山洞电厂试桩及桩身承载力评价
[摘要]通过试验桩的全过程提取冲孔灌注桩身承载力，试验内容包括：钢筋应力计、静载、大应变、小应变；结论采用动静对比法得出建议结果，确定竖向力、水平力、抗拔力设计承载力统计特征值。
[关键词]试桩；钢筋计；静载；桩身承载力；桩身设计承载力统计特征值
1 前言
1.1工程概况
越南山洞热电厂（2ｘ110MW）工程，厂址位于越南社会主义共和国北江省山洞县境内的Dongri煤矿附近，地处山区，道路条件差，交通不便。原场地起伏较大，山沟部分是回填土，不能满足上部结构对地基的要求，原状土层存在较多孤石, 根据初步设计阶段的岩土工程勘察报告和施工图阶段的试桩技术要求，对厂区主要建筑物的地基处理拟采用冲孔灌注桩方案。
1.2、试验目的
（1）确定单桩竖向、水平向和抗拔承载能力及其控制指标；(2）确定各层土的桩侧摩阻力、桩端持力层的端阻力及摩阻力；（3）确定单桩在高（低）应变动荷下与静荷载试验相关关系；(4）确定桩端进入持力层的合理深度；
1.3 试验原则及试验内容
1.3.1 试验原则
根据试桩任务书的要求，确定此次试桩的原则为：
（1）选择适宜试桩位置，尽可能保证试桩成果有代表性；
（2）试桩区域的3根试桩中应有1根做破坏性试验或3倍的估算单桩承载力设计值，其余按不小于估算单桩承载力设计值的2.0倍加载；
（3）每个试桩区域的3根试桩中应有2根试桩做水平载荷试验；
（4）不同长度的桩各选择2根试桩进行桩身应力应变测试；3根试桩均进行高应变测试，其余所有试桩和抗拔桩均进行低应变测试；
1.3.2 试验内容
（1）竖向静载荷试验;（2）应力应变试验;（3）水平抗力试验;（4）抗拔试验（5）动力锤击试验
（6）对施工工艺进行试验
2 场地岩土工程条件(略)
3. 试验方案设计
3.1 试验位置及试桩布置
根据设计提供的灌注桩试桩技术要求，依回填土的厚度分为两个试验区（A,C）设计确定的试桩区。
3.2 试桩设计参数
冲孔灌注桩试桩设计及施工参数
注： （1）选用第三系基岩（中等风化层）作为桩端持力层。
（2）灌注桩参数： 混凝土等级：C25; 钢筋：主筋（II 级）；箍筋（I 级）；加劲筋（II 级
;
螺旋箍筋范围：距桩顶1.5m 范围内间距100mm ，1.5-8.5m 范围内间距200mm ，其余范围内间距300mm 。
4 试桩成桩工艺
4.1 冲孔灌注桩介绍及施工
为保证钢筋计安装的准确性对称安放钢筋计的桩位进行了详细的钻探。(超前钻勘探资料略)
施工设备：采用中国制造的KP-1500型冲孔桩机，最大允许成桩直径1500mm
；PM3P 型的
泥浆泵，配备12t 汽车吊一台，其他辅助设备若干。
4.2 桩头的制作
试桩顶部应制作桩头，桩头配置加密钢筋网2～3层，和以薄钢板圆筒做成加箍筋与桩顶混凝土浇成一体，混凝土强度等级为C40，其尺寸及配筋按照加载设备和测试设备要求制作。
5 试验检测与结果
5.1 单桩竖向抗压静载试验 5.1.1 试验方法
本次冲孔桩的竖向抗压静力载荷试验按照中国《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ 106-2003 J 256-2003)第四章所规定的标准执行。试验装置及现场情况见右照片：
5.1.2 单桩竖向极限承载力的确定方法
01)当Q-S 曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量达到40mm ； 2)桩顶总沉降量达到40mm 后，继续增加2级或2级以上荷载仍无陡降段。 5.1.3 桩试验结果
A 组垂直静载试桩结果汇总表(曲线图略)
C 组垂直静载试验结果汇总表(曲线图略)
施工和加载情况分析是桩底沉渣过厚原因。
5.2 单桩竖向抗拔静载试验
本次钻孔桩的竖向抗拔静载试验按照中国《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ 106-2003 J 256-2003)第五章所规定的标准执行。
说明： 试验D1桩时荷载加至1500 kN 桩身和钢筋都没有达到极限，因此试验B1桩时荷载在1500 kN 后继
续往上加，至1950 kN 抗拔装置出现严重变形，为确保试验安全停止了试验。试验发现，由于试验桩底端嵌入岩石1m ，该试桩的极限抗拔强度将主要取决于钢筋的抗拉强度，允许抗拔力可取750 kN 。
5.3 单桩水平静载试验
本次钻孔桩的水平静载试验按照中国《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ 106-2003 J 256-2003)第六章所规定的标准执行。 使用2块百分表作为读数仪表，上表和下表的间距为500mm ，所有百分表均经过越南国家计量单位进行了标定。
水平静载试验结果汇总表
5.4 桩身应力测试 5.4.1 测试原理
计算公式
轴力计算P gi ＝k （f 02－f i 2 ）
式中：P gi ——第i 次测量的钢筋拉（压）力，i=1、2、3…；
f 0——初始频率； f i ——实测频率；
k ——钢筋计灵敏度系数；
试桩弹模应为：E =〔E s ×16 A g +E c ×(A -16A g )〕/A (-2) 计算得：Φ1000试桩弹模为3.132×104MPa ，Φ800试桩弹模为3.138×104MPa ；
* 计算桩身混凝土截面应力σh ：σhi ＝ · (-3)
* 计算桩身截面轴力N ：N i ＝σhi ·A (-4)
*
计算桩身侧摩阻力q s ：q si ＝－ (-5) q si 为每段地层H i 的侧摩阻力； D 为桩的直径；∆N i
为地层的上下界面的轴力差。
钢筋计测试表格整理如下( 试验记录略)
1) 垂直(水平)应力测试记录表;
2) 垂直(水平)应力测试加载时间内读数计算表; 3) 垂直(水平)钢筋计应力计算表; 4) 垂直应力测试桩身砼应力计算表; 5) 垂直应力测试桩身轴力计算表; 6) 垂直应力测试桩身摩擦力计算表; 7) 桩竖向抗压桩身轴力分布图;(H-Q) 8) 桩身竖向抗压侧阻力分布图; (h-qs) 9) 竖向抗压桩端---阻力荷载分布;(D-Q)
10) 桩水平力试验桩身应力分布图; (水平H-h-σg) 11) 桩身水平力--最大弯矩截面钢筋应力图; (水平H-σg)
5.4.2测线安装及测试(钢筋计安装埋设记录略)
5.4.3 竖向抗压桩桩身应力测试结果
A1、A2钢筋计抗压测试分析
说明:A1桩在-7m 左右偏桩，经过修孔，孔径较大，此处摩擦力增长明显。
5.4.4 单桩水平静载试验桩身应力测试结果
i
i
H N D ∆π1s
E E
g gi A P
A2钢筋计水平测试分析: ( 试验记录及报告略)
5.5 桩的动力测试
A、小应变（PIT）检验
按照ASTM D5882-96(Standard Test Method for Pile Integrity Testing) 中之规定，使用PITWAP软件进行数据采集及分析处理。对各试验桩进行了桩身完整性的检测，以判断施工质量是否满足试验要求，其结果全部符合要求，（小应变（PIT）检验结果汇总表及检验报
告略）
B、大应变（PDA）检测
按照ASTM D4945 (Standard Test Method for High – Strain Dynamic Testing of Piles) 中之规定，使用锤重8.7 t，落距2米，自由下落对试桩施加冲击力；使用CAPWAP软件进行数据采集及分析处理。
大应变（PDA）检验结果汇总表大应变（PDA）检验报告略
6 试验成果综合评价
6.1 桩的竖向极限承载力评价
从整个试桩结果分析，大应变和垂直静载结果很相近，结合钢筋计测试结果，单桩竖向极限承载力统计值在10500 kN以上，综合考虑多个因素可初步判定竖向极限承载力统计值为11000 kN ，单桩竖向设计承载力统计值为5500 kN 。
6.2 单桩竖向极限承载力计算参数的选取
按规范<JGJ 106 2003>单桩竖向极限承载力可按下列方法综合分析确定：
★根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q-S曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。
