某大型抗浮桩承载力实验方案

某大型抗浮桩承载力实验方案 目录 一、工程概况 1 二、试验目的与要求 1 三、试验依据与标准 1 四、试验方法概述 1 五、试验方法 4 六、试验人员及安排： 6 七、试桩施工与配合工作要点 6 八、技术措施 9 九、试验费用报价 9 抗浮桩承载力实验方案 一、 工程概况 ***项目位于***市***区，***市博物馆旁，为超高层建筑群，由于裙房面积较大、地下水位较高，地下车库存在较大浮力，裙楼部分设抗浮桩保证车库的安全与正常使用。为了确定单桩抗拔承载力能否满足设计要求，受***有限公司委托，我中心拟承担该项目的单桩抗拔静载荷试验。 试桩资料统计表表1 试桩编号 ZHB1 ZHB2 桩径（mm） 1000 1000 桩长（m） 入岩不小于3000mm且总长不小于4500mm 入岩不小于5500mm 单桩承载力(kN) 1200 2700 最大试验荷载(kN) ≥2400 ≥5400 荷载箱埋设位置 桩端 桩端 荷载分级 预定加载值/10级 二、 试验目的与要求 受***有限公司委托，对场地范围内裙楼抗浮桩位置，按照设计与规范要求进行工程桩原位载荷试验。试验内容为竖向抗拔承载力试验。 三、 试验依据与标准 1) 委托方提供的设计文件等相关技术资料 2) 《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）； 3) 《基桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-2015）； 4) 《建筑地基基础设计规范》（GBJ50007-2011）； 5) 《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008） 6) 《高层建筑岩土工程勘察规范》（JGJ72-2004） 7) 《岩土工程勘察报告》 四、 试验方法概述 一） 自平衡技术试桩法 自平衡试桩技术，其检测原理是将一种特制的加载装置—荷载箱，在混凝土浇注之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置（具体位置根据试验的不同目的而定），将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置从桩体引到地面，然后灌注成桩。由加压泵在地面向荷载结构箱加压加载，荷载箱产生上下两个方向的力，并传递到桩身。由于桩体及桩周岩土体侧阻自成反力，我们将得到相当于两个静载试验的数据：荷载箱以上部分，我们获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数；荷载箱以下部分，我们获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数．通过对加载力与这些参数（位移等）之间关系的计算和分析，我们不仅可以获得桩基承载力，当桩身预埋一定的应力、应变测试元件后，还可以获得每层岩土体的极限侧阻力参数、桩极限端阻力等一系列桩基工程设计数据。此原理试桩被国内业界称为自平衡法试桩。这种方法可以用于为设计提供数据依据，也可用于工程桩承载力的检验。 该方法的优点在于：①.工期短:荷载箱埋设后待混凝土达到一定（70%左右）强度，且土体稳定（砂类土10天，粉土和粘性土15天）后即可测试，一般15天就足够了。②.材料省:试桩完全按工程桩制作，桩顶无需特殊处理，也不需露出地面，对于有地下室的桩基础，与其它试桩法相比，桩长减小很多，因而节省材料，降低试桩本身的造价。③.场地小:由于无需笨重的反力架和大量的“堆载”，加载只需几台高压油泵，安全可靠，且占用场地极小，不受场地条件的限制。测试时只要能保证在试桩周围10米内无较大的震动，施工可照常进行。④.充分发掘基桩承载力潜力:自平衡试桩法由于其加载方式、完善的测量体系，通过对加载力与这些测量参数（位移等）之间关系的计算和分析，不仅可以获得桩基承载力,而且可以获得每两个断面间土层的侧阻系数、桩的侧阻、桩端承力等一系列数据，供设计人员使用。⑤.试验桩经过处理，可作为工程桩使用；⑥.对于本工程而言，同时要求做竖向抗压与竖向抗拔试验，若采用自平衡法测试，则我们通过一根桩的试验，合理设计后，便可同时等到竖向抗压、竖向抗拔承载力。这不但节约了造价（无论是实物还是测试）而且很大程度上缩短了工期。⑦.只在成桩过程中，与施工单位合作交叉作业，设备预埋以后，达到试验条件，试验过程可随即进行，且可以遍地开花。 自平衡试桩技术，在我国桩基工程专家史佩栋教授的《桩基工程手册》中，将其归类为‘大吨位及困难条件下的静载试桩技术’。在山区岩石地基的桩基几乎都是大吨位无疑，而工程量大、工期紧无论对于哪家单位来讲都属困难条件了。此虽为题外话，但意在说明这种方法更适合本项目特点、更适合本项目应用。 考虑到本方法在国内尚属新技术，无论是业主、相关管理人员、施工各单位技术人员，可能对于试验本身不甚了解，故现将试验工期等重点事项结合试验流程呈现如下： 自平衡方法试桩，由于预埋件需要结合单桩桩径、试验吨位等具体条件制作，必须预留设备制作、运输时间。 合同签订后，立即着手加工制作荷载箱，力争在现场第一批桩挖到设计持力层前，分批运至场地，开始准备安装。 荷载箱运至现场后，在钢筋工绑扎钢筋笼期间，将荷载箱与钢筋笼可靠焊接，此时需要与施工单位的钢筋班组协调工作。工期较正常单桩钢筋笼制作一般不超过1个工作日。 钢筋笼绑扎完毕后，吊装下笼、浇注混凝土随即进行。 填芯浇筑完毕后，静置10~15天，同期养护试块（试桩专留用2组），运至我中心试验室，抗压强度达到设计强度75%，开始进行现场试验。 现场试验，通常按试验设备安装、加（卸）试验、撤出转点三项综合计算，单桩试验时间为3天。 静置一段时间，批量后注浆补强，以保障试验桩作为工程桩的正常使用。 对于桩的竖向抗拔载荷试验，需要说明的是：由于自平衡法试桩测试的承载力，其破坏模式是桩周土体剪切破坏，是工程桩的实际使用破坏模式中的一种（另一种是由桩身强度控制，亦即桩身被拉断），但由于本工程场地、工期等因素，所有试桩采用自平衡法进行。两种方法不尽相同。 1、常规竖向抗拔试验法（顶拔） 单桩竖向抗拔静载试验设备主要由主梁、次梁、反力桩或反力支墩等反力装置，千斤顶、油泵等加载装置，压力表、压力传感器或荷重传感器等荷载测量装置，百分表或位移传感器等位移测量装置组成。这里主要介绍反力装置。抗拔试验的反力装置通常采用反力桩或工程桩作为反力支座，若基岩出露面浅也可以采用岩石地基提供支座反力。反力架系统不得小于1.2倍的安全系数。加载装置采用油压千斤顶，对于大直径、高承载力的灌注桩，我们通常采用两个千斤顶分别放在反力桩或支墩的上面、主梁的下面，千斤顶顶主梁，如图2所示，通过抬的形式对试桩施加上拔荷载。两个千斤顶吨位选择要合适，避免“大称称小物”，千斤顶型号、规格必须相同且保证同步并联工作。 2、自平衡技术试桩法（底托） 由图1、3可以看出，若荷载箱放置在抗拔桩底，则上半段托桩的受力与桩身抗拔受力状态比较接近。尽管根据清华大学李广信教授研究成果，二者略有差异，存在比例关系，但是我们可以通过场地内的对比试验，找出比例关系，从而对试验数据加以充分利用，从而达到一举两得的目的。 原则上，荷载箱的位置需根据测试目的与岩土性状、桩长及施工工艺等因素综合计算确定，其位置自然也就不拘一格，岩石地基中常见的埋设位置如下图（图3）；而此时，只要我们将荷载箱位置精心设计摆放合理，便可以同时进行单桩竖向抗压与抗拔静载试验了。 对于本场地采用自平衡技术试桩，其荷载箱全部摆放在桩底。 五、 试验方法 1. 检测数量 根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106－2014第3.3.1条及3.3.4条，为设计提供依据的试验桩检测应依据设计确定的基桩受力状态，采用相应的静载试验方法确定单桩极限承载力，检测数量应满足设计要求，检测数量不应少于同一条件下桩基分项工程总桩数的1%，且在同一条件下不应少于3根。先进行桩身完整性检测，后进行承载力检测。甲方需明确抽样方式及抽样位置。 2. 加载方法 如原理所述：以流体为加载介质，向埋设于桩基内一定深度位置的荷载箱中加压，从而对荷载箱上下两部分接触面同时施加载荷。 l 为保证试验数据和试验结论的可比性，加载具体方法（包括加载级别、加载时间、稳定状态判断条件、停止加载条件以及卸载步骤等）应符合相关试验规范的规定。 l 试验时，采用通莫试验监控系统，对各种试验参数同步进行如实记录。 l 试验出现意外情况时，应及时与设计单位和委托单位进行沟通，以保证试验相关各方对意外情况的同等的知情权，并就试验的以后进程达成共识。 3. 试验加/卸载方法 根据国内规范和相关设计要求，采用慢速载荷维持法进行加载。(考虑到本次项目的情况,我们采用再加倍分级加载) l 加载：分20级加载，每级加载为预估极限承载力的1/20,首级取分级荷载的2倍 l 卸载：分5级卸载，每级卸载为加载级别的4倍 l 加载数据记录：每级加载后在第1h内观察第5、15、30、45、60min的位移值，以后每隔30min观察一次，以判断稳定状态。同时电脑监控系统自动同步进行位移记录。 l 卸载数据记录：每级卸载后，每隔15min记录一次残余沉降。卸载至零后3h记录一次数据。 l 终止加载条件： （1）总位移量大于或等于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。 （2）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。 （3）已达到极限加载值。 3.单桩竖向抗压极限承载力的确定 实测得到荷载箱上段桩的极限承载力Q和荷载箱下段桩的极限承载力Q，按照《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-2009）中的承载力计算公式得到单桩竖向抗压极限承载力： Qu=+Q公式（1） 式中： Qu：单桩竖向抗压极限承载力（kN）； Q：荷载箱上段桩的实测极限承载力（kN）； Q：荷载箱下段桩的实测极限承载力（kN）； W：荷载箱上段桩的自重； g：荷载箱上段桩侧阻力修正系数，对于粘土、粉土g取0.8，对于砂土取0.7。 六、 试验人员及安排： 本次试验，我中心拟派以下人员参加，在项目实施过程中负责以下工作： 试验现场及过程人员及安排一览表6.1 序号 姓名 技术职称 专业方向 工作内容 备注 1 *** 教授级高级工程师 土木工程 总指挥 *** 2 *** 高级工程师 土木工程 常务副总指挥 *** 3 *** 工程师 结构工程 技术负责 *** 4 *** 工学博士 岩土工程 现场负责、报告编写 *** 5 *** 工程师 地质工程 现场测试及完整性测试 *** 6 *** 工程师 岩土工程硕士 现场测试 *** 7 *** 工程师 建筑工程 设备安装、调试、试验 *** 备注 由于静载荷试验比较特殊，历时时间长，期间需24小时专人测读数据，考虑到人员疲惫更换等原因，可能现场随机会有所调整。 七、 试桩施工与配合工作要点 一．自平衡试桩 试桩工作流程图如下表： 1) 前期准备 考虑到自平衡试桩需要预先有针对性的加载装置（荷载箱）,必须比正常的试桩至少提前二周进行各项技术资料的确认，以按时开始荷载箱的定制。这些技术资料包括：试桩要求、钻孔柱状图、钢筋笼配筋图、地质报告等。 凡是选择进行桩的竖向抗压静载试验及竖向抗拔静载试验的桩，在开挖到位以后应先暂时放置至荷载箱进场后再进行各试验元器件的安装、焊接等工作。 2) 现场配合工作 a)预浇混凝土： 荷载箱进场后，首先预浇少量混凝土，混凝土强度不得低于桩身混凝土设计强度。 i) 将荷载箱底面朝上，倒置于平整地面上，注意下口需用水泥纸铺住，以防止灌注时水泥浆直接黏结在地面； ii) 将混凝土料浇注入荷载箱底面的凹槽后，用振动棒充分捣实；混凝土强度需不得低于C35标准； iii) 浇注完毕后15小时内，不得移动荷载箱体。 b)荷载箱与钢筋笼焊接 i) 将灌注好的荷载箱用吊车或塔吊侧吊，将吊起后的荷载箱与钢筋笼进行