浅谈锚桩法在水运工程基桩静载荷试验中的应用

郭 伟，马慧青（上海港湾工程质量检测有限公司，上海 201315）



浅谈锚桩法在水运工程基桩静载荷试验中的应用

郭 伟，马慧青
（上海港湾工程质量检测有限公司，上海 201315）

摘要：静载荷试验是基桩的主要检测方法之一，锚桩法安装简单、技术经济合理，综合效益显著，在水运工程中得到广泛应用。本文主要介绍了锚桩法的原理、试桩思路、试桩流程及注意事项，为类似工程的试验提供一定的技术指导。

关键词：静载荷试验；锚桩法；锚桩；基准桩

引 言

基桩检测的主要目的之一是确定单桩承载力，而单桩竖向静载荷试验是公认的检测单桩竖向承载力最直观、最可靠的方法。

单桩竖向静载荷试验就是在基桩上施加不同的荷载，测量固定时间段桩身的沉降量。从而得出荷载与沉降量的关系曲线 ，通过试验数据的判读来确定桩的承载力大小。

水运工程基桩静载荷试验由于其自身的复杂性，往往比在陆地进行试验要困难得多。国内水运工程基桩静载荷试验主要采用锚桩法和自平衡法，自平衡法主要适用于大吨位静载荷试验，嘉绍跨海大桥钻孔灌注桩最大极限承载力为205 MN，桩径3.8 m，桩长110 m，为目前世界最大吨位的自平衡法试验。而锚桩法主要适用于较大吨位的静载荷试验，安装快捷，节约成本，国内大吨位为温州大门大桥钻孔灌注桩的 40 MN，桩径 2.2 m，桩长115.0 m［1］，江苏如东风电钢管桩的50 MN，桩径2.8 m，桩长93.7 m［2］。

1 方法简介

锚桩法是利用试验桩周围的基桩作为提供反力的锚桩，试验装置由反力系统、加载系统、量测系统组成。

锚桩反力系统就是将试验桩周围对称的几根锚桩用螺杆（灌注桩用锚筋）与反力装置连接起来，依靠试验桩桩顶并联的千斤顶将反力装置施加荷载，由锚桩提供反力，提供反力的大小由锚桩数量，反力装置强度和锚桩的抗拔力决定。

锚桩反力系统一般不会受现场条件和加载吨位数的限制，当条件允许，采用工程桩作锚桩是最经济的，但在试验过程中需要观测锚桩的上拔量，以免拔断，造成工程损失及安全隐患。锚桩在试验过程中受到上拔力作用，其桩周土的扰动会影响到试桩和基准桩。《港口工程基桩静载荷试验规程》（JTJ255-2002）规定试验桩与锚桩、基准桩之间中心位置不应小于4倍桩径或桩宽，且不小于2.0 m，基准桩与锚桩的中心距不应小于3倍桩径或桩宽，就是为了减小这种影响［3］。

基准梁应当具有足够的刚度，其一端固定，另一端简直于基准桩上；固定和支撑位移计的夹具及基准梁应避免气温、振动及其他外界因素的影响。

2 试桩思路

根据设计说明、检测要求及岩土工程勘察报告，了解试验桩及锚桩的桩顶标高，设计高潮位等，试验桩与锚桩的标高差由千斤顶的高度和垫块来决定，水上试桩平台标高一般高于最高潮位与最大波浪之和1 m以上。

反力系统根据可能出现的最大荷载进行设计，反力系统承载能力应为预计最大试验荷载的 1.3～1.5倍［3］。当锚桩提供的反力不足时，可以在反力装置上进行堆载，以保证达到足够的反力。

灌注桩的锚桩应预留足够长的钢筋，钢筋与桩帽进行焊接时，可采用单面焊或双面焊，钢筋焊接数量不超过该截面钢筋总数量的一半。

预制混凝土桩可以预先在桩顶接一定长度的钢管，在钢管段制作牛腿，螺杆穿入牛腿与反力装置进行联结。也可以在预制混凝土桩内放入钢筋笼，然后灌注混凝土，把钢筋焊接到锚桩帽上；由新灌注的混凝土与管桩内侧的剪应力，计算灌注的混凝土长度。钢筋拉应力应小于钢筋抗拉强度设计值［2］。多节混凝土桩，除应当验算桩身强度外，还应当验算接头的抗拉强度。

钢管桩也通过在锚桩顶部制作牛腿，通过螺杆来联结锚桩和反力装置。基准桩也尽量的利用工程桩，其与锚桩和试验桩的间距应满足规范要求。若无工程桩可用时，需要专门打入基准桩，但其长度可以比锚桩与试桩适当减小。

3 试桩流程

1）试验用桩施工完成后，首先搭设试桩平台，保证波浪不会溅到平台上，避免对试验造成影响。

2）焊接牛腿或灌注桩芯混凝土，混凝土应当满足强度要求，管桩内壁应凿毛，混凝土中可以加入适量的早强剂和微膨胀剂。

3）安装反力装置。先安装次梁，再安装锚桩与边梁的联结件；安装垫块和千斤顶，再安装主梁；最后安装主梁与边梁的联结件。

4）拧紧螺帽，或焊接钢筋。螺帽不能拧太紧，要预留 3～5个螺纹，钢筋应当保持竖直，同时保证焊缝长度和质量。

5）安装基准梁；码头基准桩之间的距离较大，基准梁在自重作用下会产生挠度，应通过《钢结构规范》的允许挠度来控制基准梁的挠度。

6）安装油压系统；通过高压油管连接油泵和千斤顶，油管的强度应进行验算。

7）在试桩桩顶以下0.2～1.0 m处，对称均匀安装4个位移计或百分表。

8）在锚桩上安装百分表或位移计，观察锚桩的位移量。

9）进行预加载。一方面测试系统正常与否，另一方面对试验桩进行预压。

10）按照规范的要求进行加载与卸载，直至整个试验的结束。

4 注意事项

1）对中问题。如果千斤顶作用点偏离了桩头的中心位置，轻者使试验数据失真，重者会使试验桩遭到破坏，甚至出现工程安全事故。若试验桩由于施工偏位影响，位置不在锚桩的正中心，则会各个锚桩的受力大小不同，应该对受力最大的锚桩在荷载较大时进行观察。锚桩反力梁装置在试验过程中，特别是加载的前几级容易出现油压过冲现象，如果处理不好，严重的时候一次可以过冲一到二级荷载，过冲一般只是影响到试桩的沉降量，控制得好对最终数据的影响较小。

2）休止时间。打桩会对桩侧和桩端土体造成扰动，土体强度恢复需要一定的时间，所以试验桩必须满足规范所规定的休止时间要求。

3）保证锚桩在试桩后仍可作为工程使用的依据［4］。若锚桩按摩擦桩设计，控制试桩过程中锚桩桩顶上拔量△L≤4～5 mm，认为原锚桩作为工程桩，其端阻力承载力仍可充分发挥。

4）安全问题。水上试验工作人员要遵守水上工作安全条例，要穿救生衣和防滑鞋，注意人身和仪器设备在途中的安全，采取安保措施；试桩平台的搭设要牢固，考虑抗大风大浪的袭击和临时搁放试桩大梁的荷重要求；荷载试验时注意油压变化，试验桩、锚桩的位移变化，注意高压油路系统是否工作正常。发现异常情况立即停止加载，查明原因、排除故障。出现险情时先卸载再查找原因、及时报告、与有关方面商议处置办法。

5）试验数据准确性。试验仪器、设备均应按要求标定合格，特别是荷载控制仪和高压油路系统配套标定；注意试验数据是否正常，发现异常数据要仔细核对，检查仪器设备、查明原因、及时报告、保存原始数据；在风浪较大、基准架不稳定，无法保证试验数据正确的情况下，以及平台工作不安全的情况下，不应进行试验测试工作。

6）压屈稳定及水平限位。水运工程中，由于水深和深厚淤泥的影响，基桩一般较长，为保证垂直抗压试验安全顺利进行，需要依据规范［5］对试验桩在最大荷载时的压屈稳定进行验算。为防止试验桩的水平晃动，试验前视需要可对试桩进行水平限位处理。对超大吨位的静载荷试验，还需要对锚桩联成整体。

5 结 语

锚桩法安装简单，技术经济合理，综合效益显著。但是应当注意此方法的技术优缺点，提高安全系数和降低技术人员在劳动中的强度，提高试验效率。锚桩法应当全面充分准备试验的前期工作，试验按照预先制定的试验规程进行，试验后及时总结分析试验过程中的所存在的问题。

总之，锚桩法在水运静载试验中切实可行，对工程参建各方均能产生较好的效益。应作为较大吨位的首选方法，实践中能得到广泛的应用。

参考文献：

［1］ 孙洋波，朱光裕.超长大直径灌注桩的承载力检测与分析［J］.工程质量，2009，27（8）：22-25.

［2］ 贲能慧，孟欢.超高吨位锚桩法在海上风电基桩中检测［J］.中国水运，2014，11：58-59.

［3］ JTJ255-2002港口工程基桩静载荷试验规程［S］.北京：人民交通出版社， 2002.

［4］ 张龙山，陈存有.采用工程桩进行试桩的应用探讨［J］.黑龙江交通科技，2009，9：120-121.

［5］ JTS167-4-2012港口工程桩基规范［S］.北京： 人民交通出版社， 2012.

Application of Anchor Pile Method in Static Load Test of Waterway Engineering Foundation Piles

Guo Wei，Ma Huiqing
（Shanghai Harbor Quality Control & Testing Co.， Ltd.， Shanghai 201315， China）

Abstract：The static load test is one of the major methods on pile test， the installation of the anchor piles method is simple， the technology and economy is reasonable， and the comprehensive benefit is notable， widely used in waterway engineering.This paper mainly introduces the principle of the anchor pile method， pile test ideas， pile test procedure and precautions， providing certain technical guidance for similar engineering pile test.

Key words：static load test； anchor piles method； anchor pile； reference pile

中图分类号：TU473.1

文献标识码：A

文章编号：1004-9592（2016）02-0092-03

DOI：10.16403/j.cnki.ggjs20160224

收稿日期：2015-06-11

作者简介：郭伟（1983-），男，工程师，主要从事地基处理、桩基及结构检测等工作。