27定向式水平荷載試驗(yàn)支撐系統(tǒng)研發(fā)

1、定向式水平荷載試驗(yàn)支撐系統(tǒng)研發(fā)吉贊項(xiàng)目部建筑工程公司雙贏 QC小組前言：沙特吉贊項(xiàng)目位于沙特阿拉伯 吉贊省經(jīng)濟(jì)城內(nèi)，近鄰紅海邊，距海邊 2.5km，屬于砂礫質(zhì)海岸堆積地貌。吉贊項(xiàng) 目由5個(gè)power block機(jī)組，每個(gè)block的 主機(jī)部分為兩臺(tái)余熱鍋爐帶兩臺(tái)燃機(jī)，配 一臺(tái)汽輪機(jī)組成，由于地質(zhì)較差，以及機(jī) 組振動(dòng)設(shè)備較密集，故而每臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)了758顆灌注樁作為地質(zhì)改善措施。在樁基施工前，需要根據(jù)地勘報(bào)告進(jìn)行試驗(yàn)樁試驗(yàn)，取得垂直承載力、水平承載力等試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)正式樁基。吉贊項(xiàng)目使用的規(guī)范為阿美規(guī)范（SAES）樁基試驗(yàn)部分參考美標(biāo)（ASTM）.其中水平荷載試驗(yàn)設(shè)計(jì)為定向式水平荷載試驗(yàn)（fixed

2、-head test method），此試驗(yàn)是模擬大筏板基礎(chǔ)內(nèi)樁基受力狀態(tài)得到的樁基水平承載力參數(shù)，提高樁基的經(jīng)濟(jì)性。此種試驗(yàn)方法在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中并未采用過(guò)，而且在沙特境內(nèi)的第三方實(shí)驗(yàn)室也未有此 類大直徑灌注樁的施工案例。一、小組概況小組名稱雙贏QC小組課題名稱定向式水平荷載試驗(yàn)支撐系統(tǒng)研發(fā)成立時(shí)間2015年12月注冊(cè)日期2015年3月注冊(cè)號(hào)碼課題類型創(chuàng)新型姓名職務(wù)文化程度年齡組內(nèi)分工唐兆來(lái)項(xiàng)目副經(jīng)理本科技術(shù)顧冋（設(shè)計(jì)）尤洪濤專業(yè)主任本科33技術(shù)顧冋（設(shè)計(jì)）陳濤專業(yè)副主任本科33組長(zhǎng)（設(shè)計(jì)）張文濤技術(shù)組長(zhǎng)本科34資料收集吳強(qiáng)技術(shù)貝本科措施編制、安裝李為志施工員高中加工、安裝HOASSNQCin s

3、pector阿美規(guī)范支持制表人：張文濤、選擇課題1、美標(biāo)ASTMD396&6.1表述為定向式水平荷載試驗(yàn)，試驗(yàn)原理為防止樁頂在荷 載試驗(yàn)過(guò)程中的變形旋轉(zhuǎn)。以鋼性支架將樁頭固定，模擬樁身在基礎(chǔ)內(nèi)部受力 形態(tài)，所得到水平承載力參數(shù)。蚪帀 D39G6 - S75此套規(guī)范中僅僅標(biāo)明了鋼性框架受力角度(30/60/90 )、支撐設(shè)置長(zhǎng)度幾個(gè)要 點(diǎn)(試驗(yàn)樁身距支撐端為3m，樁身支撐距地面不小于2m,),并沒(méi)有詳細(xì)的試驗(yàn) 施工方案。小組對(duì)沙特地區(qū)多家國(guó)際認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行咨詢，并沒(méi)有此種方案在大直徑灌 注樁的施工案例，國(guó)內(nèi)規(guī)范中更沒(méi)有設(shè)計(jì)此種試驗(yàn)方案2、國(guó)內(nèi)試驗(yàn)方案：國(guó)內(nèi)規(guī)范(JGJ106水平荷載試驗(yàn)(fre

4、e-head test method)。優(yōu)點(diǎn)：試驗(yàn)簡(jiǎn)便，檢測(cè)周期短, 試驗(yàn)數(shù)據(jù)普遍滿足單樁設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)：對(duì)于工業(yè)大筏板震動(dòng)設(shè) 備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，難以達(dá)到特定試 驗(yàn)數(shù)值，試驗(yàn)參數(shù)使設(shè)計(jì)超載， 增加項(xiàng)目投入，加載過(guò)程中會(huì)出 現(xiàn)側(cè)向位移，反映群樁設(shè)計(jì)有限 制。圖片：自由式水平荷載試驗(yàn)方法 課題選定為：定向式水平荷載試驗(yàn)支撐系統(tǒng)研發(fā)。三、目標(biāo)確定目標(biāo)：定向式水平荷載試驗(yàn)支撐系統(tǒng)研發(fā)目標(biāo)值：最大試驗(yàn)荷載460Kn樁身位移最大12mm （設(shè)計(jì)要求最大試驗(yàn)荷載允許位移）。目標(biāo)可行性分析:1、試驗(yàn)樁受力表現(xiàn)分析試驗(yàn)樁型摩擦樁試驗(yàn)樁直徑800mm試驗(yàn)類型水平承載力試驗(yàn)試驗(yàn)長(zhǎng)度22m樁基設(shè)計(jì)水平何載230kN最大試驗(yàn)何

5、載460kN試驗(yàn)?zāi)Ｐ?4.77mmMx : 21.079KNFz： 207KNMz: -10.28KN/ 10.295mm5.717mm2.316mm1.039mm!0.511mm自由狀態(tài)下試驗(yàn)樁側(cè)向受力分析Table 1-1 -Ultimate Force En velope Acting on Top of PileS. No.Description(類型)Loads Acting on Top of Pile(樁身載荷作用分析)1En velope 1 (Max.Compressi on)C = 1260 kN, Fx = 5.397 kN, Fz = -88.596 kN, Mx =

6、-20.206 kNm, My = 0 kNm, Mz = 0.359 kNm2En velope 2 (Max.Tension)T = 0 kN, Fx = 40.235 kN, Fz = -205.693 kN,Mx = -26.788 kNm, My = 0 kNm, Mz = -6.646 kNm3En velope 3 (Max. Shear)C = 937 kN, Fx = -54 kN, Fz = 207 kN,Mx = 21.079 kNm, My = 0 kNm, Mz = -10.28 kNm4En velope 4 (Max. Mx)C = 704 kN, Fx = 47

7、 kN, Fz = -180 kN, Mx = -34 kNm, My = 0 kNm, Mz = 6 kNm5En velope 5 (Max. Mz)C = 756 kN, Fx = -156 kN, Fz = 40 kN, Mx = 2 kNm, My = 0 kNm, Mz = 17 kNmC= Compressi on, T=Te nsion, Fx = Lateral Force in Global X Direction, Fy = Lateral Force in Global Z Direction, Mx = Moment in Global X Direction, My

8、 = Moment in Global Y Direction , Mz = Moment in Global Z DirectionTable 1-2 - Load Comb in ati onsS. No.Description(類型)Description (類型)1LC 1011.4 x Dead Load (Pile) + Force En velope 12LC 1021.4 x Dead Load (Pile) + Force En velope 23LC 1031.4 x Dead Load (Pile) + Force En velope 34LC 1041.4 x Dead

9、 Load (Pile) + Force En velope 45LC 1051.4 x Dead Load (Pile) + Force En velope 5考慮基礎(chǔ)內(nèi)群樁效應(yīng)為 1.4倍的設(shè)計(jì)荷載+正常限度使用受力模型對(duì)試驗(yàn)樁進(jìn)行分析， 模型信息包含了樁型設(shè)計(jì)情況，地質(zhì)承載及 土質(zhì)分析，從而提供樁基受力分析。簡(jiǎn)表中為 1樁型極限受壓、2樁型極限受 拔、3樁型極限受剪、4和5為軸向位移受力情況。從模型中看出 Envelope 3 受剪力模型，樁型可受剪力(Fz為207KN正向受力(Mx)為21.079KNm2、支撐結(jié)構(gòu)受力分析根據(jù)美標(biāo)ASTM-D3966-6.1定向式水平荷載試驗(yàn)要求：In

10、 stall the test pile so that it exte nds a sufficie nt dista nee above the adjace nt ground surface to accommodate the steel frames but not less tha n 2 m (6.5 ft). Firmly attach by clamp ing, weld ing, or some other means, a right angle (approximately 30-60 -90) frame to each side of that portion o

11、fthe pile exte nding above ground surface. Desig n and con struct the frame so as to preve nt the top of the pile from rotat ing un der the maximum lateral load to be applied. Support the ends of the frames on steel rollers acting betwee n steel beari ng plates with the bottom beari ng plate support

12、ed7on a pile（s） or cribbing with sufficient bearing capacity to prevent any significant vertical deflections of the ends of the frame. Maintain a clear distance of not less than 3 m （10 ft） between the test pile and support for the ends of the frames. The steel bearing plate shall be of sufficient s

13、ize to accommodate the ends of the frames and the steel rollers including the maximum anticipated lateral travel. Steel rollers shall be solid and shall be of sufficient number and diameter （but not less than 50 mm （2 in.） in diameter） so as to permit free horizontal movement of the frames under the

14、 anticipated downward pressures resulting from the maximum lateral test load to be applied.N OTE 5 For practical purposes for a 3-m （10-ft） spacing between the test pile and frame support, it can be assumed that the vertical reaction at the ends of the frames is equal to the lateral load being appli

15、ed to the test pile at the ground surface.*鋼結(jié)構(gòu)支撐安裝在測(cè)試樁上方距離地面不少于 2m（6 英尺）。可采用螺栓鏈接、 焊接或其他鏈接方式，直角結(jié)構(gòu)的一端延伸到結(jié)構(gòu)項(xiàng)端支撐上（一般角度為 30/60/90 ）。鋼結(jié)構(gòu)支撐的設(shè)計(jì)和構(gòu)建，用以防止測(cè)試樁頂部在最大水平荷載時(shí)產(chǎn) 生旋轉(zhuǎn)位移。 鋼結(jié)構(gòu)支撐的底部橫梁和項(xiàng)端支撐 （支撐樁或其他支撐系統(tǒng)） 必須有 足夠的承載力， 以防止鋼結(jié)構(gòu)支撐的垂直變形。 測(cè)試樁與支撐端距離不小于 3m（10 英尺）。鋼結(jié)構(gòu)支撐項(xiàng)端與支撐端需要配置平面鋼板和鋼滑管，用以保證結(jié)構(gòu)支撐 與滑管的水平移動(dòng)。鋼滑管應(yīng)足夠堅(jiān)實(shí)，足夠數(shù)量和

16、直徑（直徑不小于50mm），以滿足允許自由水平運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)下的最大壓力。注釋 5：鋼結(jié)構(gòu)支撐到樁底間距，它可以模擬測(cè)試樁垂直荷載的力在基礎(chǔ)底面于水 平荷載的受力相等。根據(jù)美標(biāo)中表述的試驗(yàn)要求細(xì)節(jié)可確定支撐框架組成結(jié)構(gòu)為：1、支撐框架為鋼性結(jié)構(gòu)，在樁身兩端。2、框架柱距離長(zhǎng)度不小于 2m（3m 可模擬試驗(yàn)樁在基礎(chǔ)內(nèi)的受力效果）3、鋼結(jié)構(gòu)可采用螺栓連接、焊接或其他形式。4、鋼結(jié)構(gòu)框架連接角度為 30/60/90，直角結(jié)構(gòu)。5、支撐端必須有足夠的承載力（可為預(yù)埋樁或其他形式）6、測(cè)試樁與支撐段距離不小于 3m7、支撐端和鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)端中要設(shè)置鋼平板及滑管 （滑管直徑不小于 50mm）根據(jù)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)小組使用模

17、塊進(jìn)行驗(yàn)算：16213.9KN460KNMx : 21.079KN.mMoment :157.5KN.m11.63mm jf III 7.319mmiI| 4.381mmI1.266mm0.039mm鋼結(jié)構(gòu)支撐結(jié)構(gòu)試驗(yàn)受力分析Table1-3 - Beam End Force Summar梁受力細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)表hodeMn Fx1G1 F3RCEE61102F3RCEE29MflxFy6161eihin Fz6134Min UxMax MyMin MyBlMaxl.lz61Min llz104 FORCE E105 FORCE E102 FORCEE1C? FORCEE1C門兀EE101 FORCE

18、 E102 FORCE E103 FORCE E怔 FORCE EIMF 沖 CEE29FlkNFyFZ汕IZ52.6!.C&0C.OMZkHmMX kNm357.2 iil iimi di hii$-0.D0.0 =miiili irwi72161IBll IEBJM7 ?-0.0:iiniiiiimiidimi lii m iti150.0 j0.0 fHUB MH*(* *! Ill * IB 戲！l-156.0j 軸匹 加innam hhiiiimm bhi 402 j潞710.01 MQ j0,0?.旅 -0.0:0.C i1;:.:ii ail i17.6 -“ij-I 泓生_15

19、1.5 i-1524 i IB- s n - 9U4.9 s.”rBa“r宅*29.6 i會(huì)可17S2.60,0402 j 205.7 -54.oT_而d $ -15B.il40.Q n i m i 電 m an 11 ibu 11 11 u MU Q i uai 11 ia mi : m ” ma m i0.0;537.0?7S6 0:47.0：1S0.Q :F為試驗(yàn)過(guò)程中支撐架的受力表現(xiàn)，M為軸向位移受力Table 1-4 - Design Envelopes (Based on Analysis)-DC-id：I ku 1111 hu i On m I hu0.0 .W-3594!270

20、.9 :3125 :提出方案方案對(duì)比選擇確定方案編制措施批S. No.Descripti onDescripti on1Desig n En velope 1 (Maximum Compression - At steel frames)C = 1752.6kN2Desig n En velope 2 (Maximum Tension)T = 0kN,Shear = Fy+Fz2 = 209.6kNMome nt =364kN.m3Desig n En velope 3 (Maximum Shear)C =954.6kN,Shear = Fy+Fz2 = 213.9kNMome nt = 15

21、7.5kN.m4Desig n En velope 4 (Maximum Mome nt )C =937kN,Shear = F+Fz2 = 213.9kNMome nt = 371.4kN.m5Desig n En velope 5 (Maximum Combi ned Axial n .丄、Note 1Mome nt)C = 1260kN,Shear = Fy2+Fz2= 214.2kN,Mome nt = 376.2kN.mNote-1: Desig n En velope 5 is the same desig n en velope for the ultimate no dal r

22、eact ions applied at the top of pile.從分析表中可以看出支架水平最大受剪：213.9KN,滿足正向受力157.5KN.m測(cè)試樁的正向受力21.079KN.m （包含安全系數(shù)后47KN.m）3、可行性分析結(jié)果鋼結(jié)構(gòu)支撐安裝可滿足試驗(yàn)樁受 力后保持定向水平位移時(shí)的垂直 度支撐，不會(huì)產(chǎn)生在受到最大水 平荷載時(shí)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)位移。鋼 結(jié)構(gòu)支撐設(shè)計(jì)安全有效。四、提出各種方案及選擇最佳方案1、理順研究思路：為有序合理的完成目標(biāo)，小組對(duì)研制工作 進(jìn)行了理順，并繪制了流程圖：2、研究研制方案:小組成員根據(jù)美標(biāo)規(guī)范要求對(duì)試驗(yàn)方案進(jìn)行了充分討論，分析了支撐系統(tǒng)中的控制要素,擬定了

23、設(shè)計(jì)草案:支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)111固定支架支架連接 項(xiàng)端支撐從初步設(shè)計(jì)草案中確定了支撐系統(tǒng)的三個(gè)要點(diǎn)：固定支架、支架連接、項(xiàng)端支撐3、提出設(shè)計(jì)方案并論證：小組成員對(duì)分析出的三個(gè)控制要點(diǎn)分別提出了實(shí)施方案，并進(jìn)行一一論證。固定支架針對(duì)如何進(jìn)行樁頭固定小組提出了兩種設(shè)計(jì)思路固定支架樁頭頂部固定支架樁身兩側(cè)固定支架方案一：樁頭頂部安裝支架方案一：樁身兩側(cè)固疋支架結(jié)構(gòu)：支架灌注樁頭頂部結(jié)構(gòu)：支架包箍樁身設(shè)計(jì)原理：根據(jù)樁身間距制作支架，埋入樁身內(nèi)連接鋼筋 籠，頂部灌漿60cm與樁身連為一體。設(shè)計(jì)原理：根據(jù)樁身外形尺寸制作支架，采用包箍將樁身緊 固材料選擇：支撐架，灌漿料，焊材材料選擇：支撐架，80cm鋼管，焊

24、材小組成員以精度準(zhǔn)確性、適用性及安裝便捷性為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，優(yōu)選對(duì)比 支架安裝精度準(zhǔn)確性灌漿支架包箍支架1、試驗(yàn)過(guò)程中樁頂連接部位受壓，通 過(guò)水平支撐進(jìn)行壓力傳導(dǎo)2、 支架與支撐點(diǎn)結(jié)合面為0.4 m2,3、受壓每200kn,側(cè)向位移1mm4、卸壓后支架無(wú)變形1、試驗(yàn)過(guò)程中，底部及頂部包箍受 壓，斜面支撐與水平支持同步傳導(dǎo)2、支架與支撐結(jié)合點(diǎn)為0.6 m3、受壓過(guò)程中未出現(xiàn)側(cè)向位移4、卸壓后支架無(wú)變形支架適用樁型灌漿支架包箍支架49360100 channel steel/1K 工 220 h-section steel982100槽鋼 /3廠6J1220工字鋼1、根據(jù)受壓安全系數(shù)要求進(jìn)行制作2、

25、間距400mm支架顆滿足800-1000mm 樁型，間距800mm支架滿足1200mm-1500mm 樁型。1、根據(jù)樁型外部尺寸進(jìn)行加工，2、包箍直徑根據(jù)樁型直徑設(shè)計(jì)，三角形支架可滿足各樁型使用。支架安裝便捷性灌漿支架包箍支架安裝工期為1天拆除時(shí)斷開支架部分及包箍的連 接。安裝工期為3天，待灌漿層強(qiáng)度達(dá)到設(shè) 計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方可試驗(yàn)；拆除需將灌漿層鑿除，切除支架與內(nèi)部 鋼筋籠連接部分。通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)包箍支架在受壓過(guò)程中壓力傳導(dǎo)均勻，鋼性達(dá)到安全要求，并在試驗(yàn)精度、適用樁型及安裝便捷性方面優(yōu)于灌漿型支架，因此小組選用包箍式支架作為試驗(yàn)系統(tǒng)的 樁頭固定部分。(2 )支架連接對(duì)于支架連接措施，小組根據(jù)連接的穩(wěn)定

26、性，提出了兩種方案設(shè)計(jì)，從中優(yōu)選。支架連接方案二：焊接螺栓鉸接焊接方案一：螺栓連接結(jié)構(gòu)：螺栓鉸接設(shè)計(jì)原理：在套管定點(diǎn)位置根據(jù)鋼筋布置間距制作配筋固 定套管，用對(duì)拉螺栓進(jìn)行緊固。結(jié)構(gòu)：鋼性焊接設(shè)計(jì)原理：根據(jù)安裝位置及套管尺寸，制作小型固定架固定 套管。并制作加固件固定在模板支撐上。材料選擇：焊材材料選擇：20高強(qiáng)螺栓(1)對(duì)螺栓連接進(jìn)行驗(yàn)算分析將支架拆分為4部分：1柱體、2水平梁、3斜撐、4包箍。各部位節(jié)點(diǎn)部分采用高強(qiáng)螺栓連接。G根據(jù)夾板厚度，及試驗(yàn)過(guò)程中受力要求，進(jìn)行高強(qiáng)螺栓受力計(jì)算，確定 選用直徑20mm，10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓連接可滿|足強(qiáng)度要求|安裝順序?yàn)閷⒅w部分通過(guò)包箍安裝于試驗(yàn)樁身，檢

27、測(cè)垂|直度，將水平梁與斜撐組裝一體后，安裝到支撐架柱體上，檢測(cè)水平度。安裝完成后，緊固所有螺栓。|試驗(yàn)結(jié)論優(yōu)點(diǎn)：拆卸運(yùn)輸方便，安裝方便。缺點(diǎn)：配裝穩(wěn)固性較低，多次拆裝螺栓損壞會(huì)造成安全隱患。高強(qiáng)螺栓選用計(jì)算V=47KN,選用10.9級(jí)M20摩擦型高強(qiáng)螺栓，鋼材材質(zhì)為 Q235鋼，接觸面為噴砂處理。 此高強(qiáng)螺栓的承載力為：Nbv=0.9nf ii P=0.9*0.45*155=60.75KNT V?e 60 0.3 18KN ?MnTx 一Tr一218 21。6 75 2 26.01KNXyi 6 70 4 756N1YT?X1 2 -18210 70 2 24.3KNX2y2 6 702 4

28、752VT 2TJ22N (Niy Niy) Nix .(10 24.3)26.0143.04 KNNVb 60.75 KN*單個(gè)高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值Nbv=0.9nf iPNbv單個(gè)高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值P予拉力，取155抗滑移(摩擦)系數(shù)，取 0.45 nf傳力摩擦面數(shù)0.9螺栓受力非均勻系數(shù)根據(jù)計(jì)算該設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求。(2)對(duì)焊接進(jìn)行驗(yàn)算分析支架分為A主體結(jié)構(gòu)和B包箍?jī)刹糠郑黧w結(jié)構(gòu)在加工場(chǎng)按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求組裝制作成一個(gè)整 體；包箍部分分為兩段， 一段焊接與主題部分，另一段待主題部分安裝與樁身后根據(jù)尺寸進(jìn)行 焊接。主體結(jié)構(gòu)制作為首先焊接柱體部分，將前部包箍連接與柱體，支撐梁與斜撐部

29、位按照美標(biāo)要求尺寸進(jìn)行加工，并將主體部分焊接為整體。試驗(yàn)結(jié)論優(yōu)點(diǎn)：支架整體強(qiáng)度高，穩(wěn)固性強(qiáng)。缺點(diǎn)：安裝拆卸用時(shí)長(zhǎng)，耗材投入及人工成本相對(duì)高，變形后不宜處理ANSYS 3D MODLEI通過(guò)Ansys有限元軟件進(jìn)行支撐架受 力分析：如圖所示在樁體受力后支持架體 頂端包箍與底部支撐項(xiàng)端位置為主要受力 點(diǎn)，其次為底部包箍后段位置。在加載受 力過(guò)程中此位置受力較大需要進(jìn)行加勁肋 加固。保證支撐架體的整體鋼性和安裝的便捷性，小組決定采用前部支撐架體進(jìn)行焊接，包箍位置采用20mm、10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓連接。并在受力較大的水平支撐及頂部包箍位置增設(shè)了加勁肋預(yù)防受力變形。ANSYS LOAD ANISYFUM

30、9fT9ANSYSFE6.22016(1)項(xiàng)端支撐方法根據(jù)美標(biāo)支架項(xiàng)端支撐要求，對(duì)項(xiàng)端支撐方法小組提出三種方案設(shè)計(jì)，進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)比HI支架連接措施/)II支撐樁混凝土壓塊鋼性支墩材料混凝土壓塊方案三：鋼性支墩設(shè)計(jì)原理采用大面積鋼性路基板將試驗(yàn)壓力傳導(dǎo)至地面提供試驗(yàn)支撐。-以支撐架項(xiàng)端壓板為中心點(diǎn)，按照路基板面積進(jìn)行整平，鋪設(shè)路基板，在路基板上 部焊接一鋼性支墩。材料路基板，鋼支墩21根據(jù)試驗(yàn)支撐要求，保證支架試驗(yàn)過(guò)程中的精度控制，對(duì)三種方案進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比24對(duì)比項(xiàng)目 精度控制支撐樁混凝土壓塊鋼性支墩經(jīng)濟(jì)成本1、混凝土灌注樁平均每米機(jī)械成本為”專 i 層耳/hr咒：a :旨“ ：$ :刁肚 事匸 2

31、 ggg-yr 堰鍛睪啖齡粧細(xì)迤邂零邊澄辭試驗(yàn)樁基受壓后通過(guò)支撐項(xiàng)端傳導(dǎo)到摩擦 面給予支撐樁的壓力，支撐樁通過(guò)與土層 的摩擦力與樁底端承力給予支撐，通過(guò)受 力軟件分析試驗(yàn)荷載達(dá)到 1160KN,接觸面 為0.64 m試驗(yàn)樁受力后通過(guò)項(xiàng)端傳導(dǎo)至鋼性支墩由 底部路基板分散至下部土層，由土層承載 力給予支撐，荷載達(dá)到1160KN,路基板尺 寸為2m*6m，接觸面為12 m,底部土質(zhì) 壓實(shí)系數(shù)在80%可滿足支撐要求。支撐點(diǎn) 必須在受力中心位置。 路基板為機(jī)械公司借用 鋼性支墩用 200工字鋼，1.1m長(zhǎng)，9 根 底部整平夯實(shí)。支撐樁深度為 4m （已增加25% 安全系數(shù)）。270元2、4m直徑800m

32、m樁，需用 2.24m3混凝 土試驗(yàn)樁加載受力后通過(guò)支撐項(xiàng)給予混凝土 塊向下壓力，混凝土塊通過(guò)底部承載力給 予支撐，通過(guò)分析荷載到達(dá)1160KN,底部土 質(zhì)30cm厚度壓實(shí)系數(shù)在 95%才可以作為 支撐。但是如支撐點(diǎn)不均勻，會(huì)導(dǎo)致局部 受壓過(guò)大，從而下沉支撐受力偏移，影響 試驗(yàn)參數(shù)。1、壓塊尺寸為1.9m*3m*1.6m2、底部整平夯實(shí)。安裝便捷1、進(jìn)行支撐樁施工；2、樁頂進(jìn)行接觸面樁帽施工3、取樁帽混凝土試塊進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)4、混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%，可進(jìn)行試驗(yàn) 試驗(yàn)樁施工時(shí)同步施工支撐樁試驗(yàn)完成后進(jìn)行樁頭破除作業(yè)。安裝總用時(shí)16小時(shí)放棄1、對(duì)支撐架項(xiàng)端位置按照混凝土壓塊尺 寸進(jìn)行開挖，2、開挖

33、后對(duì)底部進(jìn)行找平夯實(shí)處理3、 將混凝土壓塊放置試驗(yàn)位置進(jìn)行72小 時(shí)靜載4、回填壓塊周圍縫隙。試驗(yàn)完成后開挖，吊出試塊后進(jìn)行回填安裝總用時(shí)87小時(shí)放棄1、對(duì)支撐架項(xiàng)端位置按照路基板位置進(jìn) 行找平夯實(shí)處理2、鋪設(shè)路基板3、安裝鋼性支墩，進(jìn)行找平焊接到路基 板上試驗(yàn)完成后整體吊出即可安裝總用時(shí)4小時(shí)選用根據(jù)三種方案的對(duì)比，最終確定制作鋼性支墩來(lái)控制固定架項(xiàng)端支撐精度，此方案相對(duì)于其他兩種方案，在安裝便捷性和精度控 制上有明顯優(yōu)勢(shì)，此點(diǎn)為措施控制的重中之重，相對(duì)于經(jīng)濟(jì)成本，鋼性支墩使用材料可協(xié)調(diào)到場(chǎng)機(jī)械設(shè)備框架使用，底部采用履帶吊 路基板試驗(yàn)完成后退還。經(jīng)小組計(jì)算，需用120工字鋼264.491KG

34、(27.929*1.1*9)。五、確定最佳方案、繪制圖紙:（一）確疋最佳方案通過(guò)分析論證實(shí)驗(yàn)，我們最終確定的 支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)最終方案41措施編制方案即已確定，小組成員立即著手進(jìn)行措施編寫。通過(guò)數(shù)據(jù)驗(yàn)算，按照定向式水平 荷載試驗(yàn)要求，編寫出施工措施，通過(guò)業(yè)主、項(xiàng)目部技術(shù)部門及分包商會(huì)審，批準(zhǔn)投入 使用。EDetail 1B ；-lllloO ! I I加80槽鋼1220工*鋼E-E加工圖4花紋鋼板1B槽鋼E槽鋼11 111 IC-C受力分析測(cè)試B-B圖紙會(huì)審措施審批六、制疋對(duì)策（一） 方案分解為了制定出切實(shí)可行的對(duì)策，小組成員首先對(duì)實(shí)現(xiàn)方案的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了細(xì)化:定向水平荷載支撐系統(tǒng)安裝制表人：陳濤

35、2016年2月1日（二）制定對(duì)策表序 號(hào)對(duì)策目標(biāo)措施完成時(shí)間地點(diǎn)負(fù)責(zé)人1材 料 準(zhǔn) 備型氷鋼管達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)性 能要求。1、根據(jù)圖紙要求確定 材料用量2、尋找現(xiàn)場(chǎng)可使用的 舊材料2月14日物資部門 施工現(xiàn)場(chǎng)陳濤 吳強(qiáng)輔件 材料要求物資公司采購(gòu)輔件 材料2月15日物資 部門張文濤234加工 制 作支架 加工符合美標(biāo)對(duì)鋼性支架的要求尺寸1、進(jìn)行斷料尺寸切割2、現(xiàn)場(chǎng)放樣組裝2月17日加工廠尤洪濤包箍 制作滿足樁身使用設(shè) 計(jì)要求根據(jù)樁身直徑尺寸進(jìn)行 選材、切割2月18-20日加工廠陳濤鋼支 墩按要求滿足支架 項(xiàng)端支撐進(jìn)行鋼支墩焊接2月21日加工廠張文濤5安 裝、固疋路基 板及 支墩 安裝支架 主體 安裝

36、根據(jù)圖紙要求定位保證安裝垂直度及水平度1、測(cè)量定位2、路基板鋪設(shè)3、鋼支墩安裝1、架體安裝2、包箍安裝3、檢測(cè)安裝參數(shù)4、緊固連接螺栓2月23日2月23日施工現(xiàn)場(chǎng)施工現(xiàn)場(chǎng)陳濤吳強(qiáng)整體 參數(shù) 檢測(cè)滿足美標(biāo)支撐體 系安裝要求測(cè)量安裝后各部位尺寸2月23日施工現(xiàn)場(chǎng)李為營(yíng)6樁 基 試 驗(yàn)試驗(yàn) 前檢 測(cè)根據(jù)預(yù)定標(biāo)高控 制澆注1、試驗(yàn)儀器調(diào)試歸零2、原始數(shù)據(jù)測(cè)繪2月24日施工現(xiàn)場(chǎng)張文濤試驗(yàn) 過(guò)程 中檢 測(cè)拆除連接固定架旁站記錄2月24-25日施工現(xiàn)場(chǎng)吳強(qiáng)試驗(yàn) 完成 后數(shù) 據(jù)分 析根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn) 行數(shù)據(jù)整理1、繪制受力曲線2、樁身偏差及受力時(shí) 間表2月25日辦公室唐兆來(lái) 陳濤7支架拆除可重復(fù)利用1包箍拆除2

37、整體支架拆除2月26日施工現(xiàn)場(chǎng)李為志制表人：張文濤 2016年2月1日七、對(duì)策實(shí)施對(duì)策實(shí)施一：材料準(zhǔn)備支架鋼性材料準(zhǔn)備：小組對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備框架進(jìn)行測(cè)量、拆除對(duì)物資部對(duì)使用耗材進(jìn)行采購(gòu)效果檢查：經(jīng)檢查現(xiàn)場(chǎng)配備使用材料及配件符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，可滿足支架制作對(duì)策實(shí)施二：加工制作支撐架加工：小組對(duì)對(duì)支撐架體各部位按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求進(jìn)行加工組裝架體采用120工字鋼為柱和水平梁受力體，采用10槽 鋼作為連接，12工字鋼作為斜撐架體，全面焊接成為 一體。包箍部分采用 800mm鋼管平均切割兩部分， 間距700mm自結(jié)構(gòu)柱頂部布三道，每道寬度250mm。 外部包箍頂部焊接鋼板開孔位置同柱體開孔位置一直， 開孔直徑2

38、1mm。為了方便安裝外部包箍安裝兩個(gè)水平把手2.2鋼支墩加工：使用I20工字鋼1.1m*9根焊接找平。 效果檢查：鋼支架各部位尺寸柱體長(zhǎng)度2.8m，水平梁長(zhǎng)度3.4m，斜撐長(zhǎng)度3.6m。水平梁于柱 體連接位置為柱體2m處，通過(guò)計(jì)算架體角度為306090。支撐項(xiàng)端與柱體距離為3.4m 減去樁身半徑及滾輪位置為3m，各部尺寸符合美標(biāo)規(guī)范要求。對(duì)策實(shí)施三：安裝、固定支墩安裝：根據(jù)樁身到鋼支墩位置進(jìn)行支墩放置，并檢測(cè)整體平整度。根據(jù)樁身到支墩位置畫定路基板鋪方位置，進(jìn)行地面找平及土質(zhì)夯實(shí)處理。處理完 畢后放置路基板，并檢測(cè)整體平整度。調(diào)整支墩位置后，將鋼支墩焊接在路基板上。支架安裝:首先將支架主體吊裝

39、到試驗(yàn)樁體位置，調(diào)整垂直度將架體卡入樁身。如樁身不平整 進(jìn)行處理。支架柱體就位前放置滾輪組與鋼支墩上，架體就位后檢測(cè)水平梁的平整度。支架柱體安裝就位不平整位置處理放置滾輪組校正支架水平度包箍安裝：待支架卡住樁體后使用高強(qiáng)螺栓將包箍部分連接支架主體。安裝從下往上的順序安裝包箍，螺母先帶入螺栓，待全部安裝完成后，同步進(jìn)行緊固完成安裝效果檢查：經(jīng)檢查支撐架體安裝至試驗(yàn)樁身，水平梁平整度滿足設(shè)計(jì)要求。外部 包箍高強(qiáng)螺栓完全緊固。整體無(wú)松動(dòng)部位，可進(jìn)行試驗(yàn)準(zhǔn)備。對(duì)策實(shí)施四：荷載試驗(yàn)試驗(yàn)器材準(zhǔn)備千斤頂安裝調(diào)連接穩(wěn)壓儀校正測(cè)量表試驗(yàn)前原始參數(shù)記錄為檢測(cè)支架位移參數(shù)，共設(shè)定四個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。 1,支架垂直度檢測(cè)，在

40、支架頂端加固 梁位置安裝垂直線墜。2,觀察鋼支墩沉降。3,在柱體兩側(cè)各設(shè)定一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)樁 身扭曲。4,在支撐項(xiàng)端兩邊各設(shè)定一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)支架水平位移。支架檢測(cè)記錄原始數(shù)據(jù)檢測(cè)支架檢測(cè)記錄Time123-13-24-14-210:0553mm140121mm19mm15mm17mm12:1055mm140121mm20mm17mm17mm14:0553mm140121mm20mm17mm17mm16:0057mm140121mm21mm18mm14mm18:2057mm140121mm21mm18mm14mm20:1560mm140121mm20mm18mm14mm23:3560mm140

41、120mm20mm18mm14mm00:2059mm140120mm20mm18mm14mm01:4059mm140120mm20mm18mm14mm02:3057mm140103:4557mm1401記錄人：李衛(wèi)志根據(jù)檢測(cè)記錄，樁垂直檢測(cè)在受壓后位移 7mm，項(xiàng)端支撐未出現(xiàn)偏差，樁身2mm側(cè)向偏差，支架項(xiàng)端3mm側(cè)向偏差4.3試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)參數(shù)記錄（記錄轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)表） 根據(jù)試驗(yàn)計(jì)劃要求，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程全程進(jìn)行檢測(cè)，并記錄樁身 位移數(shù)據(jù)。記錄時(shí)間為，每個(gè)加載系數(shù)穩(wěn)壓兩小時(shí)，過(guò)程中每20分鐘讀數(shù)一次。每個(gè)卸載系數(shù)穩(wěn)壓一小時(shí)，每小時(shí)讀數(shù)一次。TimeActual load appliedLoading

42、 increment% of design loadStart readingfinal reading10:052557.50.3560.62212:10501151.0411.25714:0575172.51.7152.27316:001002302.7943.01018:20125287.53.5183.92420:151503454.4074.69923:35175402.55.5886.24800:202004607.0497.97501:40175402.57.8747.82302:3015034503:45125287.5記錄人：吳強(qiáng)試驗(yàn)完成后參數(shù)分析試驗(yàn)完成后，繪制加載位 移曲

43、線和時(shí)間段曲線，并按照設(shè)計(jì)要求設(shè)定最大位 移系數(shù)，如試驗(yàn)參數(shù)未超出位移系數(shù)，標(biāo)明試驗(yàn)樁 受壓系數(shù)滿足要求；如超出位移系數(shù)，標(biāo)明超出位 移系數(shù)的時(shí)間點(diǎn)和受壓過(guò)程中的穩(wěn)壓點(diǎn)位置，標(biāo)明 試驗(yàn)樁可達(dá)到的受壓取值范圍。將此試驗(yàn)參數(shù)分析 制成報(bào)告上報(bào)設(shè)計(jì)部參考。TIME VERSUS TEST PILE DEFLECTION GRAPH200400600Time (min utes)8001000 12009876543210時(shí)間位移曲線：時(shí)間加載曲線:TIME VERSUS LOAD APPLIED GRAPH50LNKrdaoLdpIPp200400600800Time (mi nutes)10004

44、54035o o O30252050005001200作用荷載曲線：APPLIED LOAD (KN)057.5115172.5230287.5345402.5460m kpKTTOALDe mecQDSb制圖人：張文濤效果檢查：通過(guò)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中各參數(shù)的取值表明樁受壓后的垂直位移為 7.975mm, 側(cè)向位移為3mm （受壓過(guò)程中支撐系統(tǒng)有效控制樁身變形旋轉(zhuǎn)），支撐架可保證受壓過(guò) 程中樁身的定向水平位移。對(duì)策實(shí)施五：支架拆除試驗(yàn)完成后小組成員進(jìn)行支架拆除效果檢查：支架拆除后對(duì)架體的柱體垂直和水平梁 的平整度進(jìn)行檢查，各焊接位置未出現(xiàn)形變，架體 角度為30/60/90?？芍貜?fù)使用。八、效果檢查1

45、、目標(biāo)值檢查:在2016年2月24、25日小組采用自行研制的水平支撐系統(tǒng)對(duì)block#2 TP04號(hào)試驗(yàn)樁進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)記錄如下:試驗(yàn)樁參數(shù)：Pile No.樁號(hào)Block#2 TP04Pile diameter樁身直徑800mmPile len gth樁身F長(zhǎng)度22. 0mDesign load 設(shè)計(jì)何載230KnMax. Applied load最大允許何載460K n=200% of design loadAllowablePile deflection 允許誤差12mm試驗(yàn)過(guò)程中的樁身位移細(xì)節(jié):Perce nt of desig n LoadApplied Load (KN)Pile

46、deflection (mm)Holding TimeLOADING0002557.50.6222 hours501151.2572 hours75172.52.2732 hours1002303.0102 hours125287.53.9242 hours1503454.6992 hours175402.56.2482 hours2004607.9752 hoursUNLOADING175402.57.8231 hours1503457.5441 hours125287.57.0991 hours1002306.5021 hours501154.4581 hours001.4221 hour

47、s經(jīng)過(guò)第三方試驗(yàn)室見證，試驗(yàn)報(bào)告顯示:10 CONCLUSIONTke recorded pile deflection at design lod of 230 kN is 1010 mm and at maximum applied load of 460 kN (200 % M design kdi it is 7.5 mm as provided in section iO above.The rw：irdfd pile deffetlioii 酬 appbed liwd M 4 kN is 7.975 nun which w less than Hie allowable defle

48、ction of 12 mm at 200% of design load as provided in sei ticn h.O abovE.ksed on the above observations, it is alluded that the tested pile i i ile # 2TP 04 ?.JlockZJ k saI? at propoJ dticn kind 討 23。ta fcBM ptCijHiii-lTriM # PWtr I XJ* IfW- Ibl *n *y|i h* |9RM*1 dteqp haft qi Ifer HbMlH Mbnvf 卵 LI二二I h在試驗(yàn)過(guò)程中，加載到樁型設(shè)計(jì)荷載230Kn樁身位移為3.010mm，加載至最大試驗(yàn) 荷載460Kn樁身位移7.975mm，根據(jù)設(shè)計(jì)要求最大試驗(yàn)荷載允許位置 12mm，此樁型滿 足設(shè)計(jì)荷載230Kn的安全系數(shù)要求。自由式水平荷載試驗(yàn)與定向式水平荷載試驗(yàn)對(duì)比 同樁位采用自由式水平荷載試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)， 試驗(yàn)報(bào)告顯示如下： 此樁位采用自由式水平荷載試驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)值為： 最大試驗(yàn)荷載460Kn樁身位移為14.360mm,根據(jù)設(shè) 計(jì)要求最大試驗(yàn)荷載允許位移 12m m，該試驗(yàn)參數(shù)無(wú) 法滿足設(shè)計(jì)荷載2