榕江特大橋鋼管樁靜載試驗方案

1、榕江特大橋鋼管樁抗壓靜載試驗方案1 工程概況榕江特大橋鋼桁梁采用鋼管樁臨時支墩配合對稱懸拼的架設方案，鋼管樁采用螺旋焊鋼管，根據(jù)各臨時墩設計承載力的大小，鋼管樁尺寸從 610 ×10、1220×10到1420×10不等，各鋼管樁設計參數(shù)如表1所示。兩邊跨分別搭設5個臨時支墩用于邊跨鋼桁梁的拼裝，兩主跨跨中搭設兩個臨時支墩作為合龍段鋼桁梁支撐及調(diào)整的反力結構（其中廈門側主跨增加一個臨時支墩），全橋共采用15個臨時支墩。圖1 鋼桁梁懸拼架設示意圖目前廈門側邊跨臨時支墩已經(jīng)施工完畢，廈門側中跨f號臨時支墩（靠近72號主墩）大部分鋼管樁入土深度超過了25m（設計入土深度2

2、7m），另有一根鋼管樁入土深度22m，且使用目前的振動打樁錘無法將其進一步打入地基。由于鋼管樁的豎向承載力與其入土深度有直接的關系，即入土深度越大，其承載力越大，在鋼管樁入土深度有達到設計要求的情況下，其承載力沒有保證，因此建議選取f號臨時墩部分鋼管樁進行靜載試驗以測試其豎向承載力。圖2 f號臨時墩鋼管樁編號及實際入土深度表1 各鋼管樁設計參數(shù)墩號abcdef(廈門側)f(深圳側)hf(廈門側)f(深圳側)edcba鋼管樁型號(mm)螺旋焊610×10螺旋焊610×10螺旋焊1220×10螺旋焊1210×10螺旋焊1420×10螺旋焊1220&

3、#215;10螺旋焊1220×10螺旋焊1220×10螺旋焊1220×10螺旋焊1220×10螺旋焊1420×10螺旋焊1420×10螺旋焊1220×10螺旋焊610×10螺旋焊610×10鋼管樁入土深度(m)272734273426262732323938412326單根鋼管樁長度(m)68.468.978.471.680.0873.173.275.280.080.084.883.08565.968.4每個臨時墩鋼管樁數(shù)444446646644444每個橫斷面臨時墩個數(shù)222222222222222鋼管

4、樁總重量(kg)81836.781005.3187470.0171210.0223215.4262195.1262554.0179818.2286944.0286994.0236239.2231169.0203252.078273.481242.8每側墩頂受力(t)1281474916776894863424404814866896774911471282 試驗的必要性、內(nèi)容及依據(jù)2.1試驗的必要性臨時支墩對于榕江特大橋鋼桁梁的拼裝來說是一個十分重要的臨時構件，它起到支撐鋼桁梁自重以及懸拼吊機等臨時荷載的作用。在鋼桁梁架設的過程中，隨著上部結構重量的逐漸增大，臨時墩上的反力也越來越大，因此臨時

5、墩必須具有一定的承載力才能保證鋼桁梁拼裝過程中的穩(wěn)定和安全。鋼管樁的型號、尺寸、入土深度等參數(shù)是根據(jù)臨時墩的施工反力以及地質(zhì)勘察情況來設計的，設計所參照的地質(zhì)狀況可能與實際情況有些差別，導致鋼管樁的實際承載力與設計值有出入。根據(jù)建筑樁基技術規(guī)范以及榕江特大橋鋼桁梁懸拼施工臨時墩設計圖的要求，應對鋼管樁進行單樁承載力試驗。另外，就f號臨時支墩的施工情況來看，有一根鋼管樁入土深度22m，其他鋼管樁的入土深度都超過了25m，但是尚未達到設計值27m，且目前的振動打樁錘無法將其進一步打入地基。因此，鋼管樁的承載力就更加不明確，所以有必要依據(jù)相關規(guī)范選取部分鋼管樁進行試驗，測試其豎向承載力，以確保鋼桁梁

6、架設過程中的安全。2.2試驗內(nèi)容本次試驗的目的是測試鋼管樁的豎向承載力，其加載方法、加載步驟和試驗結果分析都按照相關規(guī)范的要求來進行，主要包括如下內(nèi)容：(1) 根據(jù)臨時墩施工情況選擇合適的鋼管樁作為本次試驗對象；(2) 根據(jù)現(xiàn)場條件設計合理的加載反力裝置；(3) 待試驗準備工作完成后進行現(xiàn)場加載并測試沉降量；(4) 根據(jù)試驗結果分析試驗鋼管樁的承載力。2.3試驗依據(jù)建筑樁基技術規(guī)范(JGJ 94-94)建筑地基基礎設計規(guī)范(GB 50007-2002)鋼結構設計規(guī)范(GB 50017-2003)鐵路橋涵施工規(guī)范(TB 10203-2002)建筑樁基檢測技術規(guī)范(JGJ106-2003)榕江特大

7、橋施工計算書榕江特大橋鋼桁梁懸拼施工臨時墩設計圖3 試驗方案3.1加載反力裝置對于單樁豎向抗壓靜載試驗，工程上常采用的加載裝置有：壓重平臺反力裝置、錨樁橫梁反力裝置、錨樁壓重聯(lián)合反力裝置、地錨反力裝置。由于榕江特大橋臨時支墩是在水中作業(yè)，如果采用壓重平臺反力裝置，則需要額外搭設支護系統(tǒng)來構建龐大的壓重平臺，施工難度會加大，而且大大增加了成本。若采用錨樁橫梁反力裝置，則對錨樁的抗拔承載力有較高的要求，根據(jù)榕江特大橋鋼桁梁懸拼施工臨時墩設計圖和榕江特大橋施工計算書對鋼管樁的設計驗算來看，由于鋼管樁實際入土深度沒有達到設計要求，其抗拔承載能力的安全系數(shù)比較低。綜合考慮鋼管樁的設計參數(shù)及現(xiàn)場條件之后，

8、決定采用錨樁壓重反力聯(lián)合裝置進行加載。原計劃對f號臨時墩下游側23號鋼管樁進行加載試驗，由于受到船只撞擊導致部分鋼管樁受到損壞，加載裝置無法搭設，現(xiàn)將試驗對象改為上游側20號鋼管樁。加載反力裝置示意圖如下圖所示，加載裝置詳細構造圖見附件2。圖3 加載反力裝置示意圖加載原理：選取縱橋向的三根鋼管樁搭設加載反力裝置，中間的鋼管樁作為試驗樁，兩邊為輔助樁提供抗拔的反力。將兩個輔助樁加高并用鋼梁連接起來，鋼梁上面堆載重物，千斤頂置于試驗樁和鋼橫梁之間，通過千斤頂頂推產(chǎn)生的反力來實現(xiàn)對試驗樁加載。千斤頂和油泵事先標定好，這樣可以對試驗所施加的荷載大小、速度進行控制。重物可以選擇沙袋、混凝土塊或者鋼材。試

9、驗樁最大加載量為200噸，初步計劃堆載60噸重物，其余的140噸反力則由兩根輔助樁提供。輔助樁抗拔承載力計算見附件1。3.2加載、卸載方式根據(jù)建筑樁基技術規(guī)范的要求，單樁靜載試驗宜采用維持荷載法進行逐級等量加載。本次試驗加載等級共分為九級，其中第一級加載40噸，以后每級按照20噸增加一直到試驗最大荷載200噸。加載及卸載步驟按照如下要求進行：1、每級荷載維持時間至少為1h，是否延長維持荷載時間應根據(jù)樁頂沉降收斂情況確定。2、當樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定標準時，再施加下一級荷載。3、卸載同樣分級進行，每級卸載量取加載時分級荷載的2倍，逐級等量卸載。4、加、卸載時應使荷載傳遞均勻、連續(xù)、無沖擊，每級

10、荷載在維持過程中的變化幅度不得超過分級荷載的±10%。3.3注意事項加載裝置的制作應嚴格按照設計圖上的要求進行，各焊接部位按照相關規(guī)范施工，保證焊縫質(zhì)量符合要求。當加載噸位較大時，現(xiàn)場技術人員應注意觀察加載裝置的關鍵部位（如主梁與樁頂蓋板連接處、蓋板與鋼管樁連接處等）有無焊縫開裂或者出現(xiàn)嚴重變形，如有上述情況發(fā)生，應立即停止加載，防止局部受力過大導致結構發(fā)生破壞。在每級加、卸載過程中，觀測并記錄樁頂沉降量，當出現(xiàn)下列情況之一時，可終止加載： 某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的5倍。注：當樁頂沉降能相對穩(wěn)定且總沉降量小于40mm 時，宜加載至樁頂總沉降量超過40mm

11、。 某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍，且經(jīng)24h尚未達到相對穩(wěn)定標準。 已達到設計要求的最大加載量。 當荷載沉降曲線呈緩變型時，可加載至樁頂總沉降量6080mm；在特殊情況下，可根據(jù)具體要求加載至樁頂累計沉降量超過80mm 。3.4試驗儀器設備及材料試驗用到的儀器設備有：頂推式千斤頂，油泵，百分表。試驗所需材料見加載裝置構造圖。附件1：輔助樁抗拔承載力計算根據(jù)建筑樁基技術規(guī)范第條計算公式，基樁抗拔極限承載力按下式計算：Uk=l1uåqsikli式中，l1為抗拔系數(shù)，根據(jù)規(guī)范取0.77；u為樁身周長，u=d=×1.22=3.83m；qsik為樁側表面第i層土的抗壓極限側阻力標準值，根據(jù)相關規(guī)范取值；21號樁入土深度最淺，為受力最不利樁，將各設計參數(shù)代入公式可得：Uk=0.77×3.83×(5×9.56+44×6.25+16×6.2)=1245KNUk=1245KN大于實際加載時每根鋼管樁的最大上拔力700KN，滿足要求。設計資料1. 基樁設計參數(shù)成樁工藝: 鋼管樁承載力設計參數(shù)取值: 人工填寫孔口標高0.00 m樁頂標高0.0