CN111549830A - 地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法 - Google Patents

Abstract

一种地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法，其利用车站明挖基坑围护结构的围护桩为支承点，提供单桩竖向抗拔静荷载试验的支座反力，分段拼装钢横梁和一体化测力单元，解决了狭小空间内城市轨道交通明挖车站抗拔桩承载力检测问题，提出了一种地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法。因利用了车站围护结构，且钢横梁及一体化测力单元可重复利用，试验成本较小，经济效益是可观的，具有较好的推广应用前景。

Description

地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通的技术领域，尤其涉及一种地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法，以解决城市轨道交通明挖车站抗拔桩承载力检测问题。

背景技术

在地下水位较高的地区，采用明挖法建造的埋深较大的地铁车站，如地下三层、地下四层站，常常需要设置抗拔桩来解决结构抗浮问题，一般来讲，抗拔桩的抗拔承载力较大。对于围护桩+内支撑体系的基坑围护结构来说，基坑底部内支撑间距约3m，最下一道内支撑距基底的净空约4m，在这种狭小的空间内进行抗拔桩的抗拔承载力检测，难度较大。采用常规的锚桩反力法，需在抗拔桩施作的同时施作锚桩(4根)，一方面由于地下三层、地下四层站基坑较深，再加上锚桩自身长度，导致试验成本较高，另一方面受基坑底部空间的限制，在试验操作方面具有较大的难度；若采用天然地基提供反力，因抗拔桩抗拔承载力较大，当地质条件差时，将难以提供试验要求的反力，同样也受基坑底部空间的限制，试验操作难度较大。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关工程设计的经验和成果，研究设计出一种地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法，其利用车站明挖基坑围护结构的围护桩为支承点，提供单桩竖向抗拔静荷载试验的支座反力，分段拼装钢横梁和一体化测力单元，解决了狭小空间内城市轨道交通明挖车站抗拔桩承载力检测问题，提出了一种地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法。因利用了车站围护结构，且钢横梁及一体化测力单元可重复利用，试验成本较小，经济效益是可观的，具有较好的推广应用前景。

为实现上述目的，本发明公开了一种地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：施工准备，围挡施工场地，交通疏解、管线迁改；施工主体围护桩、抗拔桩、降水井、围护桩冠梁，并架设内支撑，逐层开挖至基底标高，破除抗拔桩超灌混凝土，保留抗拔桩纵向钢筋；

步骤二：在车站的围护桩之间施作钢筋混凝土支承梁及钢横梁挡台，所述钢筋混凝土支承梁与围护桩进行连接；

步骤三：待钢筋混凝土支承梁及钢横梁挡台的混凝土达到计强度后，采用龙门吊吊装一体化测力单元和钢横梁分节至基底，就位于临时支墩和钢筋混凝土支承梁上，所述一体化测力单元的连接钢管位于抗拔桩纵向钢筋的内侧，拼接一体化测力单元及钢横梁分节，使之形成整体；

步骤四、移除临时支墩，将待检测的抗拔桩纵向钢筋与一体化测力单元的连接钢管外壁进行连接，完成检测装置安装，从而进行对应抗拔桩的单桩竖向抗拔静荷载试验。

其中：步骤一包含：对围挡进行施工，交通疏解、管线迁改后，对主体外周的围护桩、底部的抗拔桩、位于围护桩外侧的降水井、围护桩顶部的围护桩冠梁进行施工，并在内侧架设多道内支撑，逐层开挖至基底标高，破除抗拔桩超灌混凝土，保留抗拔桩在基底线上伸出的多根抗拔桩纵向钢筋。

其中：步骤二中钢筋混凝土支承梁与围护桩的连接步骤如下：

步骤1、将与钢筋混凝土支承梁连接处的围护桩混凝土保护层凿除，露出围护桩的主筋；

步骤2、将钢筋混凝土支承梁主筋分为两段，每段一端植筋锚入围护桩内；

步骤3、焊接连接两段钢筋混凝土支承梁主筋，并设置箍筋，完成钢筋混凝土支承梁钢筋绑扎；

步骤4、浇筑钢筋混凝土支承梁混凝土，与围护桩连为一体。

其中：所述一体化测力单元包含承压板、千斤顶、钢拉杆和连接钢管，所述承压板位于顶部，所述千斤顶设置于承压板的下侧，所述连接钢管位于底部并通过多根钢拉杆连接至承压板，所述千斤顶位于钢横梁和承压板之间。

其中：步骤四中单桩竖向抗拔静荷载试验步骤如下：

步骤a、以单桩竖向抗拔极限承载力设计值的1/10为加载分级荷载，采用千斤顶逐级等量加载；

步骤b、每级荷载施加后，分别按第5min、15min、30min、45min、60min测读桩顶上拔量，此后每隔30min测读一次桩顶上拔量；

步骤c、每60min内的桩顶上拔量不超过0.1mm，并且连续出现两次时，视为桩顶上拔速率达到相对稳定标准，施加下一级荷载；

步骤d、当施加的荷载达到单桩竖向抗拔极限承载力设计值时，终止加载；

步骤e、以单桩竖向抗拔极限承载力设计值的1/5为卸载分级荷载，采用千斤顶逐级等量卸载；

步骤f、卸载时，每级荷载维持60min，分别按15min、30min、60min测读桩顶上拔量后，卸下一级荷载；卸载至零后，测读桩顶残余上拔量，维持时间180min，测读时间分别为第15min、30min，此后每隔30min测读一次桩顶残余上拔量；

步骤g、绘制上拔荷载-桩顶上拔量关系曲线，并以施加的最大荷载作为单桩竖向抗拔极限承载力，结束试验，拆除检测装置。

通过上述内容可知，本发明的地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法具有如下效果：

1、本发明可实现地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验；

2、本发明利用车站明挖基坑围护结构的围护桩为支承点，提供单桩竖向抗拔静荷载试验的支座反力，降低了试验成本；

3、本发明适用范围广，可用于类似明挖法施工的地下工程，如市政下穿隧道、地下综合管廊等；

4、本发明利用了车站围护结构，钢横梁及一体化测力单元可重复利用，试验成本较小，经济效益较好。本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法的步骤一示意图。

图2显示了本发明的地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法的步骤二示意图。

图2A显示了图2中1-1方向的示意图。

图2B显示了图2中2-2方向的示意图。

图3显示了本发明的地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法的步骤三示意图。

图4显示了本发明的地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法的步骤四示意图。

图4A显示了图4底部的俯视图。

图5显示了本发明中钢筋混凝土支承梁与围护桩的连接示意图。

图6显示了本发明中一体化测力单元的结构示意图。

图6A显示了图6中a-a方向的示意图。

图6B显示了图6中b-b方向的示意图。

图6C显示了图6中c-c方向的示意图。

具体实施方式

参见图1至图4，显示了本发明的地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法。

所述地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法包括如下步骤：

步骤一：参见图1，施工准备，围挡施工场地，交通疏解、管线迁改；施工主体围护桩、抗拔桩、降水井、围护桩冠梁，并架设内支撑，逐层开挖至基底标高，破除抗拔桩超灌混凝土，保留纵向钢筋；

具体而言，其包含对围挡10进行施工，交通疏解、管线迁改后，对主体外周的围护桩11、底部的抗拔桩12、位于围护桩11外侧的降水井13、围护桩顶部的围护桩冠梁14进行施工，并在内侧架设多道内支撑(从上至下可依次包含第一道支撑15、第二道支撑16、第三道支撑17和第四道支撑18)，逐层开挖至基底标高，破除抗拔桩超灌混凝土，保留抗拔桩12在基底线20以上伸出的多根抗拔桩纵向钢筋19。

步骤二：参见图2、图2A、图2B和图5，在车站的围护桩11之间施作钢筋混凝土支承梁21及钢横梁挡台22，所述钢筋混凝土支承梁21与围护桩11进行连接；

其中，钢筋混凝土支承梁21与围护桩11的连接步骤如下：

步骤1、将与钢筋混凝土支承梁连接处的围护桩混凝土保护层凿除，露出围护桩的主筋；

步骤2、将钢筋混凝土支承梁主筋分为两段，每段一端植筋锚入围护桩内；

步骤3、焊接连接两段钢筋混凝土支承梁主筋，并设置箍筋，完成钢筋混凝土支承梁钢筋绑扎；

步骤4、浇筑钢筋混凝土支承梁混凝土，与围护桩连为一体。

由此，所述钢筋混凝土支承梁21与围护桩11能进行可靠连接，更好的便于后续的检测装置安装。

步骤三：参见图3，待钢筋混凝土支承梁及钢横梁挡台的混凝土达到设计强度后，采用设置于基坑上方的龙门吊32吊装一体化测力单元26和钢横梁分节24至基底，就位于临时支墩31和钢筋混凝土支承梁21上，并采用高强螺栓拼接一体化测力单元26及钢横梁分节24，使之形成整体，各钢横梁分节24通过钢梁拼装节25拼装成整体的钢横梁；

其中，同时参见图6、图6A、图6B和图6C，所述一体化测力单元26包含承压板27、千斤顶28、钢拉杆29和连接钢管30，所述承压板27位于顶部，所述千斤顶28设置于承压板27的下侧，所述连接钢管30位于底部并通过多根钢拉杆29连接至承压板27，所述的连接钢管30位于抗拔桩纵向钢筋19的内侧，所述千斤顶28位于钢横梁24和承压板26之间。

步骤四、参见图4和图4A，移除临时支墩31，将待检测的抗拔桩纵向钢筋19与一体化测力单元26的连接钢管30外壁进行焊接连接，完成检测装置安装，从而进行对应抗拔桩的单桩竖向抗拔静荷载试验。

具体而言，单桩竖向抗拔静荷载试验步骤如下：

步骤a、以单桩竖向抗拔极限承载力设计值的1/10为加载分级荷载，采用千斤顶逐级等量加载；

步骤b、每级荷载施加后，分别按第5min、15min、30min、45min、60min测读桩顶上拔量，此后每隔30min测读一次桩顶上拔量；

步骤c、每60min内的桩顶上拔量不超过0.1mm，并且连续出现两次时，视为桩顶上拔速率达到相对稳定标准，施加下一级荷载；

步骤d、当施加的荷载达到单桩竖向抗拔极限承载力设计值时，终止加载；

步骤e、以单桩竖向抗拔极限承载力设计值的1/5为卸载分级荷载，采用千斤顶逐级等量卸载；

步骤f、卸载时，每级荷载维持60min，分别按15min、30min、60min测读桩顶上拔量后，卸下一级荷载；卸载至零后，测读桩顶残余上拔量，维持时间180min，测读时间分别为第15min、30min，此后每隔30min测读一次桩顶残余上拔量；

步骤g、绘制上拔荷载-桩顶上拔量关系曲线，并以施加的最大荷载作为单桩竖向抗拔极限承载力，结束试验，拆除检测装置。

优选的是，所述钢筋混凝土支承梁的设计和提出是本发明的重点，通过钢筋混凝土支承梁提供钢横梁的有效支承，同时，可在围护桩上设置钢筋混凝土牛腿，替代围护桩之间的钢筋混凝土支承梁。

其中，本发明中围护桩是重要的提供支承反力的结构构件，根据抗拔桩抗拔承载力的大小，可加长围护桩的桩长。

由此，本发明的方法能有效利用车站明挖基坑围护结构的围护桩为支承点，从而提供单桩竖向抗拔静荷载试验的支座反力，同时，分段拼装钢横梁和一体化测力单元，解决了狭小空间内城市轨道交通明挖车站抗拔桩承载力检测问题，且钢横梁及一体化测力单元可重复利用，成本较小，经济效益可观，具有较好的推广应用前景。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (5)

1.一种地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：施工准备，围挡施工场地，交通疏解、管线迁改；施工主体围护桩、抗拔桩、降水井、围护桩冠梁，并架设内支撑，逐层开挖至基底标高，破除抗拔桩超灌混凝土，保留抗拔桩纵向钢筋；

步骤二：在车站的围护桩之间施作钢筋混凝土支承梁及钢横梁挡台，所述钢筋混凝土支承梁与围护桩进行连接；

步骤三：待钢筋混凝土支承梁及钢横梁挡台的混凝土达到计强度后，采用龙门吊吊装一体化测力单元和钢横梁分节至基底，就位于临时支墩和钢筋混凝土支承梁上，所述一体化测力单元的连接钢管位于抗拔桩纵向钢筋的内侧，拼接一体化测力单元及钢横梁分节，使之形成整体；

步骤四、移除临时支墩，将待检测的抗拔桩纵向钢筋与一体化测力单元的连接钢管外壁进行连接，完成检测装置安装，从而进行对应抗拔桩的单桩竖向抗拔静荷载试验。

2.如权利要求1所述的地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法，其特征在于：步骤一包含：对围挡进行施工，交通疏解、管线迁改后，对主体外周的围护桩、底部的抗拔桩、位于围护桩外侧的降水井、围护桩顶部的围护桩冠梁进行施工，并在内侧架设多道内支撑，逐层开挖至基底标高，破除抗拔桩超灌混凝土，保留抗拔桩在基底线上伸出的多根抗拔桩纵向钢筋。

3.如权利要求1所述的地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法，其特征在于：步骤二中钢筋混凝土支承梁与围护桩的连接步骤如下：

步骤1、将与钢筋混凝土支承梁连接处的围护桩混凝土保护层凿除，露出围护桩的主筋；

步骤2、将钢筋混凝土支承梁主筋分为两段，每段一端植筋锚入围护桩内；

步骤3、焊接连接两段钢筋混凝土支承梁主筋，并设置箍筋，完成钢筋混凝土支承梁钢筋绑扎；

步骤4、浇筑钢筋混凝土支承梁混凝土，与围护桩连为一体。

4.如权利要求1所述的地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法，其特征在于：所述一体化测力单元包含承压板、千斤顶、钢拉杆和连接钢管，所述承压板位于顶部，所述千斤顶设置于承压板的下侧，所述连接钢管位于底部并通过多根钢拉杆连接至承压板，所述千斤顶位于钢横梁和承压板之间。

5.如权利要求1所述的地铁明挖车站抗拔桩单桩竖向抗拔静荷载试验方法，其特征在于：步骤四中单桩竖向抗拔静荷载试验步骤如下：

步骤a、以单桩竖向抗拔极限承载力设计值的1/10为加载分级荷载，采用千斤顶逐级等量加载；

步骤b、每级荷载施加后，分别按第5min、15min、30min、45min、60min测读桩顶上拔量，此后每隔30min测读一次桩顶上拔量；

步骤c、每60min内的桩顶上拔量不超过0.1mm，并且连续出现两次时，视为桩顶上拔速率达到相对稳定标准，施加下一级荷载；

步骤d、当施加的荷载达到单桩竖向抗拔极限承载力设计值时，终止加载；

步骤e、以单桩竖向抗拔极限承载力设计值的1/5为卸载分级荷载，采用千斤顶逐级等量卸载；

步骤f、卸载时，每级荷载维持60min，分别按15min、30min、60min测读桩顶上拔量后，卸下一级荷载；卸载至零后，测读桩顶残余上拔量，维持时间180min，测读时间分别为第15min、30min，此后每隔30min测读一次桩顶残余上拔量；

步骤g、绘制上拔荷载-桩顶上拔量关系曲线，并以施加的最大荷载作为单桩竖向抗拔极限承载力，结束试验，拆除检测装置。

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