准(JT/T 73816、2009)，试桩竖向抗压极限承载力为：Qu=usQW+Qux式中，Qu单桩竖向抗压极限承载力；Qus荷载箱上部桩的极限加载值；Qux荷载箱下部桩的极限加载值；W荷载箱上部桩有效自重；荷载箱上部桩侧阻力修正系数。实测荷载箱向上（Q+s+）、向下（Qs）两条曲线，根据位移协调原则，转换成传统桩顶 Qs 曲线，如下图所示，根据公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000），判断试桩极限承载力。试桩检测方案 图 3.7.2-1 转换示意图3.7.3 数据分析整理内容a)各试桩的 PS 曲线的实测数据及加载、卸载曲线，分析桩弹性压缩及岩土塑性变形；b)提供桩端阻力与位移关系曲线、各土层桩侧摩阻力与位移关17、系曲线；c)各试桩桩侧分层摩阻力和桩尖阻力的分析推荐意见，并提供各桩轴向力沿桩身分布曲线。d)各试桩的垂直承载力。PP S+S S 0 S 0 传统静载曲线 试桩检测方案 3.8 荷载箱位置 布置图 图 3.8-1 试桩荷载箱位置图 试桩检测方案 4、进度安排、进度安排与与报告提供的内容报告提供的内容4.1 进度安排试验进度安排如下：1 任务确定后，3 天完成荷载箱生产。2 荷载箱与钢筋笼焊接 2 天。3 检测间隙时间：a)成桩后 14 天进行超声波检测b)15 天后开始荷载箱测试4 荷载箱测试时间为 2 天左右。5 单次检测工作完成后，3 个工作日内提供初步报告。6 检测工作全部完成后，1018、 个工作日内提供最终报告。4.2 报告提供的内容1 绘制 P-S 曲线、S1gT 曲线、S1gP 曲线，并提供相应的数据表格，提供加载、卸载曲线及实测数据表。2 提供试桩的桩身轴向应力分布曲线及桩侧分层摩阻力的实测资料及分析推荐意见。3 提供试桩的垂直极限承载力推荐值。4 验证桩基的施工工艺。5 提供试桩工程总报告，综合分析试验成果并提供桩基试验的结论性意见。试桩检测方案 5、项目组试验人员组成姓名职务性别职称从事专业所在单位本项目中职务 龚维明 男教授岩土工程项目总负责 薛国亚 男副教授岩土工程质量负责 戴国亮 男副教授岩土工程现场技术负责 史晓东 男助工岩土工程现场负责 徐 徐 男技术员岩19、土工程现场测试 徐福建 男助工岩土工程现场测试 试桩检测方案 6 、工程桩试验后的注浆措施、工程桩试验后的注浆措施本次试桩在试验后仍作为工程桩使用，试验后施工单位需对荷载箱处进行压浆处理。由于测试过程中沿荷载箱底板顶面处会产生缝隙，为确保测试后桩的承载力不受影响，保证桩身混凝土的连续性和完整性，必须对荷载箱处的缝隙进行压浆处理，措施如下：6.1 通过声测管对荷载箱缝隙进行压水清洗，从一管中压入清水，待另一管中流出的污水变成清水时，开始对荷载箱内的缝隙进行压浆；6.2 压入的水泥浆水灰比为 0.60.5，并掺入 7%的膨胀剂和 1%的减水剂，水泥标号为425；6.3 压浆量以从一根声测管压入另一20、根声测管冒出新鲜水泥浆为准。然后封闭管头采用压力注浆，压力1.5MPa，压浆水泥量一般大于荷载箱位移量所形成体积的 4 倍。压浆浆液配合比应在试验室进行强度试验，其强度应不低于桩身混凝土强度。现场实际操作根据试验结果进行。图 6-1 荷载箱底部压浆处理效果图 试桩检测方案 7、附录附录7.1 地质柱状图 试桩检测方案 试桩试桩 1 地质钻孔柱状图地质钻孔柱状图 试桩检测方案 7.2 承载力计算计算依据：公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）极限承载力估算表表 7.2-1试桩 1 极限承载力估算表试桩 1（2.5mqik(kPa层名)）层厚 li（m）qikli（kN/m）粉质粘21、土300.927 淤泥201.326 细砂166.4102.4 淤泥209.96199.2 细砂岩8032.642611.2 淤泥质砂岩1003.8380 553345.8 uqik li3.1416 1.5 3345.8=15766.8kN qr=m0fa0+k22(h-3)0.7 0.72（500+6 10 37）=1371kPa 3.1416 0.752Apqr 1371=2423kN uqikli+2*Apqr20613kN 试桩检测方案 7.3 工作流程表 7.3-1 试桩工作流程表序号序号试桩进度试桩进度试桩工作内容试桩工作内容完成时间完成时间 (1)钢筋笼制作(2)荷载箱与钢筋笼22、焊接(3)声测管及注浆管安装(4)1安装准备管线绑扎清孔前完成 (1)荷载箱位置主筋切割(2)管路对接安装(3)2吊装管路绑扎、标识与下方钢筋笼同步 (1)混凝土试块制作(2)监督荷载箱位置 53灌注成桩米范围内的慢速灌注混凝土浇注 (1)完成声测(2)电源等试验条件准备(3)基准梁安装(4)试验帐篷搭设(5)下放位移测量装置(6)4试验准备试验设备安装、调试成桩后第 14 天 (1)5开始试验实施加载成桩后第 15 天 荷载箱处6注浆(1)调配浆液(2)清洗管路并注浆试验完成后 试桩检测方案 表 7.3-2 试桩实施要求表序号序号工作内容工作内容技术要求技术要求 制作钢筋笼时，从荷载箱位置计23、算，将钢筋笼分割为上、下部分。上部钢筋笼的下端面距离荷载箱分离面位置 3CM。下部钢筋笼的上端面与荷载箱下板齐平。荷载箱与钢筋笼的主轴垂直度误差不超过 0.3%。1荷载箱与钢筋笼焊接荷载箱与上部钢筋笼主筋用加强筋牢固焊接。喇叭筋焊接按照图纸完成。2喇叭筋焊接喇叭筋与荷载箱内孔焊接时，不可将喇叭筋端面伸出孔内。制作钢筋笼时，荷载箱上、下各 2 米处，箍筋密度应该加密一倍。3钢筋笼加强其它加强方法，按照图纸及现场技术人员要求完成。分两阶段完成：在每节钢筋笼上分别安装、绑定声测管，并在荷载箱位置进行过渡；下放钢筋笼时，与每节钢筋笼同步对接，完4声测管安装成声测管的安装。管线(声测管、高压油管、应力计线缆)在钢筋笼下放过程中，每隔 25管线的绑扎米进行一次绑扎，高压油管和应力计线缆应保证平直。埋设完成后，对液压油管进行保护，放置在孔口合适的位置。声测管管口用 5mm6管路的密封和保护钢板封闭。灌注水下混凝土时，制作一定量的混凝土试块，在试验前进行试块强度和弹性模量试验。灌注至荷载箱以下 2 米时，应适当减慢灌注流量和导管提升速度，待灌注至荷载箱上 27灌注成桩米时方可恢复正常灌注速度。试验前需先完成超声波桩身完整性检测。对混凝土试块进行试压，并出具试块报告。基准梁安装、帐篷搭等按要求进行。8试验加载前准备工作试桩周边场地进行平整。