芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案

芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司责任表编制人：审核：批准：目录一、工程概况二、试验目的三、试验依据四、工程地质条件五、试桩数量、位置及有关参数六、试验内容和技术要求七、试验平台搭建要求八、试验要点九、试验成果十、安全措施十一、试验设备芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司第3页共16页一、工程概况芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程港工建筑物采用高桩梁板式结构，建筑物等级为Ⅱ级。码头平台基桩为600×600预应力混凝土方桩和φ800预制型芯柱嵌岩钢管桩，拟采用锤击沉桩施工工艺。根据《港口工程桩基规范》及中交第二航务工程勘察设计院1986年1月编制的《芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程工程地质勘察报告》，码头桩基计算参数应以试桩资料确定。故本码头工程施工图设计前，进行两组600×600预应力混凝土方桩试打桩和试桩（高应变及静载荷试验）二、试验目的⑴通过试打桩，确定拟定桩型的可打性，为合理选定桩型、桩长提供依据。⑵通过试打桩确定桩尖穿透覆盖层达设计桩尖标高的沉桩工艺，确认沉桩控制标准，并为沉桩桩锤选取提供参考依据。⑶通过试打桩初步确定打桩震动对岸坡稳定的影响范围和程度。⑷实测打桩过程中桩穿透不同土层时，桩身锤击应力。⑸直接测定试桩及锚桩沉桩过程中的贯入度及回弹量。⑹通过垂直静载荷试验，测定600×600预应力混凝土方桩2根试桩的轴向抗压承载力。⑺通过高应变动测法测定600×600预应力混凝土方桩垂直极限承载力及各土层桩身侧摩阻力及桩尖端阻力，评价桩身完整性分析桩锤的性能指标、为沉桩施工选锤提供参考意见，并将高应变动力检测的垂直极限承载力结果与垂直静载荷试验结果进行比较。三、试验依据⑴《港口工程桩基规范》（JTJ254－98）；⑵《港口工程桩基规范》（JTJ254－98）局部修订；⑶《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291－98）；芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司第4页共16页⑷《港口工程基桩静荷载试验规程》（JTJ255－2002）；⑸《港口工程桩基动力检测规程》（JTJ249－2001）；⑹国家、相关行业及当地政府有关部门颁布的现行标准、规范、规程及规定。四、工程地质条件根据中交第三航务工程勘察设计院有限公司1986年1月编制的《芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程工程地质勘察报告》,该地区工程地质条件如下：①亚粘土：褐色，夹薄砂层，含云母；②淤泥质粘土及淤泥质亚粘土：褐色，夹薄砂层，含云母，局部混砂较多，有砂团，有腐植物；③亚粘土间砂层：褐色，混砂，含云母等；④亚粘土间砂层：褐色，夹薄砂层，含云母，局部混砂较多，有砂团；⑤淤泥质亚粘土间砂层：褐色，夹薄砂层，含云母，局部混砂较多，有砂团，有腐植物；⑥粉砂：灰色，含云母，混粘性土⑦粘土间砂层：褐色，夹薄砂层，含云母，局部混砂较多，有少量腐植物；⑧粘性土混碎石：灰绿色及灰褐色，含云母，混多量粗砾砂、小碎石。五、试桩的数量、位置及有关参数1试桩数量（1）高应变动测试验10根试打桩（试桩和锚桩）均应作高应变动力检测，试桩和锚桩均在初打终锤时进行高应变动测试验，在初打7天后进行复打和高应变动测试验。（2）垂直静载荷试验共做2组，试桩编号分别为试1、试2，在各桩高应变动测试验完成后3天进行。2试桩位置根据试桩沉桩时长江水位以及锚桩用于工程桩的要求，结合本工程桩位布置和地芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司第5页共16页质资料，确定试桩具体位置及布置如附图（一）所示。3试桩规格及高程（1）试桩、锚桩的桩特征值如表一所示。（2）桩桩、锚桩的桩结构图见附图三。试桩、锚桩的桩特征值表表一桩名称桩数规格（mm）桩顶标高（m）桩尖标高（m）桩长（m）试11600×600预应力混凝土方桩9.25-37.7547试22600×600预应力混凝土方桩9.25-37.7547锚1~44600×600预应力混凝土方桩9.25-37.7547锚5~62600×600预应力混凝土方桩9.25-37.7547锚7~82600×600预应力混凝土方桩9.25-37.75474设计单桩承载力试1桩垂直极限承载力标准值为5247kN（初估值）；试2桩垂直极限承载力标准值为5145kN（初估值）。六、试验内容和技术要求1试验内容（1）本工程的S1试桩、S2试桩为轴向抗压静荷载试验桩；试桩、锚桩均作初打高应变动力检测，共10根；在初打7天后进行复打高应变动测试验。（2）通过分析桩在冲击力作用下产生的力和加速度，确定桩的垂直承载力，评价桩身完整性；（3）分析土的阻力分布、桩锤的性能指标、沉桩时的桩身应力及瞬时沉降特性；（4）测定在桩尖进入不同土层和接近设计标高时的打桩应力及桩顶、桩尖应力变化情况；芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司第6页共16页（5）根据对试沉桩测得的承载力与贯入度的关系，确定沉桩终锤标准。（6）通过轴向抗压静载荷试验得出试验桩的轴向抗压极限承载力推荐特征值；（7）通过静载荷试验的循环荷载试验，测定桩顶轴向反力系数；（8）通过桩身相关断面应变测试，测定桩周各土层的分层摩阻力标准值和桩端极限阻力标准值，为确定桩长提供依据；（9）了解加载过程中桩身应力的分布规律；（10）通过高应变动力测试，将静载荷与动力测试的结果进行对比，为以后工程桩检测确定桩基承载力提供依据；2技术要求（1）桩的制作误差应满足《港口工程质量检验评定标准》。（2）施打试桩及锚桩时，要求定位准确，桩顶最大偏位不应大于100mm，对试桩纵轴倾斜度不应大于1/200，锚桩纵线倾斜度不应大于1/100。（3）桩身内部预埋好应变测力计度注意保护好线缆。（4）锚桩对试验桩对称布置，使其受力均匀。锚桩与试验桩的中心距不应小于4倍桩径或桩宽；基准桩与试验桩的中心距不应小于4倍桩径或桩宽；基准桩与锚桩的中心距不应小于3倍桩径或桩宽。（5）试桩工程建议选用D100柴油锤进行施打。（6）相应设备和结构按1.5倍预估垂直极限承载力设计。（7）试验桩在沉桩后进行加载的间歇时间，对粘性土不应少于14d，对砂土不应少于3d，对水冲沉桩不应少于28d。（8）静载荷试验不应在大风大浪等气象水文条件恶劣时进行。试验期间，距离试桩50m范围内不得进行打桩作业，并应避免各种振动影响，严禁船舶碰撞试验平台。（9）试验桩顶一般以自由状态进行试验。芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司第7页共16页试验项目一览表名称编号垂直承载力贯入度打桩应力轴向反力系数动力测试预估极限承载力（kN）初打复打试桩S1√√√√√√5247试桩S2√√√√√√5145锚桩锚1~8√√√七、试验平台搭建1、临时试验平台搭建要求临时试验平台是试验人员工作场所，应保证作业空间要求和作业安全要求。1）平台平面尺寸平台外边缘距离锚桩边缘均为2m。2）、顶面标高试验平台顶面标高应低于试桩标高30cm，底面标高应高于最高水位不小于80cm。3）、基准桩和试桩应为自由状态，不与试验平台固定连接。基准桩上用于固定基准梁支架顶面标高应高于试验平台顶面标高20cm。4）、平台周围应设置护栏，护栏高度宜为150cm，间距宜为50cm。5）、试验平台承载力要求综合考虑试验设备荷载、施工人员以及海上作业人特殊性，试验平台承载力不低于500kN。2、试验设备安装示意图芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司第8页共16页竖向抗压静载试验装置芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司第9页共16页芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司第10页共16页八、试验要点（1）高应变动力测试检测目的：桩身锤击最大拉应力及最大压应力，桩侧与桩端土阻力分布，判定单桩竖向极限承载力（岩土对桩的静土阻力）及桩身完整性。检测依据：《港口工程桩基动力检测规程》（JTJ249-2001）检测方法：重锤打击桩顶，在距桩顶一定距离处对称安装一对力传感器和一对加速度传感器，现场采集力和速度的时程曲线，室内通过拟合程序求解波动方程，得出桩的结构完整性、桩的极限承载力以及荷载与沉降关系的Q－S曲线。高应变现场测试工作流程如图一。图一高应变测试工作流程（2）垂直静载荷试验试验设备：10000kN加载试验大梁（主、次梁，千斤顶及油泵，桩顶钢支座墩，拉压架）及荷载测读控制系统。测量设备：基准梁，百分表（0.01mm级测读系统）试验加载方式：采用慢速维持荷载法。加卸载均分级进行，采用等量分级。每级加载为预计最大加载的1/10，第一级按2倍分级荷载加载；每级卸载为2倍加载级。每级加卸载时间不宜少于1min。沉降观测时间：沉降测读时间依次为0、5、10、15、30min,其后应每隔30min测读一次，直至达到荷载维持的规定为止。稳定标准：在某级荷载作用下，60min内对应的沉降值小于0.1mm，可定为主机便携式计算机重锤力传感器加速度传感器水面芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司第11页共16页该级沉降达到稳定。终止加载条件：①桩顶总沉降量超过40mm，且在某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下的5倍或Q—S曲线出现可判定极限承载力的陡降段；②锚桩出现明显的上拔位移。③在某级荷载作用下，24h未达到稳定；④在加载过程中，发现试验桩桩顶偏离轴线的位移过大，危及试验安全；卸载观测：每级荷载测读时间依次为0、15、30、60min，卸载至零时应测读一次，维持时间结束时在测读一次。桩的垂直极限承载力的确定：①当Q-S曲线上有可判定极限承载力的陡降段时，采用明显陡降段起始点相对应的荷载。陡降段的起始点可根据下列方法之一确定：1）当LfQSnn，而L＞fQSnn11时，或11nnQS/nnQS＞5且Sn+1≥40mm时，n点对应的荷载为极限承载力。其中04.03.3LLf）（。L为桩长，单位为m，f（L）单位为mm/kN；2）当Q/Qmax—S/d曲线有明显陡降，即曲线斜率开始演变为大于0.3（对于一般挤土桩）时对应的荷载为极限承载力。其中Qmax为试验所加的最大荷载，d为桩宽。3）在S—lgt曲线中取曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显向下的曲折的前一级荷载为极限承载力。②当Q—S曲线没有明显陡降时，在Q—S曲线上取桩顶总沉降量S=40mm相对应的荷载作为极限承载力近似值。③（3）桩身应力测试桩顶受到荷载以后，荷载将沿着桩身轴向往下传递。假设桩身在受荷载以后，桩身结构完好，则在各级荷载作用下桩身产生的应变量等于应变计产生的应变量，相应芜湖港朱家桥集装箱码头一期工程试桩方案××××工程检测有限公司第12页共16页桩截面微分单元内的应变量亦可求得。通过量测预先设置在桩体上的应变计，可以实测到各应变计在每级荷载作用下所产生的应力值。通过分析各截面应变计实测所得应力应变关系，可以推出相应桩截面的应力应变关系。由此求得各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力Pz值及轴力随荷载和深度变化的传递规律。在不同土层界面设置应变计，根据上下应变计的测试值则可求得桩侧的摩阻力及其端承力。①材料及测试仪器材料使用GJJ-25弦式钢筋应力计，规格φ25，具有抗干扰能力强、受温度影响小、零飘小、性能稳定可靠、寿命长等特点，适应在恶劣环境中长期/远距离观测。测试仪器使用ZXY—II型频率读数仪测读，量程为500～5000HZ，精度为±0.1HZ。②埋设位置试桩各土层分界面处均对称布设2只钢筋应力计，当主要土层厚度较大时，将该土层分为上、下层，增设一对应力计，桩身下部钢筋应力计适当增加。Sl#共计12只钢筋应力计，S2#共计14只钢筋应力计，具体埋设位置见附图。③安装方法钢筋应力计按设计位置安装于钢筋的主筋上，应力计的导线顺着主筋通至桩顶下1m处引出桩身外，并做好防水工作。④振弦式钢筋应力计工作原理及计算方法为掌握在进行轴向抗压静载试验时各级荷载下桩身应力及其变化情况，运用频率仪量测钢筋应力计频率的变化，进而换算成桩身的应力。振弦式钢筋测力计工作原理