CN110158669B - 一种3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法 - Google Patents
一种3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法，该试验方法共分为深厚液化层隔离系统安装、试验桩及锚桩或扩大基础施工、加载及测量装置安装、反力装置安装、加载及卸载、试验结果分析共六个步骤。本发明适用于水域及陆域复杂环境、深厚液化层隔离、3000t级上拔荷载、试桩数量较多大荷载桩基抗拔试验要求的情况，具有承载能力高、大荷载作用时稳定性好、周转使用效率高、降低施工投入、受力安全可靠、适用范围广、支撑方法灵活、周转适用效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及桩基竖向抗拔静载荷试验领域，尤其是涉及一种单个工程包含水域及陆域环境试桩、深厚液化层隔离、3000t级上拔荷载、试桩数量较多情况下的桩基竖向抗拔静载荷试验方法。
背景技术
目前，海外市场基础设施建设规模不断增大，重载大跨桥梁建设日新月异，各种建筑物构筑物大载荷桩基础不断涌现，为我国基础设施设计及建造企业提供了更大的机遇，同时也带来了挑战。东南亚及南亚次大陆部分地区自然条件复杂，基岩埋藏深，抗震设防烈度高，市场建筑材料及机械设备匮乏，普遍缺少成熟的施工经验，单个工程桩基静载试验数量多，试验荷载大，桩基试验对工期影响巨大，对大载荷桩基施工带来了极大的挑战。在实施此地区基础建设项目中，需要对桩基竖向静载荷试验进行研究，开发一种承载能力强、适用范围广、稳定性好、施工效率高的试验方法。
抗拔桩广泛应用于大型地下室抗浮、高耸建筑物构筑物抗拔、海上码头平台抗拔、悬索桥和斜拉桥锚桩基础、大型船坞底板的桩基础、静载荷试验中的锚桩基础、高烈度区复杂地震作用下的桩基础等。由于抗拔桩的应用十分广泛，因此对抗拔桩受力性状的研究也十分重要。
桩基静载抗拔试验是一种接近抗拔桩实际工作条件的单桩竖向抗拔承载力试验方法，它通过反力装置采用千斤顶给桩顶施加竖向荷载，加载量一般由精密压力表测量，桩顶变形量一般采用大量程百分表或位移传感器测量。试验结果可获得桩顶U-Δ和Δ-lgt两条基本曲线。该试验方法可以确定单桩竖向抗拔极限承载力，结合桩身和桩端预埋测试元件还可以测定桩侧土分层摩阻力以及桩身荷载传递规律等。
目前常用的桩基抗拔试验方法采用一字梁及锚桩作为反力系统，承载能力低，大荷载作用时稳定性差，不能适应深厚液化层隔离，不能根据施工环境灵活选用反力梁支撑方式，反力梁与试验桩连接装置构造复杂，周转使用效率低，不能满足复杂环境下试桩数量较多、大荷载桩基抗拔试验要求，对桩基施工工期及成本影响较大，急需开发一种新的桩基抗拔试验方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种承载能力高、大荷载作用时稳定性好、能适应深厚液化层隔离、周转使用效率高、降低施工投入、能满足水域及陆域复杂环境下试桩数量较多、大荷载桩基抗拔试验要求的3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法，特征是：具体施工步骤如下：
A、深厚液化层隔离系统安装：首先插打外侧的隔离钢护筒至液化层的底部；然后采用旋转钻机在隔离钢护筒内钻孔至隔离钢护筒的底标高；再将试验桩钢护筒下放，并插打至隔离钢护筒以下1m处，在试验桩钢护筒的外侧每隔5m设4个定位滚轮作为定位措施，在试验桩钢护筒的底部设置隔板，用于防止隔离钢护筒与试验桩钢护筒之间流土现象，以免影响试验荷载的准确性；
B、试验桩及锚桩或扩大基础施工：在试验桩钢护筒内继续钻孔至设计标高，安装测试元件并下放钢筋笼，灌注水下混凝土完成试验桩施工；试验桩主筋伸出桩顶2m，用于连接试验桩连接装置；共设置四根锚桩，单根锚桩的抗压承载力750t，锚桩至试验桩的中心距不小于4倍试验桩的直径；或根据实际地质条件完成地基处理，处理后地基承载力特征值不小于150kPa，安装扩大基础，在扩大基础上安装支撑梁；
C、测量装置安装：在试验桩的周围设置基准桩及基准梁，安装百分表，基准桩设置在试验荷载影响的范围外；
D、反力装置及加载装置安装：在试验桩的桩顶安装试验桩连接装置，试验桩连接装置与试验桩主筋采用直螺纹套筒连接；在试验桩连接装置上安装十字型的反力梁作为反力装置；在反力梁的顶端安装千斤顶和反力座，反力座与试验桩连接装置之间采用高强钢棒连接，用于传递上拔力；
E、加载及卸载：采用单级加载、卸载循环方式共分8级加载，每级加载量为250t，按照规定的时间维持荷载并记录试验桩的沉降量，符合终止加载条件后终止加载；
F、试验结果分析：根据记录结果绘制U-Δ曲线，与测试元件记录的曲线对比分析，确定试验桩的承载力极限值；根据测试元件记录的结果对各地层侧阻力进行分析，用于指导后续钻孔桩设计及钻孔桩施工工艺。
步骤A中，隔离钢护筒的内径超出试验桩钢护筒的外径0.2m，定位滚轮采用聚乙烯材质，隔板采用刚性环板。
步骤B中，测试元件包括位移计和应变计，能够测量不同深度处的桩身截面的位移及应变，并将数据传递至分析软件，用于分析不同深度处的桩身变形及荷载传递；扩大基础采用预制钢筋混凝土基础，便于周转倒用。
步骤C中，采用由型钢制成的基准梁及大量程的百分表用于减小测量误差。
步骤D中，试验桩连接装置为精加工整体式构件，受力安全可靠；高强钢棒采用40Cr材质，车通长梯形螺纹，两端配套螺母，螺母车配套内丝；多台千斤顶并联工作，千斤顶的额定工作荷载大于1.25倍试验荷载。
步骤E中，以慢速法对每一级荷载进行加载、卸载循环，试验结果更能够反应桩基真实受力状态。
步骤F中，采用人工记录试验结果与测试元件记录结果对比分析，分析结果更为真实可靠；对各地层测阻力进行记录，与原地勘提供结果对照分析，提供具体施工工艺下真实可靠的承载力数据。
本发明的3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法共分为深厚液化层隔离系统安装、试验桩及锚桩或扩大基础施工、加载及测量装置安装、反力装置安装、加载及卸载、试验结果分析共六个步骤。本发明适用于水域及陆域复杂环境、深厚液化层隔离、3000t级上拔荷载、试桩数量较多的抗拔试验情况，具有承载能力高、稳定性好、周转使用效率高、施工投入低、受力安全可靠、适用范围广、支撑方法灵活的优点。
附图说明
图1为扩大基础支撑桩基静载荷试验布置示意图；
图2为图1的A-A向示意图；
图3为锚桩支撑桩基静载荷试验布置示意图；
图4为图3的B-B向示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
一种3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法，具体施工步骤如下：
A、深厚液化层隔离系统安装：首先插打外侧的隔离钢护筒1至液化层的底部；然后采用旋转钻机在隔离钢护筒1内钻孔至隔离钢护筒1的底标高；再将试验桩钢护筒2下放，并插打至隔离钢护筒1以下1m处，在试验桩钢护筒2的外侧每隔5m设4个定位滚轮3作为试验桩钢护筒2的定位措施，在试验桩钢护筒2的底部设置隔板16，用于防止隔离钢护筒1与试验桩钢护筒2之间流土现象，以免影响试验荷载的准确性；
B、试验桩4及锚桩5或扩大基础6施工：在试验桩钢护筒2内继续钻孔至设计标高，安装测试元件19并下放钢筋笼18，灌注水下混凝土完成试验桩4施工；试验桩主筋17伸出桩顶2m，用于连接试验桩连接装置7；施工四根锚桩5，锚桩5至试验桩4的中心距不小于4倍试验桩4的直径，单根锚桩5的抗压承载力750t；或根据实际地质条件完成地基处理，处理后地基承载力特征值不小于150kPa，安装扩大基础6，在扩大基础6上安装纵向支撑梁8、横向支撑梁9；
C、测量装置安装：在试验桩的周围设置基准桩10及基准梁11，基准桩10设置在试验荷载影响的范围外；
D、反力装置及加载装置安装：在试验桩4的桩顶安装试验桩连接装置7，试验桩连接装置7与试验桩主筋17采用直螺纹套筒连接；在试验桩连接装置7上安装十字型的反力梁12作为反力装置；在反力梁12的顶端安装千斤顶13和反力座14，反力座14与试验桩连接装置7之间采用高强钢棒15连接，用于传递上拔力；
E、加载及卸载：采用单级加载、卸载循环方式共分8级加载，每级加载量为250t，按照规定的时间维持荷载并记录试验桩的沉降量，符合终止加载条件后终止加载；
F、试验结果分析：根据记录结果绘制U-Δ曲线，与测试元件记录的曲线对比分析，确定试验桩的承载力极限值；根据测试元件记录的结果对各地层侧阻力进行分析，用于指导后续钻孔桩设计及钻孔桩施工工艺。
步骤A中，隔离钢护筒1的内径超出试验桩钢护筒2的外径0.2m，定位滚轮3采用聚乙烯材质，隔板采用刚性环板。
步骤B中，测试元件包括位移计和应变计，能够测量不同深度处的桩身截面的位移及应变，并将数据传递至分析软件，用于分析不同深度处的桩身变形及荷载传递；扩大基础采用预制钢筋混凝土基础，便于周转倒用。
步骤C中，采用由型钢制成的基准梁11及大量程的百分表用于减小测量误差。
步骤D中，试验桩连接装置7为精加工整体式构件，受力安全可靠；高强钢棒15采用40Cr材质，车通长梯形螺纹，两端配套螺母，螺母车配套内丝；多台千斤顶13并联工作，千斤顶13的额定工作荷载大于1.25倍试验荷载。
步骤E中，以慢速法对每一级荷载进行加载、卸载循环，试验结果更能够反应桩基真实受力状态。
步骤F中，采用人工记录试验结果与测试元件记录结果对比分析，分析结果更为真实可靠；对各地层测阻力进行记录，与原地勘提供结果对照分析，提供具体施工工艺下真实可靠的承载力数据。
Claims (7)
1.一种3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法，其特征在于：具体施工步骤如下：
A、深厚液化层隔离系统安装：首先插打外侧的隔离钢护筒至液化层的底部；然后采用旋转钻机在隔离钢护筒内钻孔至隔离钢护筒的底标高；再将试验桩钢护筒下放，并插打至隔离钢护筒以下1m处，在试验桩钢护筒的外侧每隔5m设4个定位滚轮作为定位措施，在试验桩钢护筒的底部设置隔板，用于防止隔离钢护筒与试验桩钢护筒之间流土现象，以免影响试验荷载的准确性；
B、试验桩及锚桩或扩大基础施工：在试验桩钢护筒内继续钻孔至设计标高，安装测试元件并下放钢筋笼，灌注水下混凝土完成试验桩施工；试验桩主筋伸出桩顶2m，用于连接试验桩连接装置；共设置四根锚桩，单根锚桩的抗压承载力750t，锚桩至试验桩的中心距不小于4倍试验桩的直径；或根据实际地质条件完成地基处理，处理后地基承载力特征值不小于150kPa，安装扩大基础，在扩大基础上安装支撑梁；
C、测量装置安装：在试验桩的周围设置基准桩及基准梁，安装百分表，基准桩设置在试验荷载影响的范围外；
D、反力装置及加载装置安装：在试验桩的桩顶安装试验桩连接装置，试验桩连接装置与试验桩主筋采用直螺纹套筒连接；在试验桩连接装置上安装十字型的反力梁作为反力装置；在反力梁的顶端安装千斤顶和反力座，反力座与试验桩连接装置之间采用高强钢棒连接，用于传递上拔力；
E、加载及卸载：采用单级加载、卸载循环方式共分8级加载，每级加载量为250t，按照规定的时间维持荷载并记录试验桩的沉降量，符合终止加载条件后终止加载；
F、试验结果分析：根据记录结果绘制U-Δ曲线，与测试元件记录的曲线对比分析，确定试验桩的承载力极限值；根据测试元件记录的结果对各地层侧阻力进行分析，用于指导后续钻孔桩设计及钻孔桩施工工艺。
2.根据权利要求1所述的3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法，其特征在于：步骤A中，隔离钢护筒的内径超出试验桩钢护筒的外径0.2m，定位滚轮采用聚乙烯材质，隔板采用刚性环板。
3.根据权利要求1所述的3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法，其特征在于：步骤B中，测试元件包括位移计和应变计，能够测量不同深度处的桩身截面的位移及应变，并将数据传递至分析软件，用于分析不同深度处的桩身变形及荷载传递；扩大基础采用预制钢筋混凝土基础，便于周转倒用。
4.根据权利要求1所述的3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法，其特征在于：步骤C中，采用由型钢制成的基准梁及大量程的百分表用于减小测量误差。
5.根据权利要求1所述的3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法，其特征在于：步骤D中，试验桩连接装置为精加工整体式构件，受力安全可靠；高强钢棒采用40Cr材质，车通长梯形螺纹，两端配套螺母，螺母车配套内丝；多台千斤顶并联工作，千斤顶的额定工作荷载大于1.25倍试验荷载。
6.根据权利要求1所述的3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法，其特征在于：步骤E中，以慢速法对每一级荷载进行加载、卸载循环，试验结果更能够反应桩基真实受力状态。
7.根据权利要求1所述的3000t级桩基竖向抗拔静载荷试验方法，其特征在于：步骤F中，采用人工记录试验结果与测试元件记录结果对比分析，分析结果更为真实可靠；对各地层测阻力进行记录，与原地勘提供结果对照分析，提供具体施工工艺下真实可靠的承载力数据。
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