试桩及桩基承载力评价

Page 1 of 8山洞电厂试桩及桩身承载力评价摘 要 通过试验桩的全过程提取冲孔灌注桩身承载力，试验内容包括：钢筋应力计、静载、大应变、小应变;结论采用动静对比法得出建议结果，确定竖向力、水平力、抗拔力设计承载力统计特征值。关键词 试桩；钢筋计；静载；桩身承载力；桩身设计承载力统计特征值1 前言1.1 工程概况越南山洞热电厂（2110MW）工程，厂址位于越南社会主义共和国北江省山洞县境内的Dongri 煤矿附近,地处山区，道路条件差，交通不便。原场地起伏较大，山沟部分是回填土，不能满足上部结构对地基的要求，原状土层存在较多孤石, 根据初步设计阶段的岩土工程勘察报告和施工图阶段的试桩技术要求，对厂区主要建筑物的地基处理拟采用冲孔灌注桩方案。1.2、试验目的（1）确定单桩竖向、水平向和抗拔承载能力及其控制指标；(2）确定各层土的桩侧摩阻力、桩端持力层的端阻力及摩阻力；（3）确定单桩在高（低）应变动荷下与静荷载试验相关关系；(4）确定桩端进入持力层的合理深度；1.3 试验原则及试验内容1.3.1 试验原则根据试桩任务书的要求，确定此次试桩的原则为：（1） 选择适宜试桩位置，尽可能保证试桩成果有代表性；（2） 试桩区域的 3 根试桩中应有 1 根做破坏性试验或 3 倍的估算单桩承载力设计值，其余按不小于估算单桩承载力设计值的 2.0 倍加载；（3） 每个试桩区域的 3 根试桩中应有 2 根试桩做水平载荷试验；（4） 不同长度的桩各选择 2 根试桩进行桩身应力应变测试；3 根试桩均进行高应变测试，其余所有试桩和抗拔桩均进行低应变测试；1.3.2 试验内容（1）竖向静载荷试验;（2）应力应变试验;（3）水平抗力试验;（4）抗拔试验（5）动力锤击试验（6）对施工工艺进行试验2 场地岩土工程条件(略)3. 试验方案设计3.1 试验位置及试桩布置根据设计提供的灌注桩试桩技术要求，依回填土的厚度分为两个试验区（A,C）设计确定的试桩区。 3.2 试桩设计参数冲孔灌注桩试桩设计及施工参数 Page 2 of 8试验目的 桩号桩径（mm）设计承载力设计桩顶标高试验标高 主筋 螺旋箍筋 加劲筋 龄期抗压A1，A2,C1,C210500 kN 117.5 123.5 1620101001020010300181500 >28 天抗压 C3,A3 15000kN 117.5 123.5 同上 同上 同上 >28 天抗拔 B1D11500kN1950kN 123.5 同上 同上 同上 >28 天水平力C1A21000480kN 117.5123.5117.5 同上 同上 同上 >28 天注： （1）选用第三系基岩（中等风化层）作为桩端持力层。（2）灌注桩参数： 混凝土等级：C25; 钢筋：主筋（II 级） ；箍筋（I 级） ；加劲筋（II级;螺旋箍筋范围：距桩顶 1.5m 范围内间距 100mm，1.5-8.5m 范围内间距 200mm，其余范围内间距300mm。4 试桩成桩工艺4.1 冲孔灌注桩介绍及施工为保证钢筋计安装的准确性对称安放钢筋计的桩位进行了详细的钻探。(超前钻勘探资料略)施工设备：采用中国制造的 KP-1500 型冲孔桩机，最大允许成桩直径 1500mm；PM3P 型的泥浆泵，配备 12t 汽车吊一台，其他辅助设备若干。山洞电厂冲孔桩试验施工统计表试桩编号 桩身入土（m） 桩尖入岩（m） 混凝土(m3) 充盈系数A1 31.3 1 35.4 1.4A2 21.2 1 20.8 1.19A3 15.6 1 16 1.23B1 21.4 1 27.2 1.36C1 9.5 1 12.75 1.5C2 8.6 1 9.81 1.3C3 10.3 1 9.76 1.1D1 8.6 1 9.81 1.3合计 126.5 8 141.534.2 桩头的制作试桩顶部应制作桩头，桩头配置加密钢筋网 23 层，和以薄钢板圆筒做成加箍筋与桩顶混凝土浇成一体，混凝土强度等级为 C40，其尺寸及配筋按照加载设备和测试设备要求制作。5 试验检测与结果5.1 单桩竖向抗压静载试验5.1.1 试验方法本次冲孔桩的竖向抗压静力载荷试验按照中国建筑基桩检测技术规范 (JGJ 106-2003 J 256-2003)第四章所规定的标准执行。试验装置及现场情况见右照片： Page 3 of 85.1.2 单桩竖向极限承载力的确定方法1)当 Q-S 曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量达到 40mm；2)桩顶总沉降量达到 40mm 后，继续增加 2 级或 2 级以上荷载仍无陡降段。 5.1.3 桩试验结果A 组垂直静载试桩结果汇总表(曲线图略)桩号桩长（m）Q-S 曲线的第一拐点S-Lg t 曲线的第一拐点Q-S 曲线的第二拐点允许承载力（t）极限承载力(t) A1 32.3 不明显 6000 kN 10500 kN 5000 kN 10500 kNA2 22.2 4500 kN 6000 kN 10500 kN 5000 kN 10500 kNA3 16.6 6000 kN 7500 kN 15000 kN 6000 kNC 组垂直静载试验结果汇总表(曲线图略)桩号 桩长（m）Q-S 曲线的第一拐点Q-Lg t 曲线的第一拐点Q-S 曲线的第二拐点允许承载力（t）极限承载力(t) C1 10.5 4500 kN 4500 kN > 10500 kN 4500 kN > 10500 kNC2 9.6 4500 kN 6000 kN > 10500 kN 4500 kN > 10500 kNC3 11.3 不明显 不明显 9000 kN 4500 kN 9000 kN说明：C3 桩加载到 12000 kN 时达到破坏荷载，没有加载到 15000 kN ，桩长较短主要承载力为端承力，从施工和加载情况分析是桩底沉渣过厚原因。5.2 单桩竖向抗拔静载试验本次钻孔桩的竖向抗拔静载试验按照中国建筑基桩检测技术规范(JGJ 106-2003 J 256-2003)第五章所规定的标准执行。 抗拔力试验结果汇总表( 曲线图略)桩号 桩长（m）U- 曲线的第一拐点-Lg t 曲线的第一拐点U- 曲线的第二拐点允许抗拔力（t）极限抗拔力(t) B1 22.4 300 kN 450 kN 1950 kN 800 kN 1950 kND1 9.6 450 kN 750 kN > 1500 kN 750 kN > 1500 kN说明： 试验 D1 桩时荷载加至 1500 kN 桩身和钢筋都没有达到极限，因此试验 B1 桩时荷载在 1500 kN 后继续往上加，至 1950 kN 抗拔装置出现严重变形，为确保试验安全停止了试验。试验发现，由于试验桩底端嵌入岩石 1m，该试桩的极限抗拔强度将主要取决于钢筋的抗拉强度,允许抗拔力可取 750 kN。5.3 单桩水平静载试验本次钻孔桩的水平静载试验按照中国建筑基桩检测技术规范 (JGJ 106-2003 J 256-2003)第六章所规定的标准执行。 使用 2 块百分表作为读数仪表，上表和下表的间距为500mm，所有百分表均经过越南国家计量单位进行了标定。水平静载试验结果汇总表桩号桩长 H-Y0 曲线的第一拐点H-Y0/H曲线的第一拐点H-Y0/H曲线的第二拐点LgH0-LgX0 曲线的第一拐点钢筋计 H-g 突变点允许水平力（t）极限水平力(t) C1 9.6m 240 kN 240 kN 360 kN 240 kN 240 kN 200 kN >480 kNA2 22.2m 360 kN 360 kN 不明显 360 kN 360 kN 320 kN >480 kN5.4 桩身应力测试C1桩水平力 Page 4 of 85.4.1 测试原理计算公式轴力计算 Pgi k（ f02 fi2 ）式中： Pgi第 i 次测量的钢筋拉（压）力，i=1、2、3；f0初始频率；fi实测频率；k钢筋计灵敏度系数；试桩弹模应为： E= Es×16 Ag+Ec×(A-16Ag)/ A (-2)计算得：1000 试桩弹模为 3.132×104MPa，800 试桩弹模为 3.138×104MPa；* 计算桩身混凝土截面应力 h： hi · (-3) * 计算桩身截面轴力 N： Ni hi·A (-4)* 计算桩身侧摩阻力 qs： qsi (-5)qsi为每段地层 Hi 的侧摩阻力； D 为桩的直径； Ni为地层的上下界面的轴力差。钢筋计测试表格整理如下( 试验记录略)1) 垂直(水平)应力测试记录表;2) 垂直(水平)应力测试加载时间内读数计算表;3) 垂直(水平)钢筋计应力计算表;4) 垂直应力测试桩身砼应力计算表;5) 垂直应力测试桩身轴力计算表;6) 垂直应力测试桩身摩擦力计算表;7) 桩竖向抗压桩身轴力分布图;(H-Q)8) 桩身竖向抗压侧阻力分布图; (h-qs)9) 竖向抗压桩端-阻力荷载分布;(D-Q)10) 桩水平力试验桩身应力分布图; (水平 H-h-g)11) 桩身水平力-最大弯矩截面钢筋应力图; (水平 H-g)5.4.2 测线安装及测试(钢筋计安装埋设记录略) 5.4.3 竖向抗压桩桩身应力测试结果A1、A2 钢筋计抗压测试分析试验项目桩号桩长(m)加载1050T 端承力D-Q 曲线拐点主要摩擦力受力深度(m)明显转向端承载荷中风化层摩擦力发挥桩端阻力增长趋势抗压 A1 32.3 4300 kN 没有-7-10m及-30 m 下10500 kN以上 良好 很好抗压 A2 22.2 4500 kN 没有 -17m 以下 10500 kN 一般 很好说明:A1 桩在-7m 左右偏桩，经过修孔,孔径较大,此处摩擦力增长明显。C1、C2 钢筋计抗压测试分析: ( 试验记录及报告略)试验项目桩号桩长 加载1050T 端承力D-Q 曲线拐点主要摩擦力受力深度明显转向端承荷载中风化层摩擦力发挥桩端阻力增长趋势抗压 C1 9.6m 6250 kN 没有 -4m 以下良好10500 kN 以上 良好 良好抗压 C2 8.6m 6600 kN 没有 -4m 以下均匀7500 kN 一般 很好iHD1iP Page 5 of 85.4.4 单桩水平静载试验桩身应力测试结果C1 钢筋计水平测试分析:试验项目桩号 桩长加载 48T 最大拉应力明显反弯点位置H-g 第一拐点H-g 第二拐点土侧压力作用允许水平承载力水平力 C1 96m 242MP -5.7m 240 kN 不明显 良好 200 kN A2 钢筋计水平测试分析: ( 试验记录及报告略)试验项目 桩号 加载 48T 最大拉应力 明显反弯点 位置 H-g 第一拐点 H-g 第二拐点 土侧压力作 用 允许水平承 载力水平力 A2 30MP -17m 360 kN 不明显 良好 320 kN5.5 桩的动力测试A、小应变（PIT）检验按照 ASTM D5882-96(Standard Test Method for Pile Integrity Testing) 中之规定，使用 PITWAP 软件进行数据采集及分析处理。对各试验桩进行了桩身完整性的检测，以判断施工质量是否满足试验要求 ,其结果全部符合要求， （小应变（PIT）检验结果汇总表及检验报告略）B、大应变（PDA）检测按照