工程试桩方案.doc

新建京沪高速铁路土建工程JHTJ3标段四工区大汶河特大桥工程试桩方案中国水电集团京沪高速铁路土建工程三标段项目经理部四工区二00八年三月二十四日目 录一、工程概况1二、试验目的、要求1三、试验依据1四、试验地点的选择1五、试桩方案25。1、静载荷试验桩要求25。2、检测仪器设备35。3、试验设备安装55。4、现场检测65.5、试验数据分析及检测报告提交6六、基桩静载荷试验锚桩抗拔力计算7七、施工组织8八、施工安全保障措施：9九、现场文明施工管理措施10十、附静载试验图片10一、工程概况大汶河特大桥位于山东省泰安市与宁阳县交界处的大汶口镇以东约1km处桥长21.14km，本桥中心里程DK488+422。33，全桥长21148m。基础采用明挖和钻孔桩基础。依据铁道第三设计院集团有限公司下发的关于发送京沪高速铁路桥梁工程试桩的函（三设桥梁函200840号）文件;本工区共有10根试验桩。二、试验目的、要求试验目的:通过钻孔桩的单桩慢速维持荷载法试验，验证桩的承载力。试验要求：满足现行国家有关规范的要求、建设方和设计提出的要求。三、试验依据1、铁道第三设计院集团有限公司下发的关于发送京沪高速铁路桥梁工程试桩的函（三设桥梁函200840号)文件;2、铁道第三勘察设计院集团有限公司编制的北京至上海新建高速铁路工程通用设计图北京至徐州段桩基检测布置图和工程试桩原则(京沪桥通-31)。3、建筑桩基检测技术规范（JGJ106-2003)；4、京沪高速铁路工程质量无损检测实施细则;5、铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.52005)；6、工程地质勘察资料； 其它相关行业标准及关于检测的具体要求.四、试验地点的选择依据铁道第三设计院集团有限公司下发的关于发送京沪高速铁路桥梁工程试桩的函（三设桥梁函200840号）文件；本工区共有10根试验桩.详见表1表1序号墩号里程桩底高程（m）桩长(m）桩径（m）基桩根数单桩允许承载力（kN)混凝土标号备注1248DK483+085。6179.077121。25126404。7C302303DK484+860。86无图3339DK486+053。80无图4392DK487+759。95无图5431DK489+003.57无图6514DK491+718。42无图7559DK493+046.80无图8644DK495+804。92无图910注:由于大河DK475DK482无地质资料,预留2处(每处1根）进行试桩。由于本工区目前所到图纸中仅有表1中的248#墩,故以此墩为例,进行方案阐述。五、试桩方案单桩竖向抗压静载试验是模拟基桩实际受力状态的一种试验方法。试验时，通过安装在桩顶的油压千斤顶,油压表或压力表，百分表或位移传感器，锚桩或压重反力装置,对桩施加荷载，每根试验桩的最终加荷量为单桩允许承载力的1.3倍。 关于成孔方法、清孔、钢筋笼加工及吊放、二次清底、下设导管、 灌注水下混凝土、 质量控制与检查、特殊情况处理与预防措施等已在前期上报的桩基工艺试验大纲（编号：JHTJ3SDJT4-TA1-200802151)中有详细的阐述,本报告不再赘述.5.1、静载荷试验桩要求试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。桩顶部宜高出试坑底面0.5m，试坑底面宜与桩承台底标高一致.试验桩头应进行如下处理:凝土桩应先凿掉桩顶部的松散破碎层和软弱混凝土,冲洗干净后再浇注桩帽。桩帽直径应与设计桩径相一致，桩帽顶面应水平、平整,桩帽中轴线与桩身上部的中轴线应重合。桩帽主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下,如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋，各主筋应在同一高度上。在距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于150mm。桩顶下100mm、200mm和300mm处应分别设置钢筋网片1层，间距为100 mm。桩头混凝土强度等级不得低于C40,桩头50cm混凝土由35 mm钢板围裹保护.5。2、检测仪器设备采用全自动化加压观测系统，计算机控制和采集数据。1、加载、压力测量装置采用24台出力5000 kN的千斤顶并联加荷，千斤顶型号规格相同.合力中心与桩轴线重合。根据要求的最终加荷量确定千斤顶数量：如8000 kN以内用2台5000 kN千斤顶；800012000 kN用3台5000 kN千斤顶；1200016000kN用4台5000 kN千斤顶.以保证最大试验荷载对应的千斤顶出力不大于千斤顶和试验用油泵量程的80;油管在最大加荷时的压力不超过规定工作压力的80%；最大试验荷载对应的油压不宜大于压力表量程的2/3。采用油压传感器，传感器的测量误差不大于1%，压力表精度优于或等于0.4级。2、沉降测量装置基准桩与试验桩、锚桩的中心距符合规范规定.基准梁采用工字梁，高跨比大于1/40，基准梁的一端固定在基准桩上，另一端简支于基准桩上,以减少温度变化引起的基准梁挠曲变形。现场采取遮挡措施，以减少温度变化、刮风下雨、振动及其它外界因素的影响.试桩在加载过程中的竖向沉降采用量程为50mm的位移传感器测量。在试桩桩头处对称安置4支位移传感器，位移量取其平均值。位移计通过磁性表座分别支撑在基准梁上,在锚桩中心安置一支位移传感器观测上拔量，沉降测量采用位移传感器，并符合下列规定：测量误差不大于0.l%FS，分辨力优于或等于0。0lmm。沉降测定平面在桩顶200mm以下位置，测点应牢固地固定于桩身.固定和支撑位移计的夹具及基准梁应避免气温、振动及其他外界因素的影响。所采用主机、油压传感器、位移传感器、百分表都经测试标定合格,能够满足试验要求。3、反力装置248号墩选择1根工程桩进行单桩竖向静载荷试验，用锚桩横梁反力装置，其最大加载量为8326。11kN（单桩容许承载力的1。3倍）。据设计图纸，248号墩共布工程桩12根，3排4列，桩间距为3。4米。248号墩选4根工程桩作锚桩（锚桩与工程桩的相互位置见示意图）。每根锚桩需提供的抗拔力为2081.5 kN（8326。11/4)。248号墩的基桩设计桩长12米，桩径1。25米，依据地质资料桩周地层为基岩，侧摩阻力保守按照500kPa计算，每根锚桩可提供的抗拔力为7065 kN。（计算过程见后)可提供抗拔力为需要锚桩提供的抗拔力的3.39倍。锚桩主筋需作变更，变更为20根28螺纹钢，计算可知每根主筋提供的抗拔力仅为其抗拉强度的50。5%。(计算过程见后)据以上分析，248号墩的单桩竖向静载荷试验，工程桩作锚桩仅将其主筋变更为28螺纹钢，其它设计参数不变即可满足试验要求。此种方式即可加快工期，也最节约投资。提供反力的为锰钢制作的箱型梁长11米,高1。88米，宽0。8米，抗剪及抗弯强度能够达到15000kN，满足试验最终加荷8326。1kN的要求。反力横梁完全满足本项目加载反力的要求。（计算过程见反力架（钢梁）受力计算说明）拉力筋与梁的连接方式见锚桩钢筋与反力横梁的连接说明5。3、试验设备安装1、场地要求鉴于248号墩台底标高在自然地表下4米左右，由于岩层较浅，岩石开挖量较大，为不影响施工进度，及施工质量，先开挖到设计高程后再进行桩基钻孔.由于反力横梁为锰钢制作的箱型梁长11米,高1.88米，宽0.8米。因此以试验桩为中心1111米范围内场地平整。2、安装步骤桩头清理干净，安放千斤顶，千斤顶中心与桩中心重合.主梁支墩放置平稳，并有足够强度.安装主梁、副梁焊接抗拉筋.安装加载高压油管、电动油泵.安装基准梁.安装压力表和压力传感器，大量程百分表和位移传感器。百分表和位移传感器调零及仪器连接调试。调试正常开始加荷。5。4、现场检测试验加载采用慢速维持荷载法1、试验加卸载分级加载分级进行，采用逐级等量加荷;分级荷载为最大加载量的1/10（248号墩基桩试验每级荷载为832。6kN）;第一次加荷为分级荷载的2倍.卸载分级进行，每级卸载量为加荷分级的2倍。加、卸时荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不超过分级荷载的+10%。2、试验数据测读每级荷载施加后第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测度一次。试桩沉降量相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0。1mm，并连续出现两次（从分级荷载施加后第30min开始，按1.5h连续三次每30min变形观测值计算），且每级荷载的维持时间不得小于2h.当桩顶变形速率达到相对稳定标准时,再施加下一级荷载。加荷达到试桩要求的最大加载量（248号墩的试验桩加至8326。1kN）终止加载。卸载每级荷载维持1小时，按第15、30、60min测读桩顶残余沉降量后，即可卸下一级荷载.卸载至零后，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min.3、终止试验条件某级荷载下，桩顶沉降量已大于前一级荷载作用下沉降量的5倍；某级荷载下，桩顶沉降量已大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准；已达到设计要求的最大加载量；工程桩当锚桩时锚桩上拔量已达到允许值（10mm)。5。5、试验数据分析及检测报告提交1、 试验曲线绘制数据整理,绘制竖向荷载-沉降曲线(QS)、沉降时间对数曲线（S-Lgt)，需要时绘制其它辅助曲线.2、单桩竖向抗压承载力Qu按下列方法综合分析确定根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型QS曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值；根据沉降时间变化的特征确定：取SLgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍,且经24h尚未达到相对稳定标准时，取前一级荷载值；对于缓变型Q-S曲线，可根据沉降量确定,宜取S=40mm对应的荷载值;当桩长大于40m时,宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于800mm的桩，可取S=0。05D(D为桩端直径)对应的荷载值。六、基桩静载荷试验锚桩抗拔力计算1、锚桩抗拔力计算以248号墩为例:248号墩设计桩长12m，桩径1。25m， 桩周地层为基岩。设计依据铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）规范6.2.2之第3节摩擦桩轴向受拉容许承载力计算公式P=0.30Uai li fiU：嵌入岩石层内的钻孔周长（m）ai：震动沉桩对各土层桩周磨阻力有影响系数,钻孔桩取1。0li ：各土层厚度（m）fi：各土层的极限摩阻力（kPa）U=1。253.14=3.925m3； l=12m（桩周地层一样都为基岩)。 fi=500kPa 参阅铁路桥涵地基和基础设计规范表6。2。2-5(钻孔灌注桩桩周极限摩阻力）。此表的“注：”给出漂石土、块石土极限摩阻力可采用400600kPa。248桩基岩的极限摩阻力应大于漂石土、块石土极限摩阻力,安全角度考虑在此取500 kPa。 计算得： P=0。33.9251*12500=7065kN248基桩采用4根工程桩作锚桩，每根锚桩需提供的抗拔力为最大加荷量的（6404。71。3）/4=2081。5 kN。可见锚桩能提供抗拔力为所需抗拔力的3.39倍（7065/2081。5=3。39），能够满足试验的需要.2、锚桩钢筋拉力计算工程桩作锚桩将锚桩的由20根20钢筋变更为20根28螺纹钢筋(HRB335)。 HRB335钢筋抗拉强度标准值fptk=335MPa单根钢筋抗拉力F=(14103141033。14)335106=206.2 kN20根主筋可提供的抗拉力为20206.2=4124 kN，可见锚桩钢筋能提供抗拔力为所需抗拔力的1.98倍(4124/2081.5），能够满足试验的需要.3、尽量作到各根拉力筋的拉力均匀。拉力筋不能有弯曲变形。锚桩主筋也要调直.挂好反力拉套后,在锚桩主筋与拉力筋焊接中，调整使得每根拉力筋的拉紧程度基本相同。经过以上工作,拉力分布基本作到均匀，同时每根拉力筋的保险系数是1。98,这样以来拉力筋不会出现问题。3、结论通过以上计算可知248号墩4根工程桩作锚桩能够满足单桩竖向静载荷试验要求。七、施工组织7。1 人力资源配置根据本段桩基的地层情况、工程量及总体工期安排，每个试桩作业区配置2台冲击钻机机组、1个混凝土浇筑队、1个钢筋加工队、个辅助作业队和1个后勤组，三班作业的工作方式进行考虑.辅助作业队主要包括电工、供水等人员，后勤组主要包括现场值班技术人员、质安人员、内业技术人员、物资材料人员、修配、食堂、车队人员等.本段桩基试验总计需要各类施工人员64人（见表2）。表2 施工人员计划表（每根桩）序号工种或岗位数量说 明1钻 工6钻孔2钢 筋 工8钢筋加工作业3混凝土工9混凝土生产4修 理 工2机修加工5水 电 工2供水、供电6司 机3混凝土运输、起重设备等7食 堂3人员伙食8技术人员3现场值班、统计、质检、安全管理9管理人员9项目经理等后勤人员及管理人员合计457。2 主要施工机械设备 主要施工机械设备表设备名称型号规格单位数量产 地进场时间冲击钻机CZ30台套1泰安2008年2月25日汽车起重机25t辆1徐州2008年2月25日砼搅拌车6m3辆3上海2008年3月3日电焊机交流30kVA台2天津2008年2月25日装载机ZL50台1成都2008年2月30日钢筋对焊机UN1150台1天津2008年2月25日钢筋切断机GQ501台1天津2008年2月25日钢筋弯曲机GW40台1天津2008年2月25日钢筋调直机GTJ44台1天津2008年2月25日水 泵IS5032-125台2天津2008年2月25日柴油发电机60GF台1天津2008年3月5日钢筋加工、混凝土浇筑与钻孔作业交叉同步进行,不占用造孔作业时间。八、施工安全保障措施：所有从事本工区作业的工人主要以健壮的男性青年为主，并经安全作业培训合格后，方可进入施工现场。认真研究工程地质资料，分析地质情况,对于安全施工存在的疑虑，应事前向有关单位提出。施工现场所有的设备、设施、安全装置、工具、配件以及个人劳保用品等经常进行检查，确保完好和安全使用.施工场地内的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作,电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。各孔用电必须分闸，严禁一闸多用。地面上电缆必须架设架空，或设置盲沟，严禁拖地和埋入土中。现场设专职安全检查员，在施工前和施工中进行认真检查；发现问题及时处理，待消除隐患后再行作业；安全员有权制止施工中的任何违章作业。九、现场文明施工管理措施1、严格按总平面规划布设临建和施工机具,堆放材料,成品、半成品，埋设临时管线和电路,未经审核不得任意变更。对于散碎材料适当洒水或用篷布覆盖，防止粉尘污染环境。2、根据中华人民共和国环境保护法和当地政府部门颁布的有关环境保护规定，在工程施工中,认真落实各项环保措施.3、成立环境保护领导机构，全面负责该工程施工期间的环境保护工作,实现标准化文明施工工地。4、广泛深入地进行环境保护和环境法制教育，使做好环境保护工作和坚持文明施工自觉成为每个职工的行动，加强职工教育，夜间严禁猛烈敲打和大机械的移动而产生噪声扰民，确需夜间施工时,先报当地有关部门批准，并对附近村民进行公告后,再进行夜间施工。5、以醒目的标志封闭施工区域，并在区界挂以醒目整洁的环保标语和企业精神等标牌。6、现场材料堆放原材料、半成品要堆放整齐,分类、分规格标写清楚，不占用施工道路和作业区.7、安全标志、防火标志和宣传牌要明显醒目，使用严肃认真，施工现场按规定配消防器材。8、坚持文明住勤、节水节电。搞好与建设单位、监理单位的团结与协调，处理好与周围群众的关系，为本工程的顺利完工创造良好的外部环境。十、附静载试验图片本工区其它9根静载荷试验，如墩下基桩为10根桩以上，可以用锚桩横梁反力装置，4根工程桩作锚桩.墩下基桩为8根桩以下,考虑用堆载和锚桩结合的反力装置，两根工程桩作锚桩提供部分反力,不足反力由堆载重物提供,或者单打1根锚桩与可用工程桩组合成锚桩横梁反力。但无论采用何种反力方式都要满足试验要求.(详细说明)堆载与锚桩联合反力装置(最大加荷13000kN）锚桩横梁反力装置(2个千斤顶联合加压)4个5000kN 千斤顶联合加压反力装置10