孟加拉PADMA大桥φ1.5m钢管桩荷载试桩施工技术

徐平安

摘要：根据孟加拉PADMA大桥技术规范和设计图纸，进行4个点共10根Φ1.5m钢管桩试桩的静载试验，主要测试桩侧土层极限摩阻力及桩端极限阻力。加载结构采用锚桩+反力架型式，通过4台1200t千斤顶布置于试桩顶，与锚桩连接的反力架作为反力点，4台千斤顶同时均衡起顶对试桩加载，锚桩+反力架系统型式很好地完成了对试桩的加载。

关键词：钢管桩荷载试桩；锚桩；500t浮吊；护筒；压浆；静载试验 文献标识码：A

中图分类号：U655 文章编号：1009-2374（2016）06-0100-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.050

1 工程概况

孟加拉PADMA多用途大桥位于首都达卡偏西南约40km处，横跨PADMA河（恒河），距印度洋入海口直线距离约150km，是首都达卡连接西南诸省的重要交通枢纽，同时也是东南亚的“泛亚铁路”重要通道之一。

ICB No：PMB/MB/01合同段主要施工项目包括总长6150m的主桥、两岸公路和部分铁路引桥（总长3679.5m，其中公路引桥部分长3148.5m，铁路引桥部分长531m）、两岸公路引道（220m）、400kV电塔基础以及监理的办公、生活设施建设和服务。

表1 主桥钢桩荷载试桩参数表

Trial pile location Trial pile No. Pile diameter（m） Skin grouting（N/Y） Pile toe

（mPWD） Testing section

（Refer to DWG.BR1865）（mPWD） Max.test load（MN）

Level A Level B

TD1 TD1A 1.5 N -85.00 -55.00 -85.00 30

TD1B 1.5 N -115.00 -85.00 -115.00 30

TD1C 1.5 Y -85.00 -55.00 -85.00 30

TD2 TD2A 1.5 N -85.00 -55.00 -85.00 30

TD2B 1.5 N -115.00 -85.00 -115.00 30

TD3 TD3A 1.5 N -85.00 -55.00 -85.00 30

TD3B 1.5 N -115.00 -85.00 -115.00 30

TD3C 1.5 Y -115.00 -85.00 -115.00 30

TD4 TD4A 1.5 N -85.00 -55.00 -85.00 30

TD4B 1.5 N -115.00 -85.00 -115.00 30

主桥共在4个位置布置10根直径为1.5m、壁厚为40mm的钢管桩荷载试桩，具体参数详见表1。

2 试桩目的和意义

（1）通过Φ1.5m钢管桩荷载试桩验证桩侧土层极限摩阻力及桩端极限端阻力，验证设计桩长是否满足设计受力要求，以便确定正式钢管桩桩底标高；（2）通过PDA试验、复打测试、静载试验，以测试钢管桩的桩身完整性和极限承载力；（3）对桩基混凝土取芯，按规定深度试验来确定混凝土强度和弹性模量，验证桩基混凝土是否满足设计要求。

3 钢管桩荷载试桩的特点与难点

3.1 加载结构新颖

此次试验加载结构采用锚桩+反力架结构，通过4台1200t千斤顶布置于试桩顶，与锚桩连接的反力架作为反力点，4台千斤顶同步对试验钢管桩加载。

3.2 地质条件差

本合同段试桩地段地层均为第四纪地层，地质主要为粉砂、细砂、粉土。在松散-稍密-中密的砂层状态地质条件下进行荷载试桩试验施工，增加了荷载试桩施工的不确定性和风险性。

3.3 机械设备多

大型起吊设备有苏连海起重18浮吊（500t）、大桥10号浮吊（50t）、100t履带吊；打桩锤有MHU-550s打桩锤、APE600并联振动锤；还有船舶以及钻孔机械、混凝土生产运输设备等。

3.4 试桩数量多、质量要求高、国际化交流程度高

本合同段共10根直径为1.5m的钢管桩荷载试桩，比国际同类型桥梁试桩数量多。本项目采用英国技术规范标准，钢管桩荷载试桩施工工序多，监理工程师对各项施工进行全过程监督。本工程监理工程师主要来自新西兰、韩国、孟加拉、尼珀尔、加拿大、菲律宾等，国际化交流程度高。

4 总体施工方案

根据设计图纸要求，荷载试桩测试长度为底部30m，为保证测试范围以上土层不向试桩提供摩阻力，采用隔离护筒将试验段以上土层与荷载钢桩隔离。

设计要求主桥Φ1.5m钢管桩荷载试桩加载体系能提供不小于40MN的反力。施工设计加载结构采用锚桩+反力架结构，通过4台1200t千斤顶布置于试桩顶，与锚桩连接的反力架作为反力点，1台油泵同时向4台千斤顶供油使千斤顶均衡起顶向试验钢桩加载。

5 荷载试桩施工工艺

5.1 钢管桩荷载试桩施工工艺流程图

钢管桩荷载试桩施工工艺流程图如图2所示：

图2 荷载试桩施工工艺

流程图 图3 锚桩插打

5.2 施工准备

5.2.1 河道疏浚：为满足荷载试桩施工需要，需对河道进行疏浚，满足水上施工船舶的通行和作业要求。

5.2.2 钢管桩荷载试施工设计由专业公司负责设计。锚桩、反力架结构、隔离护筒、临时钢护筒、试桩钢管桩等均在中国加工制造，通过海运至PADMA大桥施工现场。

5.3 锚桩插打

锚桩采用钢管桩型式，外径1500mm，壁厚16mm，锚桩考虑入土长度不低于30m。

在运输驳船旁边焊接锚桩插打导向架，利用500t浮吊起吊APE600震动打桩锤插打锚桩。

5.4 钻孔平台搭设

利用16根锚桩中的12根作为平台支承桩搭设。锚桩插打完毕后，安装锚桩顶锚梁，即可搭设钻孔平台，钻孔平台搭设采用500t浮吊吊装。

5.5 临时钢护筒安装

临时钢护筒内径2200mm，壁厚18mm。临时钢护筒采用500t浮吊起吊AP600液压打桩锤插打。先起吊临时钢护筒通过限位自然下放到河床，测量调整钢护筒的平面位置及倾斜度，满足要求后，启动振动锤锤击下沉到位，下沉以顶标高控制为主。

5.6 临时护筒内成孔

采用ZJD3500型钻机，使用直径Φ2.0m的刮刀钻头钻进成孔，孔底标高为-55m（-85m）。隔离护筒安装孔施工采用泥浆护壁法。

5.7 隔离护筒沉放

隔离护筒壁厚为18mm，外径为Φ2.036m，长度为60.5m或90.5m。隔离护筒采用500t浮吊安装。500t浮吊主副钩将隔离护筒底节从船上起吊，然后上端吊点提升，下端吊点不动，使钢护筒由平卧变为竖立，割除护筒内十字形支撑及下端吊耳，垂直起吊护筒

入孔。

5.8 荷载试桩钢桩锤击下放

采用500t浮吊将试桩钢桩（Φ1.5m）在隔离护筒内竖立对接，钢桩各节段焊接连接完毕，下放到隔离护筒底标高，500t浮吊起吊MHU-550s液压振动锤，将试桩钢桩（Φ1.5m）锤击至设计标高。

图4 荷载试桩钢管桩使用MHU-550s插打 图5 反力加载系统

在钢管桩的下放过程中，应做好测试用导线的连接工作，同时在钢管桩的转运、吊装及下放过程中应做好测试元件及导线的保护工作。

5.9 钢管桩PDA测试

在打桩过程中，钢管桩的测试区段进行PDA监测，初打完成3天后复打进行承载力测试，并评价桩身完整性。

5.10 荷载试桩钢管桩桩内取土

荷载试桩插打到设计标高后，进行桩内30m长范围内的取土作业工序，桩内取土采用钻机取土方案。桩内取土要求底部预留2.5m长的土塞。

5.11 钢筋笼制作安装

试桩采用的钢筋要求符合BS4449规范。钢筋笼在钢筋加工车间采用长线法分节制造，各节钢筋笼主筋采用套筒连接。在钢筋笼制作的同时，根据荷载试验要求将测试元件、数据线等固定在钢筋笼上。在钢筋笼的运输、吊装、下放过程中务必做好测试元件和数据线的保护工作。

5.12 混凝土浇筑

混凝土由岸上混凝土工厂生产，混凝土罐车运输到码头，通过滑槽进入放置在运输船上的搅拌仓内，船舶将混凝土运输至桩位，通过混凝土输送泵和布料机将混凝土送入钢管桩内。混凝土灌注采用水下导管法。

5.13 压浆

根据设计要求，混凝土浇筑完成48h后，需对桩基进行压浆，其中TD1C、TD3C需进行桩侧压浆。

桩底压浆采用较为成熟的、普通的施工工艺，TD1C、TD3C桩侧灌浆采用TAM（Tube-A-Manchette）法施工工艺。压浆完成以后，应用相同设计强度的水泥浆，回填压浆管。

5.14 安装加载系统反力梁、基准梁等

桩基压浆结束后，卸载相关设备，整体拆除平台，采用500t浮吊安装试桩加载反力架系统及试验操作平台，安装基准梁等，在钢管桩桩帽顶摆放4台1200t的千斤顶，并在试验操作平台上放置1台油泵与4台千斤顶连接。

6 钢管桩试桩竖向承载力静载试验

钢管桩试桩竖向抗压试验在试桩顶采用4台12000kN液压千斤顶并联、通过电动油泵进行加载，由精密压力表读取油压值，通过千斤顶的率定曲线和油压表读数换算得到所施加于桩顶的荷载值。在静载试验加载阶段，每级荷载值加载结束时，用专业读数仪测取桩身受力元件的变化情况，根据元件的观测值和桩身参数计算桩身各截面的受力情况，并据此推算桩周各岩土层极限侧阻力和极限端阻力参数。

7 结语

从已经做的钢管桩荷载试桩来看，TD1A可能是受细粉砂地层地质影响，试验结果有瑕疵，但其他桩的试验结果都基本达到技术规范和设计图纸要求。在细粉砂地层中采用锚桩+反力架结构型式，为荷载试验提供了全新的思维方式。

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（责任编辑：秦逊玉）