大直径钢管复合桩试桩试验探究

《大直径钢管复合桩试桩试验探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、大直径钢管复合桩试桩试验探究　　摘要：钢管复合桩具有竖向承载力高、水平承载力大、延性和塑性好等优点，其设计与施工是成桩质量的关键。以港珠澳大桥（HZMB）主体工程为背景，进行钢管复合桩试桩实践，采用自平衡法静载试验以获取设计参数，并研究了海洋深基础施工工艺。关键词：钢管复合桩；试桩；自平衡法；施工工艺作者简介：罗永传（1974-），男，高级工程师，主要从事桥梁工程研究。1引言桩基础常作为深水港码头、跨海大桥等大型工程的首选基础形式，钢管桩、钻孔灌注桩在国内外诸多桥梁工程中已得到广泛应用，钢管桩、钢护筒施工技术已基本成熟；钢管复合桩在国外（尤其是日本）应用

2、较为广泛，在国内的苏通大桥主塔基础中也得到初步应用。大直径钢管复合桩的设计计算理论尚无规范可用，其施工工艺亦无类似经验可循；港珠澳大桥工程地处伶仃洋海域，地质条件复杂，环境敏感度高；本文以港珠澳大桥为工程背景，进行大直径钢管复合桩试桩技术研究，为桥梁工程桩基础提供设计参数及施工经验。2桩基受力特性及钢管复合桩构造特点8桩基础的轴向荷载传递及水平荷载作用下的挠度、弯矩、剪力与水平抗力的受力特点如图1[1]所示。图中可以看出，桩基在轴向荷载和水平荷载作用下，其结构受力主要集中在桩基上节段。（A）单桩轴向荷载传递（B）单桩水平荷载作用（a）微桩段（b）轴向受压

3、（c）截面位移（d）摩阻力（e）轴力（a）X图（b）M图（c）V图（d）σx分布图图1单桩轴向荷载传递及水平荷载作用示意图钢管复合桩是一种轻质、高强组合型桩基础，受力性能优于钢管桩和钻孔灌注桩，其结构特点表现在：（1）竖向承载力高：钢管复合桩上节段借助管内填芯混凝土对钢管壁的稳定性增强作用，削弱钢管桩局部缺陷的敏感度；同时，钢管对核心混凝土产生环向套箍作用，使核心混凝土处于三向受压的复杂应力状态，提高核心混凝土承载力。（2）水平承载力大，抗弯性能强：钢管的存在，除提高混凝土强度外，其塑性和韧性性能大为改善。钢管复合桩基础中，轴向荷载绝大部分由核心混凝土承

4、担，弯矩则主要由钢管承担，故钢管复合桩上节段选用钢管与混凝土的组合结构，有效地改善了桩基础的受力状态，符合桩基础的整体受力特性，既结构稳定，又经济节能。3试桩工程概况图2钢管复合桩一般构造图8港珠澳大桥主体工程桥梁试桩工程是港珠澳大桥建设前期桩基础试验论证的关键性研究工程，钢管复合桩试桩共2根，编号为SZ3、SZ4，桩顶标高均为+4.15m，SZ3桩底标高为-65.9m，SZ4桩底标高为-68.1m，均按嵌岩桩设计。其构造如图2所示[2]。4钢管复合桩施工技术4.1地层概况在桩位进行两个补充地质钻孔，其中SZ4桩位揭示地质简况如表1。表1SZ4桩位地质简

5、况表SZ4地质分层情况地层编号层底标高/m土层类型-5.20海床面①1-10.80淤泥①1-15.80淤泥①3-27.80淤泥质粘土①5-33.30粘土8①5-35.00粘土②4-41.00中砂③1-49.30粘土③3-52.30粉质粘土④5-54.10粗砂④5-55.00粗砂④5-55.70砾砂⑥2-56.20强风化花岗岩⑥2-63.10强风化花岗岩⑥3-64.60中风化花岗岩⑥4-72.40微风化花岗岩4.2沉桩成孔工艺采用带有GPS定位系统的打桩船进行定位。“海洋工程远距离GPS打桩定位系统”由三台固定在打桩船上的GPS流动站以实时动态（RTK模式

6、）控制船体位置、方向和姿态，同时配合固定在船上的免棱镜测距仪等算出桩身实际位置，实时监测。本次试桩采用KP3500型转盘式钻机钻进成孔，覆盖层使用四翼刮刀钻头，进入岩层后更换为球齿滚刀钻头；高质量泥浆研制是钻进成孔质量控制的关键要素，由于桩位有较厚粉质粘土和粘土覆盖层，故泥浆选用原状土配以适量抗盐粘土、纯碱和CMC制备而成。85钢管复合桩荷载试验5.1自平衡法荷载试验原理自平衡法荷载试验是利用桩身预埋的荷载箱进行静载试验，荷载箱与钢筋笼连接置于桩身下部，通过液压泵对荷载箱内腔施加压力，推开箱盖与箱底，调动桩周土的摩阻力与端阻力，直至破坏。本次试验采用To

7、mer荷载箱，最大加载量为70000kN。其中SZ4试桩荷载箱中心位置设置于-65.10m处，距桩底3.0m。试验采用逐级加载慢速维持荷载法，每级荷载达到某一规定的相对稳定标准后方可进行下一级加载，直至达到最大加载要求量或试桩破坏，停止加载，然后分级卸载至零[2]。5.2测试项目及方法（1）位移测试[3]利用位移杆测量荷载箱上、下位移；设置2组位移丝测量桩底、中风化花岗岩岩层顶面对应的桩身截面位移；利用位于基准梁上的电子位移计测量位移杆和位移丝的位移从而得到荷载箱上、下位移及桩身位移。（2）桩身内力测试桩身轴力采用弦式钢筋计进行测试。弦式钢筋计设置在土层

8、界面处，每个测试断面交叉对称布置4个。将钢筋计位置处主筋截断，钢筋计两端与主筋焊