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1、京沪高速铁路二标段二工区 编号： 钢板桩围堰承台施工技术总结 （初稿） 2008年8月13日 京沪高速铁路土建二标二工区 工程试桩技术总结 （罗富全） 1 前言 京沪高速铁路是我国铁路建设史上第一条线路里程最长、技术标准最高、投资规模最大的高速铁路，全长1319公里，设计时速350公里/小时，混凝土结构的使用年限为100年，桥梁基础、墩台身、梁体混凝土均采用高性能混凝土；线路跨越
2、平原、高山大川、黄河、长江，在施工中有较多的资料需要进行总结分析，本文主要针对桥梁桩基施工中对桩基进行承载力试验进行技术总结，以取得相应的经验和教训，为类似工程提供一此技术参考。 2 工程摘要 中铁二局京沪高速铁路项目经理部施工的工程为沧德特大桥DK285+903～DK326+192段，全长40.289Km，位于河北省沧州市吴桥县和山东省德州市德城区。 段内主要工程有：钻孔桩10524根，承台1237个，桥墩1236个，墩身大部份为圆端形实体墩和部分单圆柱墩，高度均在20m以下，桥台1个；40+64+40米悬臂浇注的连续箱梁2联,32+48+32米悬臂浇注的连续箱梁2联，支架法现浇非标
3、简支梁3孔，移动模架法现浇40米箱梁24孔。 3 地质条件 本段属于冀鲁平原，地形平坦开阔，地势由西南向东北缓倾；本段地层主要为第四系冲积层、冲洪积层、海积层，一般以黏性土、粉土、砂类土为主；本段沿线河流密布，水利设施众多。线路经过的主要河流有漳卫新河岔河、漳卫新河。地下水类型为孔隙潜水，局部具承压性，主要含水层为砂类土、卵石土和圆砾土。地下水位埋深一般在0.4～6.0m。 4 工程试桩选址原则及数量 ①普通摩擦桩1根/ km； ②嵌入桩，嵌入不同基岩的柱桩每种类型的岩石试桩一根； ③每座桥梁应至少试桩一根。 二标二工区管段桥梁桩基均采用摩擦桩,试桩数量为1根/ k
4、m，后根据设计院已完成试桩数量及方案优化，共计需施工单位进行试桩15根；根据管段基桩桩径、桩长及地质条件，拟采用单桩竖向抗压静载试验法（堆载法）验证单桩的承载力。根据设计优化后需检测的桩位如下表。 工程试桩桩位统计表 序号 试桩号 桩径（m） 桩长 (m) 混凝土强度等级 单桩容许承载力(kN) 备注 1 G048-02 1 47 C35 3772.9 2 H069-02 1 48 C40 3618 3 I003-06 1 40 C40 3994.69 4 I126-6 1 48 C40 3978.08 5
5、I189-05 1 49 C35 3908.57 6 I280-01 1 48 C35 3755 7 I340-05 1 45 C35 3798.75 8 J006-06 1 46 C35 3550.3 9 K036-02 1 44 C35 3875.5 10 K123-2 1 46 C35 3881 11 K212-02 1 40 C35 3400.4 12 K295-02 1 44 C35 3779.1 13 K385-02 1 39 C35 3466.1
6、 14 K460-02 1 48 C40 3785.7 15 K515-02 1 39 C40 3405.5 5 工程试桩方法 5.1 试验目的 检测目的：采用接近于通过竖向抗压桩的实际工作的试验方法，比较准确的反映单桩的受力状况和变形特征，确定单桩竖向（抗压）极限承载力标准值，验证单桩的承载力是否满足设计要求。 5.2 检测设备 1）加载设备：油压千斤顶（根据设计承载力的1.3倍进行加载，采用1000T千斤顶）或两台千斤顶并联，高压油泵站。 2）荷载与沉降量测仪表：荷载量测使用量程60MPa压力表，沉降量测使用大量程百分表。荷载与沉降量测
7、仪表均经过国家指定的计量标定单位进行计量标定。 堆载物 百分表 承压板 千斤顶 油压泵 次梁 桩 体 承力墙 夹具 主梁 图1 单桩竖向抗压静载试验装置示意图 5.3 荷载试验反力系统 1）本试验拟采用配重块作为反力系统堆载物，堆载物根据需要配置，主梁、次梁和荷载平台约20吨。总重量不小于试验需要荷载的要求。 2）荷载平台8m×8m，堆载高度约为4m，具体高度根据实际需要堆载，总的试验影响面积80m2；荷载平台支撑和支撑基础形式可采用以下方式： 用混凝土块拼砌承力墙左右各一段，形式：长7m，宽
8、不小于1 m，墙顶与桩顶高差2.0m(配合千斤顶和荷重传感器的高度设置)。混凝土块抗压强度不低于15MPa。 3）基础处理形式：以墙或支架为中心，底部用碎石或卵石换填1m深，长8m，宽2m。基础顶部浇注10cm厚的混凝土垫层，混凝土抗压强度不低于15MPa； 4）主梁采用多根8m长，型号为45a或60a的A3工字钢组合，表面用钢筋作为箍筋固定，箍筋位置与平台的工字钢错开，根据验算，需要的主梁数量其刚度和强度满足试验要求。主梁型式见右图。 5）垫块：3cm厚75cm×75cm、65cm×65cm、55cm×55cm方形钢板各1块，45cm×45cm方形钢板2块， 3cm厚直径1m圆形
9、钢板1块。 图2 主梁形式示意图 6）如果需要700吨的堆载，次梁由36根8m长型号为40a的A3工字钢组成，工字钢上满铺竹夹板(或木板)，竹夹板约64m2，由此组成荷载平台。 经验算，在最大荷载作用下，刚度和强度能满足要求，其中向上最大挠度为1.6cm，向下最大挠度为2.3cm。如果堆载变化，根据实际需要增减次梁即可。 7）参照梁（基准梁）由2根8m长型号15b的工字钢组成。 8）千斤顶最大量程采用1000吨，油表精度为0.4级，百分表精度为0.01mm， 如果没有条件标定千斤顶，需要标定好的荷重传感器，量程为1000吨。试验前,先委托评定机构对千斤顶进行标定,得出千斤顶系数,根据
10、最大加载量,求得最大荷载时油压表压力,对油压进行分级控制,从而控制千斤顶分级在试验桩顶施加竖向压力。 9）配重块的加载和卸载由吊车完成，吊车为20吨以上。 试验检测涉及的设备和材料清单汇总 序号 设备和材料 产地 规格型号 数量 备注 1 千斤顶 中国 最大量程1000吨以上 1台 2 电动油泵 中国 1台 3 精密油表 中国 1只 4 百分表 中国 4只 5 荷重传感器 中国 量程1000吨 1只 6 磁性表架 中国 4只 7 工字钢 中国 60a、8m长 10根 8
11、 方形钢板 中国 厚3cm、75cm×75cm 1块 9 方形钢板 中国 厚3cm、65cm×65cm 1块 10 方形钢板 中国 厚3cm、55cm×55cm 1块 11 方形钢板 中国 厚3cm、45cm×45cm 2块 2 圆形钢板 中国 厚3cm、直径1m 1块 13 工字钢 中国 15b、8m长 2根 14 吊车 现场调用 20吨 1台 可能用不到 15 焊机 现场调用 1台以上 5.4 检测原理 单桩竖向抗压静载试验，是一种原位测试方法，其基本原理是将竖向荷载均匀的传至
12、建筑物桩基上，通过实测单桩在不同荷载作用下的桩顶沉降，得到静载试验的Q—s 曲线及s—lg t等辅助曲线，然后根据曲线推求单桩竖向抗压极限承载力等参数。 5.5 试验准备工作 1）收集原始资料，了解试桩场地工程地质情况，试桩的基本情况（如桩长、桩径、混凝土强度等级、施工日期、施工工艺等），以及桩的预估极限承载力值。 2）试验加载装置的选择：试桩所承受的荷载由油压千斤顶分级施加。加载及反力装置根据现场实际条件取压重横梁反力。 3）桩头处理形式：如果在成桩前能够确定为试桩，最好在距桩顶1.5m范围内加密箍筋，箍筋间距不大于80mm。要求被测桩检测时强度达到28天或满足试验要求的抗压强度。
13、先凿去桩顶浮浆，去破碎及软弱混凝土，平整桩顶面。桩顶用厚度为5cm的同直径钢板铺垫，基础顶部浇注混凝土垫层，混凝土抗压强度不低于15MPa。 4）荷载与沉降的量测仪表：荷载用由标定合格的精度优于或等于0.4级精密压力表测量。试桩沉降采用大量程百分表测量。根据规范要求在试桩的两个侧面对称安装2个百分表。沉降测定平面距桩顶距离不小于0.5倍桩径，固定和支承百分表的夹具和基准梁在构造上应确保不受气温影响而发生竖向变位。 5）试验加载方式的选择：对于软土地质条件，试验加载方式采用慢速维持荷载法 6）载荷的施加和卸载应按照下表分步进行 荷载分级表（以实际荷载为设计承载力的1.3倍分级） 试验荷
14、载比例 实际荷载 荷载至少保持时间 试验桩设计承载力的13％ 120分钟 试验桩设计承载力的26％ 120分钟 试验桩设计承载力的39％ 120分钟 试验桩设计承载力的52％ 120分钟 试验桩设计承载力的65％ 120分钟 试验桩设计承载力的78％ 120分钟 试验桩设计承载力的91％ 120分钟 试验桩设计承载力的104％ 120分钟 试验桩设计承载力的117％ 120分钟 试验桩设计承载力的130％ 120分钟 试验桩设计承载力的104％ 60分钟 试验桩设计承载力的78％ 60分钟 试
15、验桩设计承载力的52％ 60分钟 试验桩设计承载力的26％ 60分钟 试验桩设计承载力的0％ 180分钟 7）其它注意事项 ① 在试验设备、仪器仪表的运输过程中应确保其不损伤，以保证现场测试数据的准确无误。 ② 现场吊装安置加载设备时，应采取必要的安全措施，保证设备的安放位置正确和人员设备的安全。 ③ 反力架的安装和焊接要牢固可靠，对于不符合要求的反力装置不能进行正式试验加载工作 ④ 反力钢梁在试验中严禁超载，以免发生人员和仪器损坏。 ⑤ 试验现场必须搭起能防雨、遮阳的临时帐篷或设施，以保护仪器设备。 ⑥ 高压油泵等仪器设备应按照就近、方便、安全的原则安放。
16、 ⑦ 测试现场所接电源必须符合临时架设电源线路的要求，禁止乱扯电源、电线，防止漏电、触电等事故发生。 6 现场试验规定和要求 1）开始试验的时间：在桩身混凝土灌注后28天，且达到设计强度后，才能进行。 2）慢速维持荷载法按下列规定进行加、卸载和沉降观测。 ①荷载分级：每级荷载值为设计容许承载力1/10，其中第一级取分级荷载的2倍。 ②测读桩沉降量的间隔时间：每级加载后维持时间至少2h，按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次。 ③试桩沉降相对稳定标准：每小时内桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次（从分级荷载施加后第30min开始，按1
17、5h连续三次每30min的沉降观测值计算），且每级荷载的维持时间不得少于2.0h。当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时再施加下一级荷载。 ③卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。 ④终止加载条件：当出现下列情况之一时即可终止加载。 A. 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5倍； B. 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； C. 已达到设计要求的最大加载量；
18、 D. 当荷载—沉降Q～S曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60～80mm，特殊情况下可加载至桩顶累计沉降量超过80mm。 3）千斤顶、油泵的安置和检查。 千斤顶应平放于试桩中心。试验前应仔细检查千斤顶、油泵工作是否正常，油路是否漏油。 4）百分表的安装要求 百分表应安装固定在支承于相对不动的基准梁上，百分表的安装应使表轴线平行于被测位移的方向，不得倾斜。 7 试验资料的整理 1）单桩竖向抗压静载试验概况：整理成表格形式，并应对成桩和试验过程出现的异常现象作补充说明。(具体表样见下表) 单桩竖向极限承载力检测表 试桩号 桩径(m) 桩长(m) 砼强度 等级 单桩
19、竖向最大试验荷载(kN) 最大试验荷载所对应的沉降值(㎜) 单桩容许承载力(KN) 单桩竖向抗压极限承载力实测值(KN) I280-01 1 48 C35 4962 10.66 3755 ≥4881.5(1.3倍单桩承载力 J006-06 1 46 C35 4636.1 6.68 3550.3 ≥4615.4(1.3倍单桩承载力 G048-02 1 47 C35 4962 11.85 3752.9 ≥4904.8(1.3倍单桩承载力 2）单桩竖向抗压静载试验记录表。（样表见下表） 基桩竖向抗压静载试验记录表 工程名称：
20、 试桩号： 天气： 设备管理号： EM- 报告编号： 油压 (MPa) 荷载 (kN) 读数时间 间隔 时间 读数（mm） 沉降(mm) 月 日 时 分 表1 EM- 表2 EM- 表3 EM- 表4 EM- 平均值 本次 累计 记录：
21、 校核： 3）单桩竖向抗压静载试验荷载—沉降汇总表。(以G48-02为例) G48-02单桩竖向抗压静载试验荷载—沉降汇总表 荷载（KN） 历时（min） 本级沉降（㎜） 累计沉降（㎜） 0.0 0 0 0 535.4 120 0.87 0.87 1027.3 120 0.64 1.51 1437.1 120 0.60 2.11 1929.0 120 0.77 2.88 2420.8 120 1.01 3.89 2912.6 120 0.92 4.81 3404.5 120 1.37
22、 6.18 3896.3 120 1.55 7.73 4388.1 120 1.7 9.43 4962.0 120 2.42 11.85 3896.3 60 -0.18 11.67 2912.6 60 -0.32 11.35 1929.0 60 -0.50 10.85 1027.3 60 -0.74 10.11 0.0 180 -1.8 8.51 4）绘制有关试验成果曲线：为确定单桩的极限荷载，一般绘制Q～S（按整个图形比例横：竖=2：3，取Q、S的坐标比例），（S～lgt，S～lgQ）曲线，具体见下图示例图片。 5）确定
23、单桩轴向抗压极限荷载。 例:根据试验结果，I280-01试桩的单桩竖向抗压极限承载力实测值不小于4881.5KN。 8 单桩承载力的确定 1）单桩竖向极限承载力的确定 ① 根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡型Q-s曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。 ② 根据沉降随时间变化的特征确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。 ③ 当在某级荷载作用下，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。 ④ 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；
24、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。 ⑤ 当按上述四款判定桩的坚向抗压承载力未达到极限时，桩的坚向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。 ２）单桩竖向承载力标准值Rk的确定： 将单桩竖向极限承载力除以安全系数1.3，即得单桩竖向承载力标准值Rk。 9 工程试桩成果报告 工程试桩成果报告主要包括如下内容：①工程名称、地点、试验目的和试验日期； ②建设、勘察、设计和施工单位名称；③试验场地的工程地质情况；④桩基设计施工概况、试桩编号、位置及施工记录；⑤仪器设备及性能指标；⑥试验概况、试验过程中出现的异常情况的说明；⑦试验资料整理、分析及结果（包括成果曲线和成果表）；⑧结论与建议。 10 结束语 1、工程试桩应及早安排，一般设计要求工程试桩完成后，方可进行承台施工，以免影响施工工期。 2、确定工程试桩的桩应优先安排施工，以使集中进行工程试桩，以节约试桩配重及其它材料的转运费和闭置费用。 11 参考文献 （1）铁道第三勘察设计院《京沪高速铁路北京至徐州段工程试桩交底报告》； （2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）； （3）《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）。 12 试桩中的一此图片 试桩前准备工作及桩头保护 正在进行试桩加载 正在进行加力试压 12
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