新技術(shù)-自平衡靜載荷試驗

南通潤華國際中心工程〔裙樓〕基樁自平衡靜載試驗方案戴國亮龔維明南京東大自平衡樁基檢測二00九年五月

目錄一、概述……………….2二、試驗依據(jù)………….2三、樁自平衡法承載力測試…….3四、報告提供的內(nèi)容……….………8五、進(jìn)度安排………9六、試驗工程組人員組成、簡歷及分工…………….9七、質(zhì)保體系……….10八、試樁示意圖……….11南通潤華國際中心試樁自平衡靜載試驗方案一、概述1.1工程概況擬建的南通潤華國際中心工程設(shè)計采用鉆孔灌注樁根底。由華東建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司設(shè)計。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計院有關(guān)文件，裙樓采用自平衡法進(jìn)行6根試樁，試樁主要參數(shù)見表1、表2。表1自平衡試樁有關(guān)參數(shù)編號樁徑(m)樁長〔m〕樁頂標(biāo)高〔m〕持力層豎向承載力極限值(kN)S431粉質(zhì)粘土與粉砂互層5500S531粉質(zhì)粘土與粉砂互層5500S631粉質(zhì)粘土與粉砂互層5500表2自平衡工程樁有關(guān)參數(shù)編號樁徑(m)樁長〔m〕樁頂標(biāo)高〔m〕持力層抗壓特征值(kN)抗壓預(yù)估加載值(kN)抗拔特征值(kN)抗拔預(yù)估加載值(kN)B1131粉質(zhì)粘土與粉砂互層21002×210012002×1200B770.731粉質(zhì)粘土與粉砂互層21002×210012002×1200B11131粉質(zhì)粘土與粉砂互層21002×210012002×12001.2試驗內(nèi)容與目的為了驗證抗壓和抗拔的設(shè)計承載力，測定樁基沉降。1.3總體構(gòu)思及協(xié)調(diào)措施總體目標(biāo)是試樁應(yīng)經(jīng)濟(jì)、合理、工期短。建設(shè)方應(yīng)召集設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位、試驗單位搞好工地的協(xié)調(diào)和配合工作，提供設(shè)計圖紙和地質(zhì)資料和其它可行的方便。二、試驗依據(jù)《建筑地基根底設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50007－2002〕《建筑地基根底工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50202－2002〕《建筑基樁檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JGJ106-2003〕《南京地區(qū)建筑地基根底設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》〔DGJ32/J12-2005〕《樁承載力自平衡測試技術(shù)規(guī)程》〔DGJ32/TJ77-2009〕三、樁自平衡法承載力測試傳統(tǒng)的樁基荷載試驗方法有兩種，一是堆載法，二是錨樁法。兩種方法都是采用油壓千斤頂在樁頂施加荷載，而千斤頂?shù)姆戳Γ罢咄ㄟ^反力架上的堆重與之平衡，后者通過反力架將反力傳給錨樁，與錨樁的抗拔力平衡。其存在的主要問題是：前者必須解決幾百噸甚至上千噸的荷載來源、堆放及運(yùn)輸問題，后者必須設(shè)置多根錨樁及反力大梁，不僅所需費(fèi)用昂貴，時間較長，而且易受噸位和場地條件的限制〔堆載法目前國內(nèi)試樁最大極限承載力僅達(dá)3000噸，錨樁法的試樁最大極限承載力也不超過4000噸〕，以致許多大噸位樁和特殊場地的樁〔如山地、橋樁〕的承載力往往得不到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，基樁的潛力不能合理發(fā)揮，這是樁根底領(lǐng)域面臨的一大難題。東南大學(xué)土木工程學(xué)院在理論研究的根底上，首先于1996年開始對該法的關(guān)鍵設(shè)備荷載箱和位移量測、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進(jìn)行了研究開發(fā)，經(jīng)屢次專家鑒定后，1999年6月制訂了江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)，2002建設(shè)部和科技部重點(diǎn)推廣技術(shù)。目前該法在江蘇、浙江、安徽、貴州、云南、四川、北京、上海、重慶、江西、湖北、福建、廣東、廣西、吉林、青海、新疆、河南、河北、山西等省應(yīng)用于房屋建筑和橋梁樁基檢測中。國內(nèi)試驗單樁最大承載力高達(dá)12000噸，最大樁徑，最大樁長125m。自平衡測樁法是在樁身平衡點(diǎn)位置安設(shè)荷載箱，沿垂直方向加載，即可同時測得荷載箱上、下部各自承載力。自平衡測樁法的主要裝置是一種經(jīng)特別設(shè)計可用于加載的荷載箱。它主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四局部組成。頂、底蓋的外徑略小于樁的外徑，在頂、底蓋上布置位移棒。將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后，即可澆搗混凝土成樁。試驗時，在地面上通過油泵加壓，隨著壓力增加，荷載箱將同時向上、向下發(fā)生變位，促使樁側(cè)阻力及樁端阻力的發(fā)揮，見圖1。由于加載裝置簡單，多根樁可同時進(jìn)行測試。東南大學(xué)土木工程學(xué)院開發(fā)了測樁軟件，可同時對多根樁測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。測試采用東南大學(xué)教授龔維明博士的專利技術(shù)—自平衡測樁法。該法是將一種特制的加載設(shè)備—荷載箱，與鋼筋籠相接，埋入樁的指定位置，由高壓油泵向荷載箱充油而加載，圖1所示。荷載箱上部樁身的摩擦力與下部樁身的摩擦力及端阻力相平衡來維持加載。根據(jù)向上向下Q-s、s-lgt和s-lgQ曲線確定樁承載力。圖1樁承載力自平衡試驗示意圖自平衡測樁法與傳統(tǒng)測樁法相比具有三方面的優(yōu)點(diǎn)：〔1〕工期短荷載箱埋設(shè)后待混凝土到達(dá)一定〔70%左右〕強(qiáng)度，且土體穩(wěn)定〔砂類土10天，粉土和粘性土15天〕后即可測試，一般15天就足夠了。對于嵌巖端承樁，可用提高混凝土強(qiáng)度等級或在混凝土中加早強(qiáng)劑的方法使測試時間提前，并且多根樁同時測試，測試時間大大縮短?！?〕材料省試樁完全按工程樁制作，樁頂無需特殊處理，也不需露出地面，對于有地下室的樁根底，與其它試樁法相比，樁長減小很多，因而節(jié)省材料，降低試樁本身的造價?！?〕場地小由于無需笨重的反力架和大量的“堆載”，加載只需幾臺高壓油泵，占用場地極小，且不受場地條件的限制。測試時只要能保證在試樁周圍10米內(nèi)無較大的震動，施工可照常進(jìn)行。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和顯著的社會效益，該專利技術(shù)已在江蘇、浙江、上海、河南、云南、安徽、福建、遼寧、貴州、廣東等省市的三百十多個工程中應(yīng)用，并榮獲2000年度江蘇省科技進(jìn)步一等獎，2002年建設(shè)部和科技部重點(diǎn)推廣工程。3.1測試儀器設(shè)備3.1.1〔1〕每根試樁采用一個環(huán)形荷載箱——專利產(chǎn)品，行程10cm，如圖2所示，加載值的率定曲線由計量部門標(biāo)定，荷載箱的埋設(shè)位置根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)資料確定?！?〕高壓油泵：最大加壓值為60MPa，加壓精度為每小格0.5MPa，其壓力表亦由計量部門標(biāo)定。3.2.2電子位移傳感器〔圖2所示〕量程50mm〔可調(diào)〕，每樁4只，通過磁性表座固定在基準(zhǔn)鋼梁上，2只用于量測樁身荷載箱處的向上位移，2只用于量測樁身荷載箱處的向下位移。由計量部門標(biāo)定。圖2加載用荷載箱圖3加載用電子位移傳感器〔2〕電腦及數(shù)據(jù)自動采集儀一套〔圖4〕。圖4筆記本電腦及數(shù)據(jù)采集儀3.3試樁施工要求試樁除嚴(yán)格滿足施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計院要求外，由于自平衡測樁法的需要，自平衡試樁施工時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：〔1〕地面上綁扎和焊接鋼筋籠，由施工單位負(fù)責(zé)，測試單位配合，位移棒外護(hù)管管連接用套筒圍焊，確保護(hù)管不滲泥漿，與鋼筋籠綁扎成整體?！?〕荷載箱應(yīng)立放在平整地上，吊車將上節(jié)鋼筋籠〔外鋼管〕吊起與荷載箱上頂板焊接〔所有主筋圍焊，并確保鋼筋籠與荷載箱起吊時不會脫離〕保證鋼筋籠與荷載箱在同一水平線上，再點(diǎn)焊喇叭筋，喇叭筋上端與主筋，下端與內(nèi)圓邊緣點(diǎn)焊，保證荷載箱水平度小于5%；然后荷載箱下底板與下節(jié)鋼筋籠連接，焊接下喇叭筋〔具體要求同上〕?！?〕試樁混凝土標(biāo)高同工程樁，導(dǎo)管通過荷載箱到達(dá)樁端澆搗混凝土，當(dāng)混凝土接近荷載箱時，拔導(dǎo)管速度應(yīng)放慢，當(dāng)荷載箱上部混凝土大于時導(dǎo)管底端方可拔過荷載箱，澆混凝土至設(shè)計樁頂；荷載箱下部混凝土坍落度宜大于200mm〔4〕埋完荷載箱，保護(hù)油管及鋼管封頭〔用鋼板焊，防止水泥漿漏入〕。〔5〕測試期間應(yīng)保證不間斷供電〔380V、220V兩種電源〕，試樁周圍10米內(nèi)不得有較大的振動?！?〕布置平衡梁〔基準(zhǔn)梁〕?；鶞?zhǔn)梁一端與基準(zhǔn)樁鉸接，另一端與基準(zhǔn)樁焊接，基準(zhǔn)梁長度由試樁影響區(qū)域確定〔>6D〕?！?〕為盡量減少試樁時外部因素的影響，須搭設(shè)防風(fēng)蓬架〔保護(hù)罩〕，確保測試時儀表不受外界環(huán)境的影響。〔8〕施工單位需提供的材料每根試樁提供4根φ48鋼管，每根長度由地面標(biāo)高到荷載箱標(biāo)高的距離，壁厚不小于3mm。3.4試驗前期室內(nèi)工作安排理論分析計算〔1〕由設(shè)計單位提供樁基設(shè)計極限承載力要求。〔2〕測試單位根據(jù)地勘資料進(jìn)行樁基極限承載力分析?！?〕測試單位按自平衡法試樁理論進(jìn)行計算，確定平衡點(diǎn)及試驗荷載值。儀器、設(shè)備測試元件的鑒定及標(biāo)定〔1〕加載系統(tǒng)〔電動油泵、高壓油管、荷載箱等〕加載前由省計量部門進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定后，由生產(chǎn)廠家進(jìn)行系統(tǒng)試壓，以確保試驗荷載的準(zhǔn)確性。〔2〕測試儀器的標(biāo)定所有設(shè)備〔電子表、壓力表〕由省級計量標(biāo)準(zhǔn)站在實(shí)驗室進(jìn)行調(diào)試、標(biāo)定。3.5試樁前期現(xiàn)場工作〔1〕樁頭處理，翻開護(hù)管封頭；〔2〕檢查荷載箱是否正常工作，儀器初調(diào)；〔3〕布置平衡梁〔基準(zhǔn)梁〕?；鶞?zhǔn)梁一端與基準(zhǔn)樁鉸接，另一端與基準(zhǔn)樁焊接，基準(zhǔn)梁長度由試樁影響區(qū)域確定〔>6D〕；〔4〕搭設(shè)防風(fēng)蓬架，盡量減少外部環(huán)境〔風(fēng)、溫度〕的影響，由施工單位負(fù)責(zé)。3.6現(xiàn)場試驗、測試工作現(xiàn)場測試時，由業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工、測試等各方組成試樁現(xiàn)場指揮部，由業(yè)主組織協(xié)調(diào)各方關(guān)系，以保證測試順利進(jìn)行；施工方協(xié)助測試方完成測試輔助工作，負(fù)責(zé)基準(zhǔn)樁打入及平衡梁準(zhǔn)備工作；測試方做好測試記錄、核對加載噸位，樁身位移等數(shù)據(jù)。在整個測試過程中做好儀器設(shè)備的防沖擊、防振動和免受氣候條件的影響措施，并及時整理、計算出相關(guān)數(shù)據(jù)。3.7試驗程序加、卸載分級試樁的加載按預(yù)估加載值分10級進(jìn)行，卸載分5級進(jìn)行。觀測程序〔1〕加載量測：每級加載后在第1h內(nèi)應(yīng)在5、15、30、45、60min測讀一次，以后每隔30min測讀一次。電子位移傳感器連接到電腦，直接由電腦控制測讀，同時在電腦屏幕上顯示Q-s曲線、s—lgt曲線和s—lgQ曲線?！?〕卸載量測：每級荷載卸載后，應(yīng)觀測樁頂?shù)幕貜椓浚^測方法與加載相同。卸載到零后，至少在2h內(nèi)每30min觀測一次。〔3〕穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：在每級荷載作用下樁的位移量在1小時內(nèi)小于，并連續(xù)出現(xiàn)兩次〔從分級荷載施加后第30min開始，按1.5h連續(xù)三次每30min的沉降觀測值計算〕。〔4〕終止加載條件：當(dāng)荷載—位移〔Q—s〕曲線和位移—時間〔s—lgt〕曲線上有可判定極限承載力的陡降段；2〕某級荷載作用下，樁的位移量為前一級荷載作用下位移量的5倍；3〕某級荷載作用下，樁的位移量的大于前一級荷載作用下位移量的2倍，且經(jīng)24h尚未到達(dá)相對穩(wěn)定。4〕載到預(yù)估承載力即終止。四、報告提供的內(nèi)容〔1〕繪制Q－s曲線、s-lgt曲線和s-lgQ曲線，提供加載、卸載曲線及實(shí)測數(shù)據(jù)表?！?〕提供試樁的垂直極限抗壓承載力推薦值。〔3〕提供試樁工程檢測總報告，綜合分析試驗成果。五、進(jìn)度安排合同簽定后5天內(nèi)完成荷載箱的設(shè)計、生產(chǎn)和標(biāo)定，同時制作好鋼筋籠。鋼筋籠由試樁的施工單位按設(shè)計圖紙和測試單位的圖紙制作。下鋼筋籠，澆灌混凝土。成樁后15天左右進(jìn)行自平衡測試，二天即可測好。測試后5天內(nèi)提供初步報告，10天內(nèi)提供最終報告。六、試驗工程組人員組成、簡歷及分工表3試驗工程組人員組成姓名性別職務(wù)職稱從事專業(yè)所在單位本工程中職務(wù)龔維明男教授巖土工程南京東大自平衡樁基檢測工程總負(fù)責(zé)戴國亮男副教授巖土工程南京東大自平衡樁基檢測技術(shù)負(fù)責(zé)繆國軍男工程師巖土工程南京東大自平衡樁基檢測現(xiàn)場測試戴群男技術(shù)員巖土工程南京東大自平衡樁基檢測現(xiàn)場測試靳朋劉男技術(shù)員巖土工程南京東大自平衡樁基檢測現(xiàn)場測試七、質(zhì)保體系完本錢次自平衡靜載試驗的質(zhì)量保證體系如