一种4000t级桩基竖向抗压静载荷试验方法与流程

本发明涉及桩基竖向抗拔静载荷试验领域，尤其是涉及一种东南亚及南亚次大陆地区单个工程包含水域及陆域环境试桩、深厚液化层隔离、4000t级静压荷载、试桩数量较多情况下的桩基竖向抗拔静载荷试验方法。

背景技术：

随着海外市场基础设施建设规模不断增大，桥梁建设日新月异，大跨度重载桥梁不断涌现，为我国基础设施设计及建造企业提供了更大的机遇，同时也带来了挑战。东南亚及南亚次大陆部分地区自然条件复杂，基岩埋藏深，抗震设防烈度高，市场建筑材料及机械设备匮乏，普遍缺少成熟的施工经验，单个工程桩基静载试验数量多，试验荷载大，桩基试验对工期影响巨大，对大跨度重载桥梁大载荷桩基施工带来了极大的挑战。在实施此地区的基础建设项目中，需要对桩基竖向静载荷试验进行研究，急需开发一种承载能力强、适用范围广、稳定性好、施工效率高的试验方法。

桩基静载试验是一种接近抗压桩实际工作条件的单桩竖向承载力试验方法，它通过反力装置采用千斤顶给桩顶施加竖向荷载，加载量一般由精密压力表测量，桩顶沉降量一般采用大量程百分表或位移传感器测量。试验结果可获得桩顶q-s和s-lgt两条基本曲线。该方法可以确定单桩竖向抗压极限承载力，结合桩身和桩端预埋测试元件还可以测定桩侧土分层摩阻力、桩端阻力以及桩身荷载传递规律等。

目前常用桩基竖向抗压静载荷试验方法大致可分为三种，分别为堆载法、锚桩法、堆锚结合法。

堆载法使用最为广泛，目前试桩荷载已达3000t。其优点是：承重平台搭设简单，适合不同荷载量，可对工程桩随机抽样检测；其缺点是：水域试桩适用性差，荷载量大时对地基承载力要求高，物资材料组织困难，堆载及转场过程需要设备配合，效率较低。

锚桩法在水域环境中应用较多，目前试桩荷载已达2500t。其优点是：适用水域试桩，安拆快捷，转场方便，特别是对大吨位桩优势明显；其缺点是：锚桩承载力不易控制，陆域试桩专设锚桩成本较高，大吨位试桩锚桩连接装置受力复杂。

堆锚结合法在地面地基承载力不良的大吨位试桩中有所应用，目前试桩荷载已达3000t。其优点是：适用地面地基承载力不良的环境，堆载物资材料相有所减少。缺点是：常规反力装置结构复杂、装拆不便、接头安全性较差，试验装置周转使用效率低，经济性不好。

目前常用桩基竖向抗压静载荷试验方法无法用于4000t级桩基竖向抗压静载荷试验。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用水域及陆域环境、适用深厚液化层隔离、能够降低对特定吊装设备依赖、周转使用效率高、降低施工投入的4000t级桩基竖向抗压静载荷试验方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种4000t级桩基竖向抗压静载荷试验方法，特征是：具体施工步骤如下：

a、深厚液化层隔离系统安装：首先插打外侧的隔离钢护筒至液化层的底部；然后采用旋转钻机在隔离钢护筒内钻孔至隔离钢护筒底标高；再将试验桩钢护筒下放，并插打至隔离钢护筒以下1m处，在试验桩钢护筒的外侧每隔5m设4个定位滚轮作为定位措施，在试验桩钢护筒的底部设置隔板，用于防止隔离钢护筒与试验桩钢护筒之间流土现象，以免影响试验荷载准确性；

b、试验桩及锚桩施工：在试验桩钢护筒内继续钻孔至设计标高，安装测试元件并下放钢筋笼，灌注水下混凝土完成试验桩施工；完成锚桩施工，锚桩及试验桩之间通过连接系连接，确保试验桩的稳定性；锚桩至试验桩的中心距不小于4倍试验桩的直径；锚桩主筋伸出桩顶1m，用于连接试验桩反力装置，共设置4根锚桩，单根锚桩的抗拔承载力500t；

c、加载及测量装置安装：在试验桩的周围设置基准桩及基准梁，安装百分表，基准桩设置在试验荷载影响的范围外；在试验桩的桩顶安装桩顶垫梁及加载千斤顶；

d、反力装置安装：在锚桩的桩顶安装锚桩连接装置，锚桩连接装置与锚桩主筋采用直螺纹套筒连接；在锚桩连接装置上安装十字型的反力梁作为主要受力装置；反力梁与锚桩连接装置之间采用高强钢棒连接，用于传递锚桩拉力；在反力梁上成组安装堆载平台梁；

e、堆载块安装：采用履带吊安装堆载块，堆载范围的平面尺寸为12m×12m，堆载的高度为6m，总堆载荷载为2000t；堆载块采用预制钢筋混凝土块；

f、加载及卸载：采用单级循环加载、卸载方式共分8级加载，每级加载量为500t，按照规定的时间维持荷载并记录试验桩的沉降量及回弹变形量，符合终止加载条件后终止加载；

g、试验结果分析：根据记录结果绘制荷载-沉降（q-s）曲线，与测试元件记录的曲线对比分析，确定试验桩的承载力极限值；根据测试元件记录的结果对各地层侧阻力及端阻力进行分析，用于指导后续钻孔桩设计及钻孔桩施工工艺；

h、试验装置倒用：采用履带吊卸除堆载块，并倒运至下一桩位；根据试桩工艺，下一试验桩采用堆载法、锚桩法或堆锚结合法；根据试验荷载大小，下一试验桩的反力装置采用整体十字型的反力梁，或拆解成两个一字型的反力梁分别使用。

步骤a中，隔离钢护筒的内径超出试验桩钢护筒的外径0.2m，定位滚轮采用聚乙烯材质；隔板采用刚性环板，能够有效防止翻砂。

步骤b中，测试元件包括位移计和应变计，能够测量不同深度处的桩身截面的位移及应变，并将数据传递至分析软件，用于分析不同深度处桩身变形及荷载传递。

步骤c中，采用由型钢制成的基准梁及大量程的百分表用于减小测量误差；试验桩的桩顶的垫梁采用焊接钢箱结构，避免试验桩的桩头损坏；多台千斤顶并联工作，千斤顶的额定工作荷载大于1.25倍试验荷载。

步骤d中，试验桩连接装置为精加工整体式构件，受力安全可靠；高强钢棒采用40cr材质，车通长梯形螺纹，两端配套螺母，螺母车配套内丝。

步骤f中，以慢速法对每一级荷载进行加载、卸载循环，试验结果更能够反应桩基真实受力状态。

步骤g中，采用人工记录试验结果与测试元件记录结果对比分析，分析结果更为真实可靠；对各地层测阻力进行记录，与原地勘提供结果对照分析，提供具体施工工艺下真实可靠的承载力数据。

本发明的4000t级桩基竖向抗压静载荷试验方法共分为深厚液化层隔离系统安装；试验桩及锚桩施工；加载及测量装置安装；反力装置安装；堆载块安装；加载及卸载；试验结果分析；试验装置倒用八个步骤。本发明能够适用于水域及陆域环境、深厚液化层隔离、4000t级静压荷载、试桩数量较多的情况，具有受力安全可靠、适用范围广、加载方法灵活、对施工设备依赖性小的优点。

附图说明

图1为桩基静载荷试验布置示意图；

图2为图1的a-a向示意图；

图3为图1的b-b向示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种4000t级桩基竖向抗压静载荷试验方法，具体施工步骤如下：

a、深厚液化层隔离系统安装：首先插打外侧的隔离钢护筒1至液化层的底部；然后采用旋转钻机在隔离钢护筒1内钻孔至隔离钢护筒的底标高；再将试验桩钢护筒2下放，并插打至隔离钢护筒1以下1m处，在试验桩钢护筒2的外侧每隔5m设4个定位滚轮3作为试验桩钢护筒2的定位措施，在试验桩钢护筒2的底部设置隔板14，用于防止隔离钢护筒1与试验桩钢护筒2之间翻砂影响试验荷载的准确性；

b、试验桩4及锚桩5施工：在试验桩钢护筒2内继续钻孔至设计标高，安装测试元件16并下放钢筋笼15，灌注水下混凝土完成试验桩4施工；在设计位置完成锚桩5施工，锚桩5及试验桩4之间通过连接系11连接，确保试验桩4的稳定性；锚桩5至试验桩4的中心距不小于4倍试验桩4的直径；锚桩主筋15伸出桩顶1m，用于连接锚桩连接装置7，共设置4根锚桩5，单根锚桩5抗拔承载力500t；

c、加载及测量装置安装：在试验桩4的周围设置基准桩12及基准梁13，基准桩12设置在试验荷载影响的范围外；在试验桩4的桩顶安装桩顶垫梁16及加载千斤顶6；

d、反力装置安装：在锚桩5的桩顶安装锚桩连接装置7，锚桩连接装置7与锚桩主筋15采用直螺纹套筒连接；在锚桩连接装置7上安装十字型的反力梁8作为主要受力装置；反力梁8与锚桩连接装置7之间采用高强钢棒17连接，用于传递锚桩拉力；在反力梁8上成组安装堆载平台梁9；

e、堆载块10安装：采用履带吊安装堆载块10，堆载范围的平面尺寸为12m×12m，堆载的高度为6m，总堆载荷载为2000t；堆载块10采用预制钢筋混凝土块；

f、加载及卸载：采用单级加载、卸载循环方式共分8级加载，每级加载量为500t，按照规定的时间维持荷载并记录试验桩沉降量及回弹变形量，符合终止加载条件后终止加载；

g、试验结果分析：根据记录结果绘制荷载-沉降（q-s）曲线，与测试元件记录的曲线对比分析，确定试验桩的承载力极限值；根据测试元件记录的结果对各地层侧阻力及端阻力进行分析，用于指导后续钻孔桩设计及钻孔桩施工工艺；

h、试验装置倒用：采用履带吊卸除堆载块10，并倒运至下一桩位；根据试桩工艺，下一试验桩采用堆载法、锚桩法或堆锚结合法；根据试验荷载大小，下一试验桩的反力装置采用整体十字型的反力梁8，或拆解成两个一字型的反力梁8分别使用。

步骤b中，测试元件包括位移计和应变计，能够测量不同深度处的桩身截面的位移及应变，并将数据传递至分析软件，用于分析不同深度处桩身变形及荷载传递。

步骤c中，采用由型钢制成的基准梁及大量程的百分表用于减小测量误差；试验桩的桩顶的垫梁采用焊接钢箱结构，避免试验桩的桩头损坏；多台千斤顶并联工作，千斤顶的额定工作荷载大于1.25倍试验荷载。

步骤d中，试验桩连接装置为精加工整体式构件，受力安全可靠；高强钢棒采用40cr材质，车通长梯形螺纹，两端配套螺母，螺母车配套内丝。

步骤f中，以慢速法对每一级荷载进行加载、卸载循环，试验结果更能够反应桩基真实受力状态。

步骤g中，采用人工记录试验结果与测试元件记录结果对比分析，分析结果更为真实可靠；对各地层测阻力进行记录，与原地勘提供结果对照分析，提供具体施工工艺下真实可靠的承载力数据。