基于法国规范的桩基静载试验方法及应用.pdf

科学技术创新 2023.24基于法国规范的桩基静载试验方法及应用王福刚（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安）本文以塞内加尔达喀尔快速公交（BRT）工程项目Case-Bi 桥为例，对桥梁桩基静载试验的工程实例进行了详细介绍，讨论了方案编制过程中所作的前期准备、试验桩基的选取、试验参数的确定、试验桩和反力桩的计算、反力系统、试验实施步骤和注意事项等工作内容。1工程概况OACase-Bi 桥中心里程为 PK5+877.767，跨越Case-bi 环形交叉口，交角 90，桥梁长度 107.2 m，16+324.5+16 m钢混组合连续梁，共有桩基 96 根。2地质工程概况桥址区地形平坦、开阔，地面高程介于 16.116.5m。无不良地质风险。地表分布薄层回填土，其下主要为细砂，湿饱和，中密密实。3桩基轴向静载试验3.1试验目的桩基静载试验为了验证桩基础，根据以下程序，观察估计的允许变形。根据加载和测量位移，测试单桩承载力以及荷载与位移的关系。3.2试验方法桩 基 试 验 主 要 依 据 法 国 1999 年 12 月 NFP94-150-1 标准执行1。也就是桩基静止试验，通过平台和徐变，在桩顶荷载增量 Q=0.2Qmax 逐渐增加直至Qmax。根据地质情况设计确定了桩基设计承载力，并计算了最大破坏荷载，根据设计荷载确定了桩基试验荷载。在不断加载阶段，观测桩顶位移值，直至最大荷载。就像规范 3.2.1 中描述的，主要是在桩基加载时桩头的位移，获得荷载和变形曲线，如图 1 所示。图 1桩基荷载和位移曲线这里的说明要非常注意，试验的目的是为了验证已施工的桩基。试验绝对不能达到断裂时的承载力。根据法国规范 NF P94-150-1 或类似规范，为了验证砂岩的承载能力，先前的轴向静载试验要达到使桩基破坏，且为独立桩而不是群桩基础的一部份，每座高架桥至少进行一次静载试验；如果一座桥梁有不同地质，每种地质都要做一次试验。另一方面 NF P94-150-1 规范中明确指出检验试验是在施工过程中实施。根据 NF P94-150-1 规范中的试验程序，要求检验试验的桩基是桥梁桩基的组成部分。最大的轴向压应力值根据桩基达到的设计荷载 QELS确定。对于这种情况，试验桩的选择符合以下要求：（1）设计参数的了解，进行钻探不同地方钻探和土工试验，做其他试验是没有必要的。（2）依据 NFP94-150-1 规范中 6.2.2 中规定，业主、专家组和承包商共同确定能够在群桩中的一根桩进行检验试验。（3）这摘要：介绍了基于法国规范的桥梁桩基静载试验方案的编制及应用，根据加载和测量位移，测试单桩承载力以及荷载与位移的关系。关键词：法国规范；桩基静载试验；承载能力；试验桩；反力桩；反力系统中图分类号院U443.15文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤24-0132-04作者简介：王福刚（1988-），男，本科，工程师，研究方向：桥梁结构设计。132-2023.24 科学技术创新个允许保留试验桩的试验方法。也就是桥梁的一个桩基在使用前进行试验，桩基试验荷载绝对不能超过 Qe。4试验桩的参数试验桩长27 m，直径 1.2 m。抗拔桩长18 m，直径 1.2 m。5试验桩的计算参数5.1QELS的计算根据计算，试验桩有关的主要设计数据为：ELS Quasi Permanent 状态计算最大桩顶力：3 714KN；试验桩顶最大作用力 Qe=1.3QELS=1.33714=4 828KN；试验桩顶最大竖向位移：20 mm；试验桩两侧 3.6 m 施工锚固桩作为反力装置时的最大容许受拉荷载为 3 010 KN。5.2反力桩的验证5.2.1桩顶拉力静载试验桩桩顶压力为 4 828 KN。两个对称的反力桩共同承担拉力，每个桩的拉力为 4828/2=2 414KN，验证桩基的拉力。5.2.2结构受力分析计算反力桩采用 CCTG62 分册第五章中的计算理论2，桩长计算结果如下：Qtc=0.7Qsu=0.74870=3 409 KNQmin（ELS Quasi Permanent）=Qtc/1.1=3409/1.1=3 099 KN3 010 KN反力桩桩长能够满足要求。5.2.3锚固桩的验证5.2.3.1反力桩材料特性3Bton:fc28=27.0 Mpa,Acier:fe=500 Mpa,Bton arme=25 kN/m3.Selon larticle A 3.1.du chapitre 5 du fascicule 62CCTG,dans la formule,lors de fclim=25Mpa，fcj=fc28=27MPa，k1=1.2，k2=1.0，on obtientfc=20Mpa5.2.3.2反力桩钢筋（1）Hypoth ses:Bton:fc28=20.0(MPa)Acier:fe=500.0(MPa)Fissuration prejudiciablePrise en compte des dispositions sismiquesCalcul suivant BAEL 91 mod.99（2）Section:D=120.0(cm)d=10.0(cm)（3）Forces:Etat Limite Ultime(fondamental)0.00(kN)Etat Limite de Service3010.00(kN)Etat Limite Ultime(Accidentel)0.00(kN)（4）Rsultats:Acier:Section thoriqueAs=120.4(cm2)Section minimumAs min=40.7(cm2)Section maximumAs max=282.7(cm2)thorique=1.60(%)minimummin=0.36(%)maximummax=2.50(%)Analyse par Cas:Cas ELS N=3010.00(kN)Contrainte de lacier:s=250.0(MPa)Contrainte limite de lacier:s lim=250.0(MPa)锚 固 桩 配 筋：A=26HA25=127.6cm2As=120.4(cm2)OK6试验准备工作及试验步骤6.1接桩将桩头混凝土凿除，至露出新鲜的混凝土面，用全站仪测出桩的中心位置，并以此点为中心，接桩 1.4 m。为使所接桩头与桩身良好地连接和过度，采用直径 1.6m的圆形模板，与桩身同标号 RN27 混凝土浇筑。浇筑su0Q()4 870 KNDsQ z dzcjc28climc12inf(f,f,f)f=k k133-科学技术创新 2023.24前，在桩的周围垫 5 cm 的泡沫板使接桩的底部与地面分离，以避免地基对所接桩头的承载作用而影响桩的试验精度。6.2反力系统反力系统由 2 个反力桩、1 个加载横梁长 8 m 以及横梁与桩的连接系统构成，在开始试验前，保证系统的平稳。通过测量工程师使千斤顶中心与桩中心一致。保证反力桩利用该桩相邻锚固桩，每根锚固桩的允许抗拉强度为 3 010 KN，大于实际所受拉力 2 414 KN，是安全的；横梁由钢板焊制；横梁采用销轴与预埋于桩顶的锚固装置相联（如图 2 所示）。图 2反力系统示意6.3轴向力加载系统加载系统由2 台 250t千斤顶、对应的油表和电动油泵组成，千斤顶和油表已经标定过并求出了线性回归方程，根据此公式求得的各加载阶段力和油表的对应值关系。为保持所施加的力的方向与桩轴重合，在千斤顶上部与加力梁接触部位采用球形支座。加载系统布置如图3 所示。图 3加载系统示意6.4测量装置6.4.1量测仪器2 台 250t 千斤顶，配置球接头使力作用于桩顶，千斤顶配置油泵供油和油表，油量的缓慢供应能够让操作员通过观察控制的。4 块百分表用于测量反力桩的位移。6.4.2变形测量系统专用的测量系统就是为了测量变形，它由以下组成：（1）试验桩周围呈 90设置 4 块百分表；（2）每个反力桩在两个不同方向设置 1 块百分表；（3）XYZ坐标测量点，在每个桩上布置一个。测量仪器：油表和百分表分别用于千斤顶压力读数和位移读数。浇筑桩帽混凝土时，按图示相应位置预埋铁件。测量装置测量的是竖向的相对位移，试验期间支撑物有可能发生水平变形，因此，需要在试验桩的适当位置设置一个测量点，这样的垂直度检查是非常必要的4。6.4.3X、Y、Z的测量设置一个基准点，作为在加压操作过程中测量桩的基准点。与竖向位移测量的 8 块百分表组成了水平和竖向变形的测量系统5。增加的 X、Y、Z测量点是有必要的。每级荷载平台都要进行桩顶的 X、Y、Z的测量。试验期间，如百分表的支撑基础遭到破坏，要及时修复。固定表的基座，采用打入土壤内的支撑物或者混凝土浇筑的，但不能出现变形情况。让能够产生振动的机械远离现场。图 4测点布置6.5试验的实施6.5.1装载-卸载步骤（1）先对试桩施加 10Qe 的荷载，该施力过程需保持 15 min，在此过程中，分别读出该桩在 1 min、2min、3 min、5 min、7 min、10 min 和 15 min 各时刻的位移读数。此过程的加载和卸载过程都控制在 1 min 之内。（2）上一个过程完成后，依次采用压缩力为0.2Qe134-2023.24 科学技术创新至 Qe 分 5 个平台对试桩实施加载，每个平台力的作用时间为1 h。采用千斤项加力时，操作手应随时查看油表的读数，有压力损失时应及时补充。当头三级荷载0.2Qe、0.4Qe、0.6Qe 持荷过程中，如果 2 min 的位移量小于0.5 mm。可以将平台持荷时间缩短到 15 min。（3）卸载时，仍以 0.2Qe 为级别，按 0.80.60.40.2Qe 的顺序进行，每个平台力的作用时间为 35 min，并不超过5 min。如图5 所示。图 5装载-卸载程序6.5.2测量所有测量仪器归零并记录开始读数，在每级荷载平台值时，要记录加载千斤顶油压表读数和桩头周围的百分表的垂直位移。（1）在加载过程中，对于每个平台力而言，都要按以下几个时间点来测量作用于桩顶的压力以及桩的位移情况，这几个时间点分别是 t=1，2，3，4，5，10，15，20，25，30，45，50，60。（2）在作用力为 Qe作用下桩的顶部移动的最大距离 Se。（3）在作用力为 Qe 作用下，桩在160 min 之间移动的距离。（4）在彻底卸载后 1 h 也要测量（油压表和百分表）。6.5.3试验数据收集及记录及时将油表与测量的数据整理成表格形式和绘制成图表反映。试验桩加载图中的坐标为通过油表反映的桩顶压力 Q0 和对应的桩顶垂直位移 S0，这些最终值为4 块百分表的垂直位移的平均值，每级荷载平台都是从160 min。实验完成后及时提供反力桩的变形报告。结束语桩基受力的安全性至关重要，设计人员已设置足够的安全度来确保其安全，但受地质变化、施工质量等因素的影响，需对桩基承载能力进行检测试验，桩基静载试验是运用在工程上对桩基承载能力检测的一项成熟技术，该文中介绍了法国规范中关于桩基静载试验的方法，希望能够为今后类似工程提供借鉴。参考文献1法国规范 NF P94-150-1勘测和检验-单桩静态试验，第一部分：压缩状态下S.2法国规范 CCTG 第 62 分册第 5 卷，土建工程基础设计和计算技术规范S.3法国规范 CCTG 第 62 分册第 1 卷第 1 部分，钢筋混凝土建筑物和构筑物的设计计算技术规定S.4沈健忠.快速维持荷载法桩基静载试验研究J.铁道建筑技术,2015（z1）：6-8.5鲁从森.成桥状态下桩基静力荷载试验中的沉降观测研究J.商品与质量,2017（44）：123.Static Load Testing Method andApplication of Pile Foundation BasedOnFrench StandardsWang Fugang（CCCC First Highway Consultants Co.,Ltd.,Xian,China）Abstract:This paper introduces the design and application of static load test scheme of bridge pilefoundation based on French Standards.According to loading and displacement measurement,the bearingcapacity of single pile and the relationship between load and displacement are tested.Key words:French standard;static load test of pile foundation;bearing capacity;test pile;reaction pile;reaction system135-