CN109469119B - 一种海上风电嵌岩钢管桩的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电嵌岩钢管桩的试验方法，包括以下步骤：试验平台搭设、试验仪器安装、高应变测试、成孔质量检测、超声波检测、单桩竖向抗压静荷载试验、单桩竖向抗拔静荷载试验和单桩水平静载荷试验。试验仪器安装步骤包括埋设光纤传感器和制作观测通道。单桩竖向抗压静荷载试验步骤包括试验装置安装工序、沉降观测工序和桩身应变观测工序。单桩竖向抗拔静荷载试验步骤包括反力架安装工序、上拔量观测工序和桩身应变观测工序。单桩水平静载荷试验步骤包括静载荷试验装置安装工序、水平位移观测工序、桩身应变观测工序、桩身挠度测量工序。本发明的试验方法能为合理确定基桩长度等桩基设计参数以及合理选择沉桩设备和工艺提供可靠依据。

Description

一种海上风电嵌岩钢管桩的试验方法

技术领域

本发明涉及一种海上风电嵌岩钢管桩的试验方法。

背景技术

海上风电具有资源丰富、发电利用小时数高、清洁环保和适宜大规模开发的特点，近几年欧美国家均把风电开发的重点转向海上，许多大型风电开发企业、设备制造企业正在积极探索海上风电发展之路。

随着海上风电建设水平的提高，风电机组的容量也越来越大，对结构安全特性的要求越来越高，尤其是对桩基承载力的要求。通过实验研究来探寻桩基承载力特性的方法是目前的有效手段。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种海上风电嵌岩钢管桩的试验方法，它能为合理确定基桩长度等桩基设计参数以及合理选择沉桩设备和工艺提供可靠依据。

本发明的目的是这样实现的：一种海上风电嵌岩钢管桩的试验方法，包括以下步骤：试验平台搭设、试验仪器安装、高应变测试、成孔质量检测、超声波检测、单桩竖向抗压静荷载试验、单桩竖向抗拔静荷载试验和单桩水平静载荷试验；

进行试验平台搭设步骤时，先在试桩的前后侧对称地布置两根基准桩，在试桩和两根基准桩的左右侧各自对称地布置两根锚桩，再在四根锚桩之间设置四根辅助桩，然后将试验平台吊装在四根辅助桩上；

所述试验仪器安装步骤包括埋设光纤传感器、制作观测通道和埋设土压力计；

埋设光纤传感器时，在试桩的桩顶以下2m到距桩尖1m的外壁上焊接两根角钢，形成两根光纤保护槽，两根光纤保护槽内均埋设分布式光纤传感器；

制作观测通道时，在两根光纤保护槽的垂直方向也焊接两根角钢，形成两条观测通道，沉桩完成后在观测通道内安放测斜管，然后对测斜管与观测通道之间的空隙进行灌沙或灌浆处理，以固定测斜管；

埋设土压力计时，埋设于试桩受土压力侧，位于光纤传感器的同一侧；先预制钢质土压力盒，在预制土压力盒的同时将土压力计固定于土压力盒内，最后土压力盒焊接在试桩外表面的测点位置；

进行高应变测试步骤时，采用打桩分析仪，在距离试桩的桩顶以下2倍桩径的位置的外壁上对称地钻两组螺纹孔，用于安装四支动测传感器，四支动测传感器通过联接电缆与打桩分析仪连接；试桩打桩过程中全程跟踪进行测试，获得有关波形曲线，同时用CASE法和CAPWAPC法进行分析；

所述成孔质量检测步骤包括以下工序：

a.测试系统安装，测试系统包括数字记录仪、桩孔检测探管、直流恒速绞车、铠皮电缆、井口滑轮和便携式电脑；将井口滑轮固定在孔口中心位置，再通过铠皮电缆将桩孔检测探管的四条井径测量腿合拢后放入孔内，然后把桩孔检测探管的顶部置于孔的起始深度位置，将数字记录仪的起始深度值设置为桩孔检测探管的长度值，开始用直流恒速绞车通过铠皮电缆下放桩孔检测探管；

b.孔底沉渣测量，当桩孔检测探管下放至接近孔底时，开始记录沉渣测量数据，将桩孔检测探管下放到孔底后结束沉渣的测量，并存储沉渣的测量数据，然后记录实测钻孔的深度；

c.孔径和孔斜度测量，打开四条井径测量腿，用直流恒速绞车上拉桩孔检测探管，并开始连续的记录孔径和孔斜度的测量数据，当桩孔检测探管到达孔口时结束孔径和孔斜度的测量，然后存储孔径和孔斜度的测量数据；

进行超声波检测步骤时，先埋设声测管再进行测量；埋设声测管时，应垂直于试桩的横截面且至少均布地布置三根声测管；测量时，先在声测管内注满清水，测量时发射换能器与接收换能器置于同一标高，并同步升降，发射电压固定，并保持不变，放大器增益值也始终固定不变，由光标自动确定首波初值，读取声波传播时间及衰减器衰减值，依次测取各测点的声时及幅度，并进行自动记录；检测时采用普查和细测相结合；普查时采用对测方法，测量间距为10cm，以同一高度等距离同步移动，逐点测读声学参数并记录发射换能器与接收换能器所在深度，检测过程中如果发现数据异常应采用间距加密、斜测或扇形扫测方法进行细测；

所述单桩竖向抗压静荷载试验步骤包括试验装置安装工序、沉降观测工序和桩身应变观测工序；

进行试验装置安装工序时，在四根锚桩的桩顶各自焊接锚桩桩帽，每个锚桩桩帽上焊接锚桩牛腿，在两对锚桩牛腿之间各自固定一组双拼边梁，在两组双拼边梁的顶部并对应每根锚桩安装一根压梁，每根压梁的两端各自通过拉杆与对应的锚桩牛腿的底板固定相连，使双拼边梁固定在锚桩牛腿的顶部，在两组双拼边梁的底面中部之间固定安装三拼主梁；在两根基准桩之间架设简支基准梁，用于均布地安放四只磁性表座，每只磁性表座上安装一个位移传感器或百分表，用于观测四根锚桩的沉降；在试桩顶上依次安装小分配盘、12台千斤顶和大分配盘；

进行沉降观测工序时包括：

荷载分级：每级荷载值按最大试验荷载的1/10～1/20；

沉降观测：每级荷载加载维持时间为60min，每级荷载加载后，桩顶沉降测读时间依次为0、5min、10min、15min、30min和60min；卸载时，每级卸载为分级荷载的2倍，每级荷载维持时间为15min，桩顶沉降测读时间为0、5min、10min、15min；全部卸载后，维持60min；

终止加载条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载：

①桩顶总沉降量超过40mm，且在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍或Q～S曲线出现可判定极限承载力的陡降段；

②加载已达到试桩设备的承载能力；

③在加载过程中，发现试桩的桩顶偏离轴线的位移过大，危及试验安全；

④加载量达到设计要求；

进行桩身应变观测工序时，是在进行每级荷载维持的同时进行；

所述单桩竖向抗拔静荷载试验步骤包括反力架安装工序、上拔量观测工序和桩身应变观测工序；

进行反力架安装工序时，拆掉上述四根锚桩顶部的压梁，在两组双拼边梁的顶面中部之间固定两根主梁；在两根主梁上对应试桩位置依次安装小分配盘、12台千斤顶和压盘；在试桩的顶部焊接试装桩帽，在试装桩帽上焊接试桩牛腿，试装牛腿的底板通过四组拉杆与压盘固定相连；

进行上拔量观测工序时，每级荷载值按最大试验荷载的1/10～1/20；每级荷载加载维持时间为60min，每级荷载加载后，桩顶上拔测读时间依次为0、5min、10min、15min、30min、60min；卸载时，每级卸载为分级荷载的2倍，每级荷载维持时间为15min，桩顶上拔测读时间为0、5min、10min、15min；全部卸载后，维持60min；

当出现下列情况之一时，即可终止加载：

①在某级荷载作用下，试桩的拉应力达到设计值；

②在某级荷载作用下，桩顶上拔量为前一级荷载作用下上拔量的5倍；

③桩顶累计上拔量超过100mm；

④加载量达到设计要求；

进行桩身应变观测工序时，是在进行每级荷载维持的同时由动测传感器和打桩分析仪自动进行；

所述单桩水平静载荷试验步骤包括静载荷试验装置安装工序、水平位移观测工序、桩身应变观测工序、桩身挠度测量工序；

进行静载荷试验装置安装工序时，在与两根基准桩的连线垂直的两根锚桩之间设置两根双拼反力梁，并在反力梁上安装一基座，在基座上安装朝着试桩的卧式千斤顶，在卧式千斤顶的头部安装反力传感器；在试桩的桩顶水平力作用点及其上1m处设置双层位移计，用于测量桩顶位移并计算桩顶转角；

水平位移观测工序，单桩单循环试验控制最大试验荷载为600kN，每级荷载值按最大试验荷载的1/10～1/20，由卧式千斤顶施加荷载，压力传感器控制荷载；荷载加载时，每级荷载维持20min，卸载时，每级荷载维持10min，每隔5min应测读一次；全部卸载后应每隔10min测读一次，测读30min；符合下列条件之一时，即可终止加载：

①达到水平承载力试验最大加载量，或桩顶位移超过350mm或泥面处位移超过100mm即停止加载；

②在某级荷载作用下，桩顶水平位移急剧增加、位移速率明显增大；

③桩身断裂；

进行桩身应变观测工序时，是在进行每级荷载维持的同时由动测传感器和打桩分析仪自动进行；

进行桩身挠度测量工序时，采用活动式测斜仪逐段对桩身变化进行测试，预埋测斜管的测斜方向应与桩身挠曲变形方向一致。

上述的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法，其中，进行成孔质量检测步骤的孔径测量时，采用四条井径测量腿连续测量，张开后的四条井径测量腿紧贴孔壁，随被测钻孔的孔径变化相应扩张或收缩，带动桩孔检测探管内每条井径测量腿的差动线圈中的铁芯发生位移，位移所产生的感应电位差通过测量电路被所述数字记录仪采集纪录，通过打印机将测量出的孔径数据打印出来，孔径的变化情况即可直观的反映在曲线上。

上述的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法，其中，进行成孔质量检测步骤的孔斜度测量时，采用无触点连续测量，在桩孔检测探管内放置两个互相垂直的摆锤，用相敏检波法来测量两个摆锤的摆动距离，将两个方向的摆动距离进行矢量合成，即形成瞬态孔斜顶角测量值；将全孔的顶角测量值换算为水平偏移量并进行累加，就能计算出整孔的偏心距，从而得到钻孔的孔斜度的结果。

本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法，对初步设计的基桩进行高应变动力测试、垂直抗压静载荷、垂直抗拔静载荷试验、水平静载荷试验，确定基桩轴向和水平承载能力，为合理确定基桩长度等桩基设计参数以及合理选择沉桩设备和工艺提供可靠依据。具有以下特点：

⑴沉桩试验：通过钢管桩的试打，测定桩入土深度、打桩贯入度、锤击数、打桩结束时钢管桩内外的土芯高度等数据，分析钢管桩桩端闭塞效应。

⑵高应变动测试验：测定钢管桩桩身最大锤击力、桩身最大拉/压应力及传至桩身的最大锤击能量、桩身完整性情况、打桩贯入时的静土阻力、单桩极限承载力及桩侧、桩端土阻力。

⑶垂直抗压/抗拔静载荷试验：获得钢管桩单桩竖向抗压极限承载力值、桩身轴力分布及桩周各土层侧摩阻力、桩端阻力、桩端位移、桩身弹性压缩等；获得钢管桩单桩竖向抗拔极限承载力值、桩身轴力分布及桩周各土层侧摩阻力、抗拔折减系数等。

⑷通过静载荷试验及高应变动力测试，将静荷载与动力测试的结果进行对比，并提出相应关系，为后续桩基检测提供依据。

⑸水平静载荷试验：通过水平单向单循环荷载试验获得钢管桩单桩水平承载力值、桩身弯矩、桩身挠曲等，通过试验判定桩基水平极限承载力是否满足要求，获取钢管桩所受水平力与位移的关系。

附图说明

图1是本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法的试桩的布置平面图；

图2是本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法采用的试验平台的俯视图；

图3a是本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法中采用的光纤保护槽和观测通道的安装结构图；

图3b是图3a中的A-A向视图；

图4是本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法中进行高应变测试步骤时的状态图；

图5是本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法中进行成孔质量检测步骤时的状态图；

图6a是本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法中采用的声测管的埋设示意图；

图6b是本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法中进行超声波检测步骤时的状态图；

图7a是本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法中进行单桩竖向抗压静载荷试验步骤时的状态图；

图7b是图7a的俯视图；

图8a是本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法中进行单桩竖向抗拔静载荷试验步骤时的状态图；

图8b是图8a的俯视图；

图9是本发明的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法中进行单桩水平静载荷试验步骤时的状态图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图9，本发明的一种海上风电嵌岩钢管桩的试验方法，包括以下步骤：试验平台搭设、试验仪器安装、高应变测试、成孔质量检测、超声波检测、单桩竖向抗压静荷载试验、单桩竖向抗拔静荷载试验和单桩水平静载荷试验。

进行试验平台搭设步骤时，先在试桩100的前后侧对称地布置两根基准桩200，在试桩100和两根基准桩200的左右侧各自对称地布置两根锚桩300，再在四根锚桩300之间设置四根辅助桩400，然后将试验平台500吊装在四根辅助桩400上(见图1和图2)。试验平台500采用无缝管框架式钢结构，长8m、宽8m、高4m，无缝管的直径600mm，壁厚6mm，平台面层采用间距为60cm的10号槽钢作为分配梁，再铺设厚度8mm的花纹钢板作为面板，平台四周采用高度1.2m的防护钢护栏。

进行试验仪器安装步骤时包括埋设光纤传感器、制作观测通道和埋设土压力计；

埋设光纤传感器时，在试桩100的桩顶以下2m到距桩尖1m的外壁上焊接两根角钢，形成两根光纤保护槽10，两根光纤保护槽内均埋设分布式光纤传感器，沉桩时光纤传感器的位置需与水流方向垂直；

制作观测通道时，在两根光纤保护槽10的垂直方向也焊接两根角钢，形成两条观测通道20；沉桩完成后在观测通道20内安放测斜管，然后对测斜管与观测通道20之间的空隙进行灌沙或灌浆处理，以固定测斜管(见图3a和图3b)。

埋设土压力计时，埋设于试桩受土压力侧，位于光纤传感器的同一侧；先预制钢质土压力盒，在预制土压力盒的同时将土压力计固定于土压力盒内，最后土压力盒焊接在试桩外表面的测点位置；

进行高应变测试步骤时，采用打桩分析仪，在距离试桩的桩顶以下两倍桩径的位置的外壁上对称地钻两组螺纹孔，用于安装四支动测传感器30，四支动测传感器30通过联接电缆与打桩分析仪连接；试桩100打桩过程中全程跟踪进行测试，获得有关波形曲线，同时用CASE法和实测曲线拟合法(CAPWAPC)进行分析(见图4)。

进行成孔质量检测步骤时包括以下工序：

a.测试系统安装，测试系统包括数字记录仪101、桩孔检测探管102、直流恒速绞车103、铠皮电缆104、井口滑轮105、便携式电脑106和打印机107；将井口滑轮105固定在孔口中心位置，再通过铠皮电缆104将桩孔检测探管102的四条井径测量腿102a合拢后放入孔内，然后把桩孔检测探管102的顶部置于孔的起始深度位置(一般为地面)，将数字记录仪101的起始深度值设置为桩孔检测探管102的长度值，开始用直流恒速绞车103通过铠皮电缆104下放桩孔检测探管102；桩孔检测探管102上带有孔斜度测量装置102b和沉渣测量微电极102c(见图5)；

b.孔底沉渣测量，当桩孔检测探管102下放至接近孔底时，开始记录沉渣测量数据，将桩孔检测探管102下放到孔底后结束沉渣测量，并存储沉渣测量数据，然后记录实测钻孔深度；孔底沉渣测量是根据钻孔中泥浆、沉渣与孔底原始地层之间存在的电性差异，用棒状环型沉渣测量微电极102c测量出它们之间的电阻率变化界面，从而得出孔底沉渣的厚度；

c.孔径和孔斜度测量，打开四条井径测量腿102a，用直流恒速绞车103上拉桩孔检测探管102，并开始连续的记录孔径和孔斜度的测量数据，当桩孔检测探管102到达孔口时结束孔径和孔斜度的测量，然后存储孔径和孔斜度的测量数据。

孔径测量时，采用四条井径测量腿连续测量，张开后的四条井径测量腿102a紧贴孔壁，随被测钻孔的孔径变化相应扩张或收缩，带动桩孔检测探管102内每条井径测量腿102a的差动线圈中的铁芯发生位移，位移所产生的感应电位差通过测量电路被数字记录仪101采集纪录，通过打印机107将测量出的孔径数据打印出来，孔径的变化情况即可直观的反映在曲线上。

孔斜度测量时，采用无触点连续测量，在桩孔检测探管102内放置两个互相垂直的摆锤，用相敏检波法来测量两个摆锤的摆动距离，将两个方向的摆动距离进行矢量合成，即形成瞬态孔斜顶角测量值；将全孔的顶角测量值换算为水平偏移量并进行累加，就能计算出整孔的偏心距，从而得到钻孔的孔斜度的结果。

进行超声波检测步骤时，先埋设声测管再进行测量；埋设声测管时，应垂直于试桩100的横截面且至少均布地布置三根声测管40(见图6a)；超声波检测采用多通道超声测桩仪41和记录仪42；多通道超声测桩仪41是由计算机、高压发射与控制器、程控放大与衰减器、A/D转换与采集板四大部分组成。高压发射器受主机同步信号控制，产生高压脉冲，激励发射换能器，电声转换为超声波传入被测介质，接收换能器接收由被测介质传播的声波信号后转换为电信号，经程控放大与衰减器进行调整，将接收换能器的电信号调节到最佳电平，输送给A/D转换与采集板，经A/D转换后的数字信号以DMA方式送入计算机，在计算机的软件支持下，进行各种计算和分析，直至数据的输出和打印。测量时，先在声测管40内注满清水40a，发射换能器40b与接收换能器40c置于同一标高，并同步升降，发射电压固定，并保持不变，放大器增益值也始终固定不变，由光标自动确定首波初值，读取声波传播时间及衰减器衰减值，依次测取各测点的声时及幅度，并由记录仪42进行自动记录(见图6b)；检测时采用普查和细测相结合；普查时采用对测方法，测量间距为10cm，以同一高度等距离同步移动，逐点测读声学参数并记录发射换能器与接收换能器所在深度，检测过程中如果发现数据异常应采用间距加密、斜测或扇形扫测方法进行细测。

单桩竖向抗压静荷载试验步骤包括试验装置安装工序、沉降观测工序和桩身应变观测工序；

进行试验装置安装工序时，在四根锚桩300的桩顶焊接锚桩桩帽31，每个锚桩桩帽31上焊接锚桩牛腿32，在两对锚桩牛腿32之间各自固定一组双拼边梁33，在两组双拼边梁33的顶部并对应每根锚桩300安装一根压梁34，每根压梁34的两端各自通过拉杆35与对应的锚桩牛腿32的底板固定相连，使双拼边梁33固定在锚桩牛腿32的顶部，在两组双拼边梁33的底面中部之间固定安装三拼主梁36；在两根基准桩200之间架设简支基准梁，用于均布地安放四只磁性表座，每只磁性表座上安装一个位移传感器或百分表，用于观测四根锚桩300的沉降；在试桩100的顶面上依次安装小分配盘101、12台千斤顶102和大分配盘103(见图7a和图7b)；

进行沉降观测工序时包括：

荷载分级：每级荷载值按最大试验荷载的1/10～1/20；

沉降观测：每级荷载加载维持时间为60min，每级荷载加载后，桩顶沉降测读时间依次为0、5min、10min、15min、30min和60min；卸载时，每级卸载为分级荷载的2倍，每级荷载维持时间为15min，桩顶沉降测读时间为0、5min、10min、15min；全部卸载后，维持60min；

终止加载条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载：

①桩顶总沉降量超过40mm，且在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍或Q～S曲线出现可判定极限承载力的陡降段；

②加载已达到试桩设备的承载能力；

③在加载过程中，发现试桩的桩顶偏离轴线的位移过大，危及试验安全；

④加载量达到设计要求；

进行桩身应变观测工序时，是在进行每级荷载维持的同时由动测传感器30和打桩分析仪自动进行。

单桩竖向抗拔静荷载试验步骤包括反力架安装工序、上拔量观测工序和桩身应变观测工序；

进行反力架安装工序时，拆掉上述四根锚桩300顶部的压梁34，在两组双拼边梁33的顶面中部之间固定两根主梁36a；在两根主梁36a上对应试桩100位置依次安装小分配盘11、12台千斤顶12和压盘14；在试桩100的顶部焊接试装桩帽101，在试装桩帽101上焊接试桩牛腿102；试装牛腿102的底板通过四组拉杆103与压盘14固定相连(见图8a和图8b)；

进行上拔量观测工序时，每级荷载值按最大试验荷载的1/10～1/20；每级荷载加载维持时间为60min，每级荷载加载后，桩顶上拔测读时间依次为0、5min、10min、15min、30min、60min；卸载时，每级卸载为分级荷载的2倍，每级荷载维持时间为15min，桩顶上拔测读时间为0、5min、10min、15min；全部卸载后，维持60min；

当出现下列情况之一时，即可终止加载：

①在某级荷载作用下，试桩的拉应力达到设计值；

②在某级荷载作用下，桩顶上拔量为前一级荷载作用下上拔量的5倍；

③桩顶累计上拔量超过100mm；

④加载量达到设计要求；

进行桩身应变观测工序时，是在进行每级荷载维持的同时进行。

单桩水平静载荷试验步骤包括静载荷试验装置安装工序、水平位移观测工序、桩身应变观测工序和桩身挠度测量工序；

进行静载荷试验装置安装工序时，在与两根基准桩的连线垂直的两根锚桩之间设置两根双拼反力梁21，并在反力梁21上安装一基座22，在基座22上安装朝着试桩100的卧式千斤顶23，在卧式千斤顶23的头部安装反力传感器24(见图9)；在试桩100的桩顶水平力作用点及其上1m处设置双层位移计(图中未示)，用于测量桩顶位移并计算桩顶转角；

水平位移观测工序，单桩单循环试验控制最大试验荷载为600kN，每级荷载值按最大试验荷载的1/10～1/20，由卧式千斤顶23施加荷载，压力传感器24控制荷载；荷载加载时，每级荷载维持20min，卸载时，每级荷载维持10min，每隔5min应测读一次；全部卸载后应每隔10min测读一次，测读30min；符合下列条件之一时，即可终止加载：

①达到水平承载力试验最大加载量，或桩顶位移超过350mm或泥面处位移超过100mm即停止加载；

②在某级荷载作用下，桩顶水平位移急剧增加、位移速率明显增大；

③桩身断裂；

进行桩身应变观测工序时，是在进行每级荷载维持的同时由动测传感器30和打桩分析仪自动进行；

进行桩身挠度测量工序时，采用活动式测斜仪逐段对桩身变化进行测试，预埋测斜管的测斜方向应与桩身挠曲变形方向一致。

本发明结合实际机位优化布置的单桩试验方案，加快了工程进度，在实际机位的地基基础上做试桩，更加真实地反映了机位基础的地基承载力状况，根据这样布置的试桩方法，得出的试桩实验结论，真实地反应了桩基础设计的安全、经济和结构的合理性。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种海上风电嵌岩钢管桩的试验方法，其特征在于，所述试验方法包括以下步骤：试验平台搭设、试验仪器安装、高应变测试、成孔质量检测、超声波检测、单桩竖向抗压静荷载试验、单桩竖向抗拔静荷载试验和单桩水平静载荷试验；

进行试验平台搭设步骤时，先在试桩的前后侧对称地布置两根基准桩，在试桩和两根基准桩的左右侧各自对称地布置两根锚桩，再在四根锚桩之间设置四根辅助桩，然后将试验平台吊装在四根辅助桩上；

所述试验仪器安装步骤包括埋设光纤传感器、制作观测通道和埋设土压力计；

埋设光纤传感器时，在试桩的桩顶以下2m到距桩尖1m的外壁上焊接两根角钢，形成两根光纤保护槽，两根光纤保护槽内均埋设分布式光纤传感器；

制作观测通道时，在两根光纤保护槽的垂直方向也焊接两根角钢，形成两条观测通道，沉桩完成后在观测通道内安放测斜管，然后对测斜管与观测通道之间的空隙进行灌沙或灌浆处理，以固定测斜管；

埋设土压力计时，埋设于试桩受土压力侧，位于光纤传感器的同一侧；先预制钢质土压力盒，在预制土压力盒的同时将土压力计固定于土压力盒内，最后土压力盒焊接在试桩外表面的测点位置；

进行高应变测试步骤时，采用打桩分析仪，在距离试桩的桩顶以下2倍桩径的位置的外壁上对称地钻两组螺纹孔，用于安装四支动测传感器，四支动测传感器通过联接电缆与打桩分析仪连接；试桩打桩过程中全程跟踪进行测试，获得有关波形曲线，同时用CASE法和CAPWAPC法进行分析；

所述成孔质量检测步骤包括以下工序：

a.测试系统安装，测试系统包括数字记录仪、桩孔检测探管、直流恒速绞车、铠皮电缆、井口滑轮和便携式电脑；将井口滑轮固定在孔口中心位置，再通过铠皮电缆将桩孔检测探管的四条井径测量腿合拢后放入孔内，然后把桩孔检测探管的顶部置于孔的起始深度位置，将数字记录仪的起始深度值设置为桩孔检测探管的长度值，开始用直流恒速绞车通过铠皮电缆下放桩孔检测探管；

b.孔底沉渣测量，当桩孔检测探管下放至接近孔底时，开始记录沉渣测量数据，将桩孔检测探管下放到孔底后结束沉渣的测量，并存储沉渣的测量数据，然后记录实测钻孔的深度；

c.孔径和孔斜度测量，打开四条井径测量腿，用直流恒速绞车上拉桩孔检测探管，并开始连续的记录孔径和孔斜度的测量数据，当桩孔检测探管到达孔口时结束孔径和孔斜度的测量，然后存储孔径和孔斜度的测量数据；

进行超声波检测步骤时，先埋设声测管再进行测量；埋设声测管时，应垂直于试桩的横截面且至少均布地布置三根声测管；测量时，先在声测管内注满清水，测量时发射换能器与接收换能器置于同一标高，并同步升降，发射电压固定，并保持不变，放大器增益值也始终固定不变，由光标自动确定首波初值，读取声波传播时间及衰减器衰减值，依次测取各测点的声时及幅度，并进行自动记录；检测时采用普查和细测相结合；普查时采用对测方法，测量间距为10cm，以同一高度等距离同步移动，逐点测读声学参数并记录发射换能器与接收换能器所在深度，检测过程中如果发现数据异常应采用间距加密、斜测或扇形扫测方法进行细测；

所述单桩竖向抗压静荷载试验步骤包括试验装置安装工序、沉降观测工序和桩身应变观测工序；

进行试验装置安装工序时，在四根锚桩的桩顶各自焊接锚桩桩帽，每个锚桩桩帽上焊接锚桩牛腿，在两对锚桩牛腿之间各自固定一组双拼边梁，在两组双拼边梁的顶部并对应每根锚桩安装一根压梁，每根压梁的两端各自通过拉杆与对应的锚桩牛腿的底板固定相连，使双拼边梁固定在锚桩牛腿的顶部，在两组双拼边梁的底面中部之间固定安装三拼主梁；在两根基准桩之间架设简支基准梁，用于均布地安放四只磁性表座，每只磁性表座上安装一个位移传感器或百分表，用于观测四根锚桩的沉降；在试桩顶上依次安装小分配盘、12台千斤顶和大分配盘；

进行沉降观测工序时包括：

荷载分级：每级荷载值按最大试验荷载的1/10～1/20；

沉降观测：每级荷载加载维持时间为60min，每级荷载加载后，桩顶沉降测读时间依次为0、5min、10min、15min、30min和60min；卸载时，每级卸载为分级荷载的2倍，每级荷载维持时间为15min，桩顶沉降测读时间为0、5min、10min、15min；全部卸载后，维持60min；

终止加载条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载：

①桩顶总沉降量超过40mm，且在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍或Q～S曲线出现可判定极限承载力的陡降段；

②加载已达到试桩设备的承载能力；

③在加载过程中，发现试桩的桩顶偏离轴线的位移过大，危及试验安全；

④加载量达到设计要求；

进行桩身应变观测工序时，是在进行每级荷载维持的同时进行；

所述单桩竖向抗拔静荷载试验步骤包括反力架安装工序、上拔量观测工序和桩身应变观测工序；

进行反力架安装工序时，拆掉上述四根锚桩顶部的压梁，在两组双拼边梁的顶面中部之间固定两根主梁；在两根主梁上对应试桩位置依次安装小分配盘、12台千斤顶和压盘；在试桩的顶部焊接试装桩帽，在试装桩帽上焊接试桩牛腿，试装牛腿的底板通过四组拉杆与压盘固定相连；

进行上拔量观测工序时，每级荷载值按最大试验荷载的1/10～1/20；每级荷载加载维持时间为60min，每级荷载加载后，桩顶上拔测读时间依次为0、5min、10min、15min、30min、60min；卸载时，每级卸载为分级荷载的2倍，每级荷载维持时间为15min，桩顶上拔测读时间为0、5min、10min、15min；全部卸载后，维持60min；

当出现下列情况之一时，即可终止加载：

①在某级荷载作用下，试桩的拉应力达到设计值；

②在某级荷载作用下，桩顶上拔量为前一级荷载作用下上拔量的5倍；

③桩顶累计上拔量超过100mm；

④加载量达到设计要求；

进行桩身应变观测工序时，是在进行每级荷载维持的同时由动测传感器和打桩分析仪自动进行；

所述单桩水平静载荷试验步骤包括静载荷试验装置安装工序、水平位移观测工序、桩身应变观测工序、桩身挠度测量工序；

进行静载荷试验装置安装工序时，在与两根基准桩的连线垂直的两根锚桩之间设置两根双拼反力梁，并在反力梁上安装一基座，在基座上安装朝着试桩的卧式千斤顶，在卧式千斤顶的头部安装反力传感器；在试桩的桩顶水平力作用点及其上1m处设置双层位移计，用于测量桩顶位移并计算桩顶转角；

水平位移观测工序，单桩单循环试验控制最大试验荷载为600kN，每级荷载值按最大试验荷载的1/10～1/20，由卧式千斤顶施加荷载，压力传感器控制荷载；荷载加载时，每级荷载维持20min，卸载时，每级荷载维持10min，每隔5min应测读一次；全部卸载后应每隔10min测读一次，测读30min；符合下列条件之一时，即可终止加载：

①达到水平承载力试验最大加载量，或桩顶位移超过350mm或泥面处位移超过100mm即停止加载；

②在某级荷载作用下，桩顶水平位移急剧增加、位移速率明显增大；

③桩身断裂；

进行桩身应变观测工序时，是在进行每级荷载维持的同时由动测传感器和打桩分析仪自动进行；

进行桩身挠度测量工序时，采用活动式测斜仪逐段对桩身变化进行测试，预埋测斜管的测斜方向应与桩身挠曲变形方向一致。

2.根据权利要求1所述的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法，其特征在于，进行成孔质量检测步骤的孔径测量时，采用四条井径测量腿连续测量，张开后的四条井径测量腿紧贴孔壁，随被测钻孔的孔径变化相应扩张或收缩，带动桩孔检测探管内每条井径测量腿的差动线圈中的铁芯发生位移，位移所产生的感应电位差通过测量电路被所述数字记录仪采集纪录，通过打印机将测量出的孔径数据打印出来，孔径的变化情况即可直观的反映在曲线上。

3.根据权利要求1所述的海上风电嵌岩钢管桩的试验方法，其特征在于，进行成孔质量检测步骤的孔斜度测量时，采用无触点连续测量，在桩孔检测探管内放置两个互相垂直的摆锤，用相敏检波法来测量两个摆锤的摆动距离，将两个方向的摆动距离进行矢量合成，即形成瞬态孔斜顶角测量值；将全孔的顶角测量值换算为水平偏移量并进行累加，就能计算出整孔的偏心距，从而得到钻孔的孔斜度的结果。

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