三萬噸級(jí)單樁承載力測(cè)試案例分析

三萬噸級(jí)單樁承載力測(cè)試案例分析國際樁與深基礎(chǔ)峰會(huì)三二發(fā)明點(diǎn)及技術(shù)內(nèi)容一發(fā)明背景與研究思路CONTENTS匯報(bào)提綱/4302三三萬噸測(cè)試應(yīng)用案例二發(fā)明點(diǎn)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(zhǔn)測(cè)試至關(guān)重要1000m現(xiàn)澆基礎(chǔ)海上風(fēng)電預(yù)制基礎(chǔ)港口碼頭預(yù)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(cè)試效率低加載能力小場(chǎng)地要求高測(cè)試效率低加載能力小場(chǎng)地要求高一、發(fā)明背景與研究思路樁頂加載法應(yīng)用限制深水-難！陡坡-險(xiǎn)！預(yù)制基礎(chǔ)8.0m直徑現(xiàn)澆基礎(chǔ)2.4m5.5m深水、陡坡等復(fù)雜環(huán)境測(cè)試?yán)щy時(shí)間長(zhǎng)，代價(jià)高制約工程進(jìn)度≤5100噸，超大尺寸超高噸位無法測(cè)試深水、陡坡等復(fù)雜環(huán)境測(cè)試?yán)щy時(shí)間長(zhǎng)，代價(jià)高制約工程進(jìn)度≤5100噸，超大尺寸超高噸位無法測(cè)試05樁頂加載法樁底加載法“四兩撥千斤”精準(zhǔn)測(cè)試自平衡法一、發(fā)明背景與研究思路平衡點(diǎn)1996年龔維明提出深基礎(chǔ)“平衡點(diǎn)”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(cè)試應(yīng)用案例一發(fā)明背景與研究思路CONTENTS匯報(bào)提綱二發(fā)明點(diǎn)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(diǎn)1發(fā)明點(diǎn)1：構(gòu)建了自平衡法理論體系尋找平衡點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)澆、預(yù)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(diǎn)”QsQsQsQssQ剛度匹配摩擦樁擴(kuò)底樁9原位平行對(duì)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(fù)摩阻力正摩阻力101.2建立承載力評(píng)價(jià)方法發(fā)明點(diǎn)1：構(gòu)建了自平衡法理論體系負(fù)-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(duì)比-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%樁長(zhǎng)/m10203040506070080承載力誤差對(duì)比VS樁頂加載法自平衡法發(fā)明了深基礎(chǔ)自平衡測(cè)試方法發(fā)明了深基礎(chǔ)自平衡測(cè)試方法發(fā)明點(diǎn)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(cè)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(cè)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(cè)上段承載力極限Qs極限12下段中段上段發(fā)明點(diǎn)2：發(fā)明了深基礎(chǔ)自平衡測(cè)試方法喇叭筋發(fā)明點(diǎn)2：發(fā)明了深基礎(chǔ)自平衡測(cè)試方法13解決了混凝土澆筑導(dǎo)向和局部應(yīng)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(diǎn)安裝方法下籠制造澆筑焊接荷載箱應(yīng)力集中14解決了下沉過程中的土塞及振動(dòng)效應(yīng)難題荷載箱發(fā)明點(diǎn)2：發(fā)明了深基礎(chǔ)自平衡測(cè)試方法2.2研發(fā)預(yù)制深基礎(chǔ)荷載箱安裝方法海水運(yùn)輸打樁外部加勁吊裝安裝方法研發(fā)了自平衡法測(cè)試系列裝備研發(fā)了自平衡法測(cè)試系列裝備發(fā)明點(diǎn)3發(fā)明點(diǎn)3：研發(fā)了自平衡法測(cè)試系列裝備16實(shí)現(xiàn)了測(cè)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(yù)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(cè)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(diǎn)3：研發(fā)了自平衡法測(cè)試系列裝備一發(fā)明背景與研究思路CONTENTS匯報(bào)提綱二發(fā)明點(diǎn)及技術(shù)內(nèi)容三三萬噸測(cè)試應(yīng)用案例18/4319三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測(cè)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(jī)場(chǎng)島跨海大橋主橋基礎(chǔ)采用Φ3600mm-Φ3200mm鉆孔樁。樁長(zhǎng)118m。20三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測(cè)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(qiáng)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(fù)雜特殊材料，并具有極強(qiáng)的不均勻性和結(jié)構(gòu)獨(dú)特性。21三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測(cè)試試樁概況國內(nèi)外對(duì)珊瑚礁灰?guī)r地質(zhì)條件下大型橋梁樁基工程經(jīng)驗(yàn)較少。試驗(yàn)?zāi)康娜缦拢海?）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(bào)告對(duì)工程所采用的樁型和樁基工程施工組織提供指導(dǎo)性意見，

對(duì)地勘報(bào)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(cè)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(jìn)行試樁SZ1、SZ2試驗(yàn)，試樁參數(shù)如下：23三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測(cè)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(cè)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(cè)試試驗(yàn)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(cè)試SZ2加載情況2016年9月3日對(duì)SZ2上荷載箱進(jìn)行測(cè)試，加載至第20級(jí)（2×100000kN）時(shí)，壓力穩(wěn)定，荷載箱上下位移均無陡變，設(shè)備達(dá)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(cè)試SZ2加載情況2016年9月6日對(duì)SZ2下荷載箱進(jìn)行測(cè)試，加載至第22級(jí)（2×95000kN）時(shí)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(jí)（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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(diǎn)，曲線末端出現(xiàn)陡降段。前幾級(jí)加載值均由下段樁側(cè)阻力承擔(dān)，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(dān)上部荷載。當(dāng)荷載加載值100000kN時(shí)，樁端位移急劇增大，因此取前一級(jí)作為極限值，試樁總極限端阻力為60102kN，相應(yīng)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(cè)試極限承載力按自平衡法規(guī)范公式

可計(jì)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(jì)算試樁實(shí)際抗壓承載力。按自平衡法規(guī)范公式試樁抗壓承載力計(jì)算結(jié)果33三、案例1：中馬友誼大橋現(xiàn)澆樁基測(cè)試珊瑚礁灰?guī)r層壓漿效果檢測(cè)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(cè)試珊瑚礁灰?guī)r層壓漿效果檢測(cè)

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(cè)試珊瑚礁灰?guī)r層壓漿效果檢測(cè)

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(cè)試項(xiàng)目概況地連墻自平衡測(cè)試項(xiàng)目位于南京金茂廣場(chǎng)，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(cè)試項(xiàng)目概況地連墻墻深≥32m且進(jìn)入⑤2巖層≥18m。38三、案例2：南京金茂大廈地連墻測(cè)試項(xiàng)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(cè)試測(cè)試目的（1）檢驗(yàn)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(jì)依據(jù)。（3）測(cè)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(cè)地連墻長(zhǎng)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(cè)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(cè)試自平衡測(cè)試過程42三、案例2：南京金茂大廈地連墻測(cè)試自平衡測(cè)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(cè)試自平衡測(cè)試結(jié)果鉆孔號(hào)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