青县梁场试桩方案Word下载.docx
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京沪桥通-31)
(14)京沪高速铁路天津指挥部专题会议纪要(第4期)《关于优化京沪高速铁路土建一标静载荷试验桩数量和位置的会议纪要》
(15)其他相关设计文件及相关文件
二、工程试桩概况
1、试桩的基本情况
根据2008年6月19日的《关于优化京沪高速铁路土建一标静载试验桩数量和位置的会议纪要》确定青县梁场施工段DK187+000~DK190+107.05范围内的工程试桩在天津特大桥K121墩,K121墩钻孔桩和承台已在3月6日至4月18日施工完毕,截至4月16日我们已完成K120、K122、K123、K124的钻孔桩的施工,K119墩在三支渠中,所以我工区建议在K118墩做静载试验桩。
K118桩身混凝土强度C40,墩位中心里程为DK189+908.3,有八根工程桩,纵向桩间距为3m,横向桩间距为2.8m,设计桩长为47m,桩径为1m,桩底标高为-44.353m,桩顶标高为2.647m。
设计单桩承载力4596.9KN,单桩容许承载力6006.2KN。
2、试桩的工程地质、水文特征
地层:
本处地层地质分别为粉质黏土、黏土、粉土、黏土、粉土、粉质黏土、粉砂、粉质黏土,其中粉质黏土为黄褐色~灰褐色,厚1.2~2.4m;
黏土为黄褐色,厚0~3.0m;
粉土为黄褐色~黑灰色,厚0~4.6m;
黏土为黄褐色,厚1.5~3.0m;
粉土为黄褐色,厚3.0~6.0m;
粉质黏土为黄褐色,厚3.8~4.2m;
粉砂为黄褐色~浅黄色,厚8.0~10.0m;
粉质粘土为黄褐色,厚16.0m~22.0m;
水文特征:
地下水为第四系孔隙潜水,地下水埋深2.2~3.1m。
地下水主要由大气降水补给,水位变幅1~3m。
3、试桩的成桩施工工艺
采用旋挖钻机成孔,钻孔桩施工工艺流程图见图-1。
3.1埋设护筒
精确定出桩位,打设护桩,埋设钢护筒,拉十字线检查护筒埋设位置。
采用锤击、加压、振动等方法下沉护筒,护筒四周应回填黏土,并分层夯实。
护筒要求:
采用钢护筒,坚实不漏水,直径大于孔径20cm,壁厚不小于4mm。
埋深要求为:
为保证桩头形状要求使用4m的护筒,护筒顶面应高出地面0.2~0.3m。
图-1钻孔桩施工工艺流程图
3.2钻机就位
要求钻机稳固、水平,钻杆必须垂直,并经监理工程师和现场质检员检查验收合格后,方可开钻。
3.3护壁泥浆
由于本工程地下水位高且地层中大多存在粘土、粉砂、细砂层,旋挖钻机施工时,采用静态泥浆护壁。
泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力,以确保护壁的稳定,所以泥浆的比重则起到保持这种压力的关键作用。
如果泥浆比重过小,泥浆护壁就容易失去阻挡土体坍塌的作用;
如果泥浆的比重过大,则泥浆泵容易发生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难,成桩质量难以保证。
所以在钻孔过程中泥浆比重为1.1~1.2g/cm3,灌注过程中泥浆比重为1.05~1.1g/cm3。
3.4钻孔
钻进过程中,操作人员随时观察钻杆是否垂直,并通过深度计数器控制钻孔深度。
当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时,底部的切削板和筒体翻板的后边对齐。
钻屑进入筒体,装满一斗后,钻头逆时针旋转,底板由定位块定位并封死底部的开口,之后,提升钻头,提升钻头要匀速慢提,防止孔壁产生负压引起缩径,开始钻进时要采用低速钻进,以保证孔位准确。
3.5验孔、清孔
当钻进到设计桩底标高后,用验孔器检验孔径、垂直度和孔深标高,合格后开始吊装钢筋骨架、下导管、清孔。
清孔:
采用泥浆循环清孔,即用泥浆泵抽取新鲜泥浆直入孔底,流入捞渣池的泥浆过滤去钻渣后流回泥浆池,再由泥浆泵送入孔底,通过泥浆循环达到清孔目的。
必要时用高压风冲射孔底沉淀物。
当泥浆中钻渣含量达到规范要求后,往孔底注入比重较小的泥浆,调整泥浆指标。
泥浆指标达到规范要求后停止清孔。
泥浆的各项指标如下:
泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重1.05~1.1g/cm3,含砂率小于2%,粘度17~20s;
灌注水下混凝土前孔底沉渣厚度摩擦桩不大于20cm,严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
在清孔排渣时注意保持孔内水头,防止坍孔。
灌注水下混凝土前,检查沉渣厚度,如超过规范要求需进行再次清孔,保证孔底沉渣厚度符合验标要求,清孔完成后立即灌注水下混凝土。
3.6安装钢筋笼及导管
终孔经监理工程师验收合格后,安放钢筋笼。
钢筋笼在钢筋加工场按设计图下料加工,采用整体吊装,加强箍筋采用双面搭接焊,焊缝长度、高度等应符合现行《铁路混凝土与砌体工程施工规范》有关要求。
钢筋笼要垂直缓慢吊放,防止安装过程中撞击孔壁引起塌孔,钢筋笼安放至设计标高后,要在钢护筒上加装防止钢筋笼上浮的装置,用钢管的一端顶在钢筋笼的第一个加强箍筋,另一端顶在固定吊筋的钢管上(钢管的两端焊上U字型钢筋),以保证钢筋笼在混凝土灌注过程中不发生上浮。
钢筋笼安放完成后,安放混凝土灌注导管,导管采用内径为φ300mm内壁光滑的钢管,底节长4m,普通节3m,加配1m、0.5m长的调节导管。
导管在安放前要通过试拼,进行水密、承压和接头抗拉试验,试验合格后将每节导管进行编号。
下导管时要按照编号进行,缓慢下放,防止碰挂钢筋笼。
每节导管应联结牢固,有防止松脱装置。
导管长度根据孔深、漏斗高度等计算确定,导管底距孔底距离为25-40cm。
3.7灌注水下混凝土
水下混凝土灌注采用拌和站集中拌和,混凝土运输车运输(保证混凝土的均匀性、和易性,避免离析)。
封底混凝土数量确定:
灌注前应计算确定封底砼数量,确保封底成功。
封底后导管埋入混凝土的深度不得小于1m。
封底:
在储料斗喉部放入橡胶球隔水塞,下料口上设盖板。
混凝土灌入储料斗,当储料斗存储混凝土数量满足封底数量要求后,提升盖板灌注混凝土同时加快罐车出料速度,封底完成后应用测绳测定埋管深度,确定封底是否成功。
封底成功作好记录开始正常灌注,封底不成功则应立即拔除导管,重新清底。
正常灌注:
混凝土灌注应均匀、连续进行,罐车出料口应尽量贴近储料斗,均匀放料,不可提高料斗快速放料,以免在导管中形成高压气囊。
灌注过程中,应经常用测锤探测混凝土面的上升高度,同时观察返浆情况,以正确分析和判定孔内情况,并适时提升拆卸导管,保持导管的合理埋深。
导管的埋深应不小于2m;
但最大埋深不宜超过6m。
灌注开始后要连续进行,并要尽可能缩短拆除导管的间隙时间,拆下的导管立即洗刷干净。
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中,逐步提升。
如导管接头挂钢筋笼,可转动导管,使其脱开钢筋后,移到孔位中心。
三、工程试桩方案
1、试验目的
采用接近于通过竖向抗压桩的实际工作的试验方法,比较准确的反映单桩的受力状况和变形特征,对工程桩的设计承载力进行抽样检验和评价。
2、单桩竖向抗压静载试验的基本原理
单桩竖向抗压静载试验,是一种原位测试方法,其基本原理是将竖向荷载均匀的传至桩基上,通过实测单桩在不同荷载作用下的桩顶沉降,得到静载试验的Q—s曲线及s—lgt等辅助曲线,然后根据曲线推求单桩竖向极限承载力标准值等参数。
通过反力系统,由液压油泵及千斤顶施加荷载至桩顶,对桩顶施加竖向压力。
荷载逐级加在桩顶上,通过放置在千斤顶上的荷重传感器检测荷载并即时在主机上显示桩顶所受荷载大小。
试验系统自动补载、自动判稳。
流量自动控制器控制油泵,使加载、补载平缓进行。
桩身产生变形沉降时,通过放置在桩头对称分布的电子位移传感器随时记录各级荷载作用下桩顶的沉降量。
电子位移传感器由磁力表座固定在基准梁上,基准梁为2根10米长[200型槽钢制作。
基准梁两端由基准桩固定,基准桩距离试桩中心距为5m。
3、试验内容
3.1试验方法
采用锚桩法试验,由反力钢梁、锚桩组成反力系统。
3.2基准桩和锚桩、试桩的施工
如图-2,确定2号桩为试桩,1、3号桩为锚桩,9、10号桩为基准桩。
9、10号桩为非工程桩,为桩长2m的素混凝土桩,桩顶标高为4.647m,桩底标高为2.647m。
灌注时1、2、3桩都要灌注至地面,保证桩身在标高4.647m处的混凝土质量。
2号桩施工完成后,待混凝土初凝后开挖桩间土,凿除钢筋顶面以下60cm的混凝土,然后接桩头至钢筋顶面位置。
接桩时,钢筋顶面处绑扎三层钢筋网片,钢筋型号为Q235,直径为10mm,间距为10cm。
接桩用的钢护筒长为70cm,壁厚不小于2mm,护筒直径为1m。
图-2
1、3号桩主筋布设为通筋,钢筋笼分三节安装,笼总长为49.6m。
设计桩顶标高位置以上部分为2.6m,不布设箍筋,设计桩顶标高位置以下2.7m箍筋间距为10cm,其余部分间距为20cm;
加强箍筋按间距2m布设。
3.3仪器设备
(1)加载设备:
根据荷载情况选择单台油压千斤顶,高压油泵。
(2)荷载与沉降量测仪表:
荷载量测使用量程60MPa压力表,沉降量测使用大量程电子位移传感器。
荷载与沉降量测仪表均经过国家指定的计量标定单位进行计量标定。
(3)主梁形式见下列图片。
试验检测设备和材料清单汇总
序号
设备和材料
产地
规格型号
数量
备注
1
千斤顶
中国
最大量程800吨以上
1台
1.5m桩用2台
2
电动油泵
3
精密油表
1只
4
电子位移传感器
2只
5
荷重传感器
量程800吨吨以上
6
磁性表架
4只
7
混凝土垫层
现场取材
C15
2×
8×
0.1m
根据现场情况,可适当加厚
8
工字钢
40a、6m长
10根
主梁
9
方形钢板
厚3cm、75cm×
75cm
1块
10
厚3cm、65cm×
65cm
12
厚3cm、55cm×
55cm
13
厚3cm、45cm×
45cm
2块
14
圆形钢板
厚3cm、直径1m
15
15b、8m长
2根
16
吊车
现场调用
20吨
17
焊机
1台以上
(4)荷载与沉降的量测仪表:
荷载用由标定合格的精度优于或等于0.4级精密压力表测量。
试桩沉降采用大量程电子位移传感器测量。
根据规范要求在试桩的顶面对称安装2个电子位移传感器。
固定和支承电子位移传感器的夹具和基准梁在构造上应确保不受气温影响而发生竖向变位,为避免太阳直射采取一定的防护措施。
3.4试验加载装置的选择
试桩所承受的荷载由油压千斤顶分级施加。
加载及反力装置根据现场实际条件取压重横梁反力。
静载装置示意图见图-3。
图-3
4、其它注意事项
1、在试验设备、仪器仪表的运输过程中应确保其不损伤,以保证现场测试数据的准确无误。
2、现场吊装安置加载设备时,应采取必要的安全措施,保证设备的安放位置正确和人员设备的安全。
设防护栏杆,标识“闲人免进”。
3、反力架的安装和焊接要牢固可靠,对于不符合要求的反力装置不能进行正式试验加载工作。
4、反力钢梁在试验中严禁超载,以免发生人员和仪器损坏。
5、试验现场必须搭起能防雨、遮阳的临时帐篷或设施,以保护仪器设备。
6、高压油泵等仪器设备应按照就近、方便、安全的原则安放。
7、测试现场所接电源必须符合临时架设电源线路的要求,禁止乱扯电源、电线,防止漏电、触电等事故发生。
5、现场试验规定和要求
1、灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后,才能进行。
2、荷载分级
试验加载分级进行,每级加载量为预估最大加载量的1/10,第一级按2倍分级荷载加荷。
3、变形观测
每级加载后,间隔5,10,15min各测读一次,以后每隔15min测读一次,一小时以后,每30分钟测读一次,直至达到稳定标准。
4、沉降相对稳定标准
每一小时的沉降不超过0.1mm,认为已达到相对稳定,可加下一级荷载。
5、终止加载条件,当出现下列情况之一时,即可终止加载:
①在某级荷载作用下,桩的沉量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍。
②某级荷载作用下,桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍,且经过24小时尚未达到相对稳定标准。
③已超过设计允许承载力的1.3倍,且达到反力系统提供的最大反力值。
6、卸载观测的规定:
每级卸载值为加载值的两倍,卸载后隔0、15min各测读一次,即可卸下一级荷载。
全部卸载后,测读2h,测读时间为0、15、15、30、30、30min。
7、千斤顶、油泵的安置和检查:
千斤顶应平放于试桩中心。
试验前应仔细检查千斤顶、油泵工作是否正常,油路是否漏油。
8、电子位移传感器的安装要求:
电子位移传感器应安装固定在支承于相对不动的基准梁上,电子位移传感器的安装应使表轴线平行于被测位移的方向,不得倾斜。
6、试验资料的整理
1、单桩竖向抗压静载试验概况:
整理成表格形式,并应对成桩和试验过程出现的异常现象作补充说明。
2、单桩竖向抗压静载试验记录表(见附表)。
3、单桩竖向抗压静载试验荷载—沉降汇总表。
4、绘制有关试验成果曲线:
为验证单桩承载力,一般绘制Q~S(按整个图形比例横:
竖=2:
3,取Q、S的坐标比例),(S~lgt,S~lgQ)曲线,以及其它辅助分析所需曲线。
7、设计单桩承载力的验证
1、根据设计要求,最大荷载采用设计允许承载力的1.3倍验证单桩承载力。
如出现下列情况则判断该桩报废且为不合格。
(1)根据沉降随荷载变化的特征确定:
对于陡型Q-s曲线,取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。
(2)根据沉降随时间变化的特征确定:
取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。
(3)当在某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍,且经24h尚未达到相对稳定标准时,取前一级荷载值。
(4)对于缓变型Q-s曲线可根据沉降量确定,宜取s=40mm对应的荷载值;
当桩长大于40m时,宜考虑桩身弹性压缩量;
对直径大于或等于800mm的桩,可取s=0.05D(D为桩端直径)对应的荷载值。
2、设计单桩承载力的验证:
根据设计要求,加载最大荷载为设计允许承载力的1.3倍,根据加载与变形数据分析,达到验证设计单桩承载力的目的。
8、试验报告的内容
8.1工程名称、地点、试验目的和试验日期;
8.2建设、设计、咨询、监理和施工单位名称;
8.3试验场地的工程地质情况;
8.4桩基设计施工概况、试桩编号、位置及施工记录;
8.5仪器设备及性能指标;
8.6试验概况、试验过程中出现的异常情况的说明;
8.7试验资料整理、分析及结果(包括成果曲线和成果表);
8.8结论与建议;
8.9报告单位名称,单位(室)负责人,项目技术负责,检测人员,参加人员,报告编写,校核人员,单位技术负责人。
附表基桩竖向抗压静载试验记录表第页共页
工程名称:
试桩号:
天气:
设备管理号:
EM-报告编号:
油压
(MPa)
荷载
(kN)
读数时间
间隔
时间
读数(mm)
沉降(mm)
月
日
时
分
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EM-
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表3
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