三萬噸級單樁承載力測試案例分析

三萬噸級單樁承載力測試案例分析國際樁與深基礎(chǔ)峰會三二發(fā)明點及技術(shù)內(nèi)容一發(fā)明背景與研究思路CONTENTS匯報提綱/4302三三萬噸測試應用案例二發(fā)明點及技術(shù)內(nèi)容大跨橋梁現(xiàn)澆基礎(chǔ)高層建筑一、發(fā)明背景與研究思路深基礎(chǔ)承載力精準測試至關(guān)重要1000m現(xiàn)澆基礎(chǔ)海上風電預制基礎(chǔ)港口碼頭預制基礎(chǔ)50m2000m03錨樁法一、發(fā)明背景與研究思路樁頂加載法堆載法配重錨樁試樁試樁04測試效率低加載能力小場地要求高測試效率低加載能力小場地要求高一、發(fā)明背景與研究思路樁頂加載法應用限制深水-難！陡坡-險！預制基礎(chǔ)8.0m直徑現(xiàn)澆基礎(chǔ)2.4m5.5m深水、陡坡等復雜環(huán)境測試困難時間長，代價高制約工程進度≤5100噸，超大尺寸超高噸位無法測試深水、陡坡等復雜環(huán)境測試困難時間長，代價高制約工程進度≤5100噸，超大尺寸超高噸位無法測試05樁頂加載法樁底加載法“四兩撥千斤”精準測試自平衡法一、發(fā)明背景與研究思路平衡點1996年龔維明提出深基礎(chǔ)“平衡點”的存在性巧妙利用上段樁、下段樁相互提供反力——自平衡法本發(fā)明思想的原創(chuàng)性樁底加載法樁頂加載法06/43三三萬噸測試應用案例一發(fā)明背景與研究思路CONTENTS匯報提綱二發(fā)明點及技術(shù)內(nèi)容/4307構(gòu)建了自平衡法理論體系構(gòu)建了自平衡法理論體系發(fā)明點1發(fā)明點1：構(gòu)建了自平衡法理論體系尋找平衡點實現(xiàn)了現(xiàn)澆、預制深基礎(chǔ)的“自平衡”加載嵌巖樁抗拔樁鋼管樁1.1確定“平衡點”QsQsQsQssQ剛度匹配摩擦樁擴底樁9原位平行對比自平衡法樁頂加載法承載力-位移：奠定了自平衡法理論基石負摩阻力正摩阻力101.2建立承載力評價方法發(fā)明點1：構(gòu)建了自平衡法理論體系負-正摩阻力的轉(zhuǎn)換系數(shù)樁頂加載法/MN自平衡法/MN0102030405060102030405060數(shù)量轉(zhuǎn)換系數(shù)擬合值201510500.400.500.600.700.800.901.00轉(zhuǎn)換系數(shù)1.00.800.60.40.25001000150020002500EpAp/Lu誤差對比-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%樁長/m10203040506070080承載力誤差對比VS樁頂加載法自平衡法發(fā)明了深基礎(chǔ)自平衡測試方法發(fā)明了深基礎(chǔ)自平衡測試方法發(fā)明點2上中下上荷載箱下荷載箱2.1創(chuàng)建多箱異步加載新技術(shù)sQ關(guān)閉加載關(guān)閉上荷載箱第一步下荷載箱加載，測下段承載力上中下極限極限上中下加載打開打開下荷載箱第二步上荷載箱加載，測中段承載力Qs上中下加載關(guān)閉關(guān)閉下荷載箱第三步上荷載箱加載，測上段承載力極限Qs極限12下段中段上段發(fā)明點2：發(fā)明了深基礎(chǔ)自平衡測試方法喇叭筋發(fā)明點2：發(fā)明了深基礎(chǔ)自平衡測試方法13解決了混凝土澆筑導向和局部應力集中難題2.2研發(fā)現(xiàn)澆深基礎(chǔ)荷載箱安裝方法喇叭筋安裝喇叭筋安裝平衡點安裝方法下籠制造澆筑焊接荷載箱應力集中14解決了下沉過程中的土塞及振動效應難題荷載箱發(fā)明點2：發(fā)明了深基礎(chǔ)自平衡測試方法2.2研發(fā)預制深基礎(chǔ)荷載箱安裝方法海水運輸打樁外部加勁吊裝安裝方法研發(fā)了自平衡法測試系列裝備研發(fā)了自平衡法測試系列裝備發(fā)明點3發(fā)明點3：研發(fā)了自平衡法測試系列裝備16實現(xiàn)了測試裝備的重大創(chuàng)新現(xiàn)澆整體性能高開孔率高通用性好預制耐高錘擊3.1研制系列中空荷載箱第一代平板型第二代環(huán)帶型第三代環(huán)缸型多頂同步控制分段合體定位平衡加載測控172004年-井筒式2008年-回收式2008年–環(huán)形2014年–矩形2014年-L形2015年-橢圓形3.2研制系列特種荷載箱發(fā)明點3：研發(fā)了自平衡法測試系列裝備一發(fā)明背景與研究思路CONTENTS匯報提綱二發(fā)明點及技術(shù)內(nèi)容三三萬噸測試應用案例18/4319三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試中馬友誼大橋概況中國承建最大深水跨海大橋最深水位46.17m馬爾代夫馬累-機場島跨海大橋主橋基礎(chǔ)采用Φ3600mm-Φ3200mm鉆孔樁。樁長118m。20三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試珊瑚礁灰?guī)r地層礁灰?guī)r是由珊瑚群體死后其遺骸堆積在原生地構(gòu)成，最終形成具有一定致密程度、結(jié)構(gòu)強度的巖土材料。研究結(jié)果表明，珊瑚礁灰?guī)r是一種極具生物特性的復雜特殊材料，并具有極強的不均勻性和結(jié)構(gòu)獨特性。21三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試試樁概況國內(nèi)外對珊瑚礁灰?guī)r地質(zhì)條件下大型橋梁樁基工程經(jīng)驗較少。試驗目的如下：（1）試樁的P~S曲線（包括樁頂及樁端）、循環(huán)曲線以及壓漿前后的軸向

反力系數(shù)。（2）試樁壓漿前后單樁豎向極限承載力。

（3）樁基各地層壓漿前后的側(cè)摩阻及樁端地層承載力建議值。（4）試樁報告對工程所采用的樁型和樁基工程施工組織提供指導性意見，

對地勘報告中樁基地層參數(shù)提出合理化建議值。22三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試試樁參數(shù)為了更好的反映引橋、主橋樁基礎(chǔ)的承載能力特性，在珊瑚礁灰?guī)r地層條件分別進行試樁SZ1、SZ2試驗，試樁參數(shù)如下：23三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試試樁參數(shù)試樁SZ1試樁SZ224三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試施工概況荷載箱安裝下荷載箱上荷載箱25三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試試驗儀器與設(shè)備SZ1試樁SZ2試樁26三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試SZ2加載情況2016年9月3日對SZ2上荷載箱進行測試，加載至第20級（2×100000kN）時，壓力穩(wěn)定，荷載箱上下位移均無陡變，設(shè)備達到加載極限，終止加載，開始卸載。27三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試SZ2加載情況2016年9月6日對SZ2下荷載箱進行測試，加載至第22級（2×95000kN）時上位移急劇增大，且荷載無法維持，封住上荷載箱油管，繼續(xù)加載至第23級（2×100000kN），下段樁位移急劇增大，且荷載無法維持，停止加載。28三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試樁身軸力SZ2試樁軸力隨深度變化曲線上荷載箱下荷載箱29三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試樁側(cè)摩阻力SZ2試樁摩阻力隨深度變化曲線上荷載箱下荷載箱30三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試樁側(cè)摩阻力SZ2試樁壓漿前后各土（巖）層摩阻力31三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試樁端阻力試樁SZ2樁端阻力-位移曲線樁端阻力-位移曲線具有較明顯的拐點，曲線末端出現(xiàn)陡降段。前幾級加載值均由下段樁側(cè)阻力承擔，隨著荷載增加，側(cè)阻力逐漸發(fā)揮至極限，端阻力開始承擔上部荷載。當荷載加載值100000kN時，樁端位移急劇增大，因此取前一級作為極限值，試樁總極限端阻力為60102kN，相應位移為28.84mm。則樁端阻力qb==5807kPa（其中D為樁身直徑，D=3.63m），建議樁端阻力取5807kPa。32三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試極限承載力按自平衡法規(guī)范公式

可計算得到試樁極限承載力。SZ1、SZ2試樁分別采用平均樁徑1.618m、3.633m計算試樁實際抗壓承載力。按自平衡法規(guī)范公式試樁抗壓承載力計算結(jié)果33三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試珊瑚礁灰?guī)r層壓漿效果檢測壓漿管路布置吊放帶壓漿管鋼筋籠澆筑混凝土混凝土澆筑完成34三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試珊瑚礁灰?guī)r層壓漿效果檢測

44.5m~49.5m樁底取芯不完整，多為砂礫顆粒，有少量塊狀礁巖，45.5m處有注漿料塊狀物，44.5m~47.5m有灌漿料顆粒。

樁底以下5m芯樣樁底以下注漿料結(jié)石體樁底44.5m~47.5m芯樣（含注漿料顆粒）35三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測試珊瑚礁灰?guī)r層壓漿效果檢測

44.5m~49.5m樁底取芯中，較大礁塊經(jīng)清洗后，明顯可見灌漿料附著膠結(jié)，且礁塊孔隙中有灌漿料填充。注漿料附著于礁塊混凝土漿液側(cè)向滲透情況36三、案例2：南京金茂大廈地連墻測試項目概況地連墻自平衡測試項目位于南京金茂廣場，總建筑面積約26.59萬m2，結(jié)構(gòu)高度為285m。塔樓地上69層，裙房地上7層，地下均為5層。塔樓結(jié)構(gòu)擬采用型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)。37三、案例2：南京金茂大廈地連墻測試項目概況地連墻墻深≥32m且進入⑤2巖層≥18m。38三、案例2：南京金茂大廈地連墻測試項目概況超高層位置地下連續(xù)墻總平面圖39三、案例2：南京金茂大廈地連墻測試測試目的（1）檢驗墻成槽施工流程和工藝，為施工工藝參數(shù)提供依據(jù)。（2）確定墻豎向抗壓極限承載力，確定核心筒基礎(chǔ)設(shè)計依據(jù)。（3）測定墻側(cè)抗壓側(cè)阻力以及墻端阻力，為確定工程地連墻墻

深提供依據(jù)。（4）推測地連墻長期沉降參考值。（5）根據(jù)1200mm及1000mm的結(jié)果推定抗壓承載力特征值。40三、案例2：南京金茂大廈地連墻測試特種荷載箱安裝矩形L形41三、案例2：南京金茂大廈地連墻測試自平衡測試過程42三、案例2：南京金茂大廈地連墻測試自平衡測試結(jié)果SQ1試墻荷載-位移曲線SQ2試墻荷載-位移曲線工況SQ1試墻SQ2試墻

數(shù)值比例數(shù)值比例墻側(cè)阻力（kN）15799972.76%23484874.79%墻端阻力（kN）5914427.24%7915025.21%墻頂荷載（kN）217143——313998——承載力構(gòu)成表43三、案例2：南京金茂大廈地連墻測試自平衡測試結(jié)果鉆孔號墻厚每延米摩阻力總和kN每延米端阻力kN每延米承載力kN均值JN281.2m25169～3390713192～1419538361～4810243231.51.0m25169～3390710993～1182936162～45736409490.8m25169～339078794～946333963～4337038666.5BZ41.2m24945～3786813192～1419538137～52063451001m24945～3786810993～1182935938～4968742812.50.8m24945～378688794～946333739～4733140535JK141.2m26751