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试桩技术要求
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2010年03月
目录
1、 工程概况 2、 试桩目的
3、 依据与采用规范和标准 4、 试桩位置选择 5、 试桩注意事项 6、 试验内容与方法 7、 试桩成果 8、 进度要求
9、 钻孔灌注桩施工技术要求
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工程 试桩技术要求
1. 工程概况
工程始于二港池西区中路（K0+000），随后跨越纳潮河上的二港池大桥和一港池大桥，和正在建设中的 地面道路对接后沿线向东延伸，终于通岛路东侧（K11+170），全长11.17km。
本次施工图设计范围为 工业区项目近期实施部分，要求先实施一港池大桥到唐曹高速连接线段，具体包括一港池大桥主桥、水中引桥、A匝道、B匝道、C匝道、D匝道及一港池东、西侧各一联陆上引桥。工程范围起始桩号：K5+985.000，终点桩号：K6+958.000。桥梁全长973m。主线跨径布置为4×28+3×45+4×45+(2×138钢管砼下承式拱桥)+4×45+3×30m。
主桥为下承式叠合箱梁系杆拱桥，跨径布置为138m+138m＝276m，桥宽29.5m。 引桥采用分幅式预应力砼连续箱梁。
一港池东侧水中引桥共为一联，跨径布置为4×45m，北侧为桥宽13.25～17.335m的变宽段，南侧为桥宽13.25～22.75m的变宽段。
一港池西侧水中引桥分为两联，第一联的跨径布置为4×45m，南北侧均为桥宽13.25m的标准段，第二联的跨径布置为3×45m，南侧为桥宽13.25～17.25m的变宽段，北侧为桥宽13.25～14.253m的变宽段。
陆上东引桥共为一联预应力砼连续箱梁，跨径布置为3×30m，南侧为桥宽13.25m的等宽段，北侧为桥宽14.253～22.75m的变宽段。
陆上西引桥共为一联预应力砼连续箱梁，跨径布置为4×28m，南侧为桥宽17.25～22.75m的变宽段，北侧为桥宽14.253～22.75m的变宽段。
匝道采用预应力砼连续箱梁。
A匝道分为两联，第一联的跨径布置为3×29m，第二联的跨径布置为3×29m，桥宽9m。
B匝道分为两联，第一联的跨径布置为3×29m，第二联的跨径布置为3×29m，桥
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宽9m。
C匝道分为三联，第一联的跨径布置为3×30m，第二联的跨径布置为4×30m，第三联的跨径布置为3×30m，桥宽9m。
D匝道分为两联，第一联的跨径布置为4×30m，第二联的跨径布置为4×30m，桥宽9m。
本工程基础均采用钻孔灌注桩。
主桥中墩及边墩基础采用Φ2.3m钻孔桩基础方案。同时，由于基础需承受较大的水平力作用，采用变截面桩，上节桩（约40m）的桩径为Φ2.8m，以增强其抗弯能力。
引桥水中基础采用Φ1.8m钻孔桩基础方案。同时，由于基础需承受较大的水平力作用，采用变截面桩，上节桩（约35m）的桩径为Φ2.2m，以增强其抗弯能力。
引桥陆上段基础及匝道基础采用Φ1.2m钻孔桩基础方案。 主桥、引桥及匝道基础采用桩底后注浆工艺，提高桩的承载能力。
本次设计对基础冲刷进行了计算分析工作，并按不进行冲刷防护考虑进行基础设计。主桥冲刷预警值暂定泥面标高：-23m。引桥冲刷预警值暂定泥面标高：-19m。试桩承载力应扣除冲刷标高以上的桩基侧摩阻力。
Φ2.2~Φ1.8m试桩应提供扣除标高-19m以上土层的侧阻力后的单桩承载力；Φ2.8~Φ2.3m试桩应提供扣除标高-23m以上土层的侧阻力后的单桩承载力。
试桩拟采用非工程桩，试桩类型取主桥基础Φ2.3~2.8m变截面钻孔桩一根，引桥水中基础Φ1.8~2.2m变截面钻孔桩一根，引桥陆上段基础Φ1.2m钻孔桩东西侧各一根。
2. 试桩目的
（1）通过本次试验提出桩侧的分层极限摩阻力和桩端极限承载力，验证地质报告提出的相关数据。确定进行试桩的钻孔灌注桩在注浆后的单桩极限承载力。为验证、指导钻孔灌注桩的设计提供重要参数。
（2）通过本次试验对近海处钻孔灌注桩的泥浆级配；水下混凝土级配；成孔、
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成桩（清孔、下钢筋笼、二次清孔、灌混凝土）、后注浆等施工工艺进行专题研究及科学试验与检测分析。为确定合适的施工机具设备，确定钻孔灌注桩的施工工艺等提供重要的参数。
3. 依据与采用规范和标准
（1）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007） （2）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000） （3）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
（4）上海市政工程设计研究总院2009年9月编制的“ 工程施工图” （5）《唐山市 工业区 K5+691~K7+220.1一港池大桥岩土工程勘察报告》（详细勘察阶段）河北道桥交通设计研究院有限公司 二OO九年八月。
4. 试桩位置选择
4.1 试桩位置
试桩1（φ1.2m）位置选定如下：试桩位置选取位于引桥PM100墩处地质钻孔SK48附近，PM117L墩处地质钻孔SK48附近。
试桩2（φ2.2～φ1.8m）位置选定如下：试桩位置选取位于引桥PM113墩处地质钻孔SK18附近。
试桩3（φ2.8～φ2.3m）位置选定如下：试桩位置选取位于主桥PM109墩处地质钻孔SK11附近。
4.2 试桩位置工程地质
本工程岩土勘察报告采用的高程系统为 理论最低潮面高程系统。 试桩1（φ1.2m）桩位附近地质资料参考地质钻孔号SK48柱状图。 试桩2（φ2.2～φ1.8m）桩位附近地质资料参考地质钻孔号SK18柱状图。 试桩3（φ2.8～φ2.3m）桩位附近地质资料参考地质钻孔号SK11柱状图。
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4.3 桩基数量及相关参数
试桩非工程桩基一览表
名称 试桩1 试桩2 试桩3 试桩4 桩型 （mm） Φ1200 Φ1200 Φ2200～Φ1800 Φ2800～Φ2300 数量 （根） 1 1 1 1 桩长 （m） 70 76 90 110 桩尖标高 （m） -68.34 -74.25 -90.7 -112.2 参考钻孔 SK48 SK23 SK18 SK11 注浆前桩容许承载力（t） 623 650 1087 1761 注浆后桩容许承载力（t） 709 700 1271 2164 参考桩顶设备加载反力（t） 能力（t） 950 950 2000 3400 1900 1900 4000 6800 5. 试桩注意事项
试桩前，施工单位应仔细分析桩位处的工程地质和水文等基础资料，充分考虑气候条件及本工程区域不利施工条件，采取可靠措施，确保试桩的质量与施工安全。
钻孔桩施工前，应注意施工期的气象预报，避开大风等恶劣气候条件。确保钻孔桩成孔、清孔、下钢筋笼、浇注桩内混凝土连续进行，一次完成。
钻孔灌注桩钢护筒壁厚、入土长度由施工单位根据施工平台荷载重量、地质条件、桩周土的冲刷等因素确定。
桩身混凝土采用水下C35掺和料混凝土，以提高混凝土的密实性与流动度。混凝土级配试验应提前进行，经优化比选后确定。
为保护环境，钻孔灌注桩施工的废水、废渣等污染物，未经处理不得直接排入江中。
精心施工，确保灌注桩的成孔和成桩质量，并防止后注浆管、超声波管道被堵，影响后注浆的施工及桩身质量的监测。荷载箱、注浆管、超声波管、应变片等施工与安装应在测试单位技术人员的指导下进行。
6. 试验内容与方法
6.1 成孔工艺试验
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（1）护壁泥浆的研制
根据本桥钻孔桩的直径、长度、地质、水文等自然条件，通过级配试验确定泥浆配比。由于拟建场地位于渤海海滨海域，水中含盐量较高，为防止氯离子进入混凝土内，护壁泥浆建议采用淡水泥浆。如采用海水泥浆，必须通过试验验证，评审通过及有关部门批准方可实施。
（2）钻孔桩成孔结束进行下列质量监测，以检测成孔工艺，内容包括： （a）桩位偏差检查； （b）孔径检查； （c）孔深检查； （d）桩孔倾斜率检查； （e）孔底沉淀土厚度检查。 6.2 成桩工艺试验
（1）水下淡水C35掺和料混凝土的研制
通过级配试验确定水下淡水C35掺和料混凝土配比，电通量（28天）测试值小于2500，氯离子渗透系数（自然养护28天后浸泡90天）小于3E-12m2/s。
（2）钻孔桩成孔、清孔、下钢筋笼、二次清孔、灌混凝土等施工工艺研究与试验。 6.3 注浆前、注浆后静载试验
鉴于大直径钻孔灌注桩单桩承载力很大，且受环境条件限制，本次采用自平衡测试方法进行试桩。
测试原理：将荷载箱放在桩身指定位置，直观地反映荷载箱上下两段各自的承载力。将荷载箱上段桩的侧阻力经处理后与下段桩端阻力相加，即为桩极限承载力。加载方式采用慢速维持荷载法逐级加载。
当钻孔灌注桩龄期达28天，进行第一次静载试验，测定桩的承载力等。 利用桩内超声波管道或专用压浆管道（其下端事先按测试单位的要求钻出浆用小孔，并用橡胶皮将小孔包裹）对桩底采用高压注浆泵压注C35水泥浆液，水泥浆与沉渣起物理化学反应使之固化，使桩底土体得到密实，从而使钻孔灌注桩单桩极限承载
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力获得提高、桩体后期沉降量减小。水泥浆中掺加适量外加剂以减少水的用量，保证水泥浆的流动性，并使水泥浆注入土中尽快固结。压浆主要控制指标：压浆压力：6MPa左右；压浆水泥用量：2.8t左右（试桩1，Φ1200），4.2t左右（试桩2，Φ1800），6t左右（试桩3，Φ2300）。当水泥浆龄期达20天（有条件时30天），进行静载试验，测定桩的承载力等。
对二次静载试验值进行比较，以检验后注浆效果。 6.4 超声波无损监测
在桩身钢筋笼上预埋Φ60无缝钢管，待桩身混凝土达到设计强度，采取超声波无损监测方法进行桩身混凝土的完整性的检测，评定钻孔桩混凝土的质量等级。 6.5 钻取芯样试验
钻孔桩混凝土抗压性能的检验与评定， ① ② ③
试验内容：抗压强度试验；
桩顶以下5m、10m、30m三处，每处取二组；
对钢筋保护层混凝土，自桩顶以下2、8m二处，每处沿桩身周边均布三点分别取芯；
7. 试桩成果
要求提供试桩成果如下：
（1）提供灌加载、卸载的荷载～沉降（P～S）曲线。
（2）提供试桩桩侧分层极限侧摩阻力、桩端极限承载力及分析推荐采用值。 （3）提供试桩的单桩极限承载力。
（4）提供灌注桩桩身质量检测与评定结果。
（5）提供灌注桩成孔试验资料：包括孔径、孔深、沉渣及垂直度等检测结果。 （6）提供钻孔桩护壁泥浆配合比试验结果。 （7）提供水下C35掺和料混凝土配合比试验结果。
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（8）提供注浆加强工艺有关参数（如水泥浆配比、压力、压浆量等）与试验结果。 （9）通过试桩总结经验，提出钻孔灌注桩施工工艺报告。
（10）提出钻孔灌注桩试桩总报告，要求综合分析试桩成果，对钻孔灌注桩的设计与施工提出指导性意见。
8. 进度要求
钻孔灌注桩桩身混凝土养护28天后进行第一次桩基静载试验，注浆完成20天后进行第二次桩基静载荷试验。试验完成后7天提供试桩最终报告；
9. 钻孔灌注桩施工技术要求
9.1 范围
本节工程包括钻孔、安设和拆除护筒、安设钢筋笼、灌注混凝土以及按图纸规定及监理工程师指示的有关钻孔灌注桩的其他作业。 9.2 一般要求 (1) 施工方法的确定
承包人应将准备采用的施工方法的全部细节，送请监理工程师批准，其中包括材料和全部设备的说明。钻孔工作开始前，应得到监理工程师的书面批准。 (2) 成桩记录
承包人应保存试桩的全部原始施工记录，当需要时，原始记录应报送监理工程师作为检查之用。当记录格式由监理工程师统一发放时，应按监理工程师的要求记录和填列。如监理工程师要求由承包人自行拟定记录格式时，记录格式应经监理工程师批准。 9.3 钻孔
（1）承包人可选择任何一种钻孔方法，但完成的钻孔，应符合图纸规定的允许偏差。 （2）钻孔时应采用长度适应钻孔地基条件的护筒，保证孔口不坍塌及不使河水进入
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钻孔，并保持钻孔内泥浆表面高程。护筒应符合以下要求： ① 护筒可用钢板制作，钢板厚度由施工方计算确定。
② 护筒内径一般比桩径稍大，一般大200—400mm，可根据钻孔情况选用。 ③ 护筒底端埋置深度，由施工方计算确定，但不得小于设计图纸要求。
④ 中心竖直线应与桩中心线重合，除设计另有规定外，一般平面允许误差为100mm，竖直线倾斜不大于1/150；根据钢护筒直径由施工单位确定，水域可依靠导向架定位。 ⑤ 钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。 9.4 固孔
（1）人应采用钻孔泥浆护壁，以保持孔壁在钻进过程不坍塌。
（2）钻孔桩泥浆应经专题研究确定，不得采用海水拌制泥浆。承包人可用膨润土悬浮泥浆或合格的粘土悬浮泥浆配置钻孔泥浆。钻孔泥浆不得污染海水。根据钻孔方法的适用性的论证，不加掺加物的清水钻取在监理工程师书面同意情况下才可采用。 （3）用清水彻底拌和成悬浮体，使在灌注混凝土时及至施工完成钻孔孔壁保持稳定。泥浆的性能指标可参考下表，施工时除相对密度和粘度应进行试验外，如果监理工程师要求，其他指标也应予以抽检。
泥浆性能指标要求
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泥 浆 性 能 指 标 钻孔方法 正循环 反循环 推钻冲抓 地质情况 相对密度 粘度 含砂率 体率(a) (%) ≤4 ≤4 ≤4 ≤4 ≤4 - - 含水率 皮厚切力 碱度 PH (%) L/30min mL/30min (MPa) ≥96 ≥96 ≥95 ≥95 ≥95 ≥95 ≥95 ≤25 ≤15 ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 ≤2 ≤2 ≤3 ≤3 ≤3 ≤3 ≤3 一般地层 0.05-1.20 16-22 易坍地层 1.20-1.45 19-28 一般地层 1.02-1.06 16-20 易坍地层 1.06-1.10 18-28 卵石土 1.10-1.15 20-35 .0-2.5 8-10 3-5 1-2.5 1-2.5 1-2.5 1-2.5 3-5 8-10 8-10 8-10 8-10 8-11 8-11 一般地层 1.10-1.20 18-24 2-30 冲击 易坍地层 1.20-1.40 注：①地下水位高或地下水流速大时，指标取高限，反之取低限；
②地质状态较好、孔径或孔深较小的取低限，反之取高限；
③在不易坍塌的粘质土层中，使用推钻、冲抓，反循环回转钻进时，可用清水提高水头（≤2m）维护孔壁；
④若当地缺乏优良粘质土，远运膨润土亦很困难，调制不出合格泥浆时，可掺用添加剂改善泥浆性能，各种添加剂掺量见《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041）附录C.1。
⑤泥浆的各种性能指标测定方法见《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041）附录C.2。 9.5 钻孔工序
（1）桩的钻孔，应在中距5m内的任何混凝土灌注桩完成后24h，才能开始，以避免干扰邻桩混凝土的凝固。在满足此条件下，为加快完成钻孔工作，可以多机同时作业。 （2）钻孔应连续进行，不得中断。
（3）软土地段的钻孔，首先应进行地基加固，保证钻孔设备的稳定和钻孔孔位准确，再行钻孔。
（4）钻孔须及时填写钻孔记录，在土层变化处捞取渣样，判明土层，以便与地质剖面图相核对。 9.6 清孔
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（1）钻孔达到图纸规定深度后，且成孔质量符合图纸要求并经监理工程师批准，应立即进行清孔。清孔时，孔内水位应保持在水位以上1.5-2m，以防止钻孔的任何塌陷。 （2）清孔时，应将附着于护筒壁的泥浆清洗干净，并将孔底钻渣及泥砂等沉淀物清除。清孔次数按图纸要求和清孔后孔底钻渣沉淀厚度符合图纸规定值进行，大桥基础钻孔后一般需进行两次清孔。
（3）清孔后孔底沉淀物厚度应按图纸规定值进行检查。
（4）清孔后，浇筑水下混凝土前，应检查与测定孔内水质，如含盐浓度及氯离子含量等。
9.7 钻孔检查及允许偏差
（1）钻孔在终孔和清孔后，对孔径、孔形和倾斜度，应采用专用仪器测定，检测结果应报请监理工程师复查。
（2）经检查发现有缺陷，例如中心线不符、超出垂直线、直径减小、椭圆截面、孔内有漂石等，承包人应就这些缺陷书面报告监理工程师，并采取适当措施，予以改正。 （3）钻孔应符合下表的允许偏差：
钻孔灌注桩检查项目及允许偏差
项次 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法和频率 按JTGT F80/1-98 附录D检查 用经纬仪检查纵、横方向 查灌注前记录 查灌注前记录 查灌注前记录 查灌注前记录 查灌注前记录 1 混凝土强度(MPa) 在合格标准内 2 3 4 5 6 7 桩位(mm) 孔径(mm) 孔深(mm) 钻孔倾斜度 沉淀厚度(mm) 群桩 直桩 摩擦桩 100 不小于设计桩径 不小于设计规定 1/150 100 ±50 钢筋骨架底面高程(mm)
9.8 钢筋骨架
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（1）桩的钢筋骨架，应在混凝土灌注前整体放入孔内。如果混凝土不能紧接在钢筋骨架放入之后灌注，则钢筋骨架应从孔内移去。在钢筋骨架重放前，应对钻孔的完整性，包括孔底松散物，重新进行检查。
（2）钢筋骨架应有强劲的内撑架，防止钢筋骨架在运输和就位时变形，在顶面应采取有效方法进行固定，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上升。支承系统应对准中线防止钢筋骨架倾斜和移动。
（3）钢筋骨架上应事先安设控制钢筋骨架与孔壁净距的混凝土垫块，这些垫块应可靠地以等距离绑在钢筋骨架周径上，其沿桩长的间距不超过2m，横向圆周不得少于4处，但图示者除外，或者采用其他有效方法以保证图纸要求的保护层得到满足。混凝土保护层内不得有定位钢筋，形成锈蚀通道。钢筋骨架底面高程允许偏差为土50mm。 9.9 水下混凝土
（1）灌注水下混凝土前，应检测孔底泥浆沉淀厚度，测定孔内水质盐浓度及氯离子含量等，如不符合清孔要求，应再次清孔直至符合要求。
（2）混凝土拌和物运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度，如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和仍达不到要求，不得使用。
（3）孔身及孔底得到监理工程师认可和钢筋骨架安放后，应立即开始灌注混凝土，并应连续进行，不得中断。灌注混凝土时，混凝土的温度不应低于5℃。当气温低于0℃时，灌注混凝土应采取保温措施。强度未达到设计等级50％的桩顶混凝土不得受冻。
（4）混凝土应用适宜的导管灌注。导管由管径不小于250mm的管子组成，用装有垫圈的法兰盘连接管节。导管应进行水密、承压和接头抗拉试验。在灌注混凝土开始时，导管底部至孔底应有250-400mm的空间。首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度(>1.0m)和填充导管底部间隙的需要。在整个灌注时间内，出料口应伸入先前灌注的混凝土内至少2m，以防止泥浆及水冲入管内，且不得大于6m。应经常量测孔内混凝土面层的高程，及时调整导管出料口与混凝土表面的相应位置，并始终予以严密监视，导管应在无水进入的状态下填充。如为泵送混凝土，泵管应设底阀或其他的装置，以防水和管中混凝土混合。泵管应在桩内混凝土升高时，慢慢提起。管底在任何时候，应在混凝土顶面以下2m。输送到桩中的混凝土，应一次连续操作。初凝前，
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任何受污染的混凝土应从桩顶清除。
（5）灌注混凝土时，溢出的泥浆应引流至适当地点处理，以防止污染环境。 （6）混凝土应连续灌注，直至灌筑的混凝土顶面高出图纸规定或监理工程师确定的截断高度才可停止浇注，以保证截断面以下的全部混凝土均达到强度标准。 （7）灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为1.0m以上，以保证混凝土强度，多余部分应在接桩前必须凿除，桩头应无松散层。
（8）混凝土灌注过程中，如发生故障应及时查明原因，并提出补救措施，报请监理工程师经研究后，进行处理。补救费用由承包人承担。
（9）桩底后注浆前应先进行专题研究讨论,制定注浆技术要求,方可付诸实施. 9.10 质量检验
（1）混凝土质量的检查和验收，应符合规范的规定。每桩试件组数一般为2组。 （2）桩身质量用无破损法进行检测。
（3）承包人应在工地配备能对全桩长钻取70mm直径或较大的芯样的设备和经过训练的工作人员，也可以分包给经监理工程师认可的钻探队来承担钻取芯样的工作。 （4）如果监理工程师对混凝土整体性检验有疑义，或在施工中遇到的任何异常情况，说明桩的质量可能低于要求的标准时，应采用钻取芯样法进行检测，以检验桩的混凝土灌注质量。钻芯检验应在监理工程师指导下进行，检验结果若不合格，则应视为废桩处理。
（5）当监理工程师对试桩平面位置的复查、试验结果及施工记录都认可后，监理工程师应以书面形式进行批准，在未得到监理工程师的批准前，不得进行该桩基础的其他工作。 9.11 缺陷桩
如果桩不符合规定要求，或在施工中遇到异常情况，监理工程师有理由认为桩的质量低劣，应采取经监理工程师认可的补救措施进行补救或予以废弃。
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