1、 某 大 桥 试 桩 工 程xx(Osterberg Cell)法试 桩 实 施 方 案Loadtest 国际有限公司上海 xx 岩土工程技术有限公司xxxx 年 xx 月0. 前言受某大桥工程指挥部的要求，采用 xx 法（Osterberg Cell，以下简称为“O-Cell 法”）进行试桩工作。xx 法（缩写为 O-Cell）测桩技术由 xx 教授在 20 多年前发明，并已取得专利。20 多年来由他创建的美国 Loadtest 国际有限公司已将该技术在世界各地普及、推广，积累了丰富的经验，且已通过国际组织认可，如美国石油协会、美国加洲交通运输部等。xx（Fugro）是世界名列第三的工程咨询
2、公司，对岩土工程、基础工程特有专长，并主要来自比陆地更复杂的海上平台的工程地质勘察、地基和基础的原位测试、检测、监测和设计、咨询、顾问。目前中国海洋石油大多数平台的基桩设计就是由 xx 公司设计完成的。xx 亦是中国（包括香港）的 xx 设备总代理和测试承包商，近十年来已在香港完成了几十项 xx 的试验。美国 Load Test 公司和 xx 集团（Fugro Group）本着“技术领先、质量第一、服务至上、价格优惠”的企业精神，用实际成果来使业主满意，设计有用，为某大桥工程作出贡献。1. 试桩要求试桩在江中进行，桩位在里程为 K20+544 的“主 5”墩（即 71 号墩）西侧的江中，具体坐
3、标为 X：3516736.054（m），Y:5007980481(m)（坐标系采用12059自由分带），在主航道靠近南岸侧。试桩为长度 126m、直径2.8/2.5m 的钢筋混凝土钻孔灌注桩（桩头至 61.1m 深度部分直径为2.8m，61.1m 深度至桩底部分直径为 2.5m）。根据指挥部的有关要求和指挥部提供的试桩桩址的工程地质情况（XK125 号钻孔的资料），试桩的具体情况及要求如下：（1） 桩型：钢筋混凝土钻孔灌注桩（端承摩擦桩）；（2） 直径 2.8/2.5m，长度 126m；（3） 设计极限承载力 54MN；（4） 桩深 51.1m（即标高-46.1m）以上部分的摩擦力因冲刷原因不
4、计。（施工时此部分桩身外加隔离措施）；（5） 用两组 O-Cell 盒分设两个深度，以进行桩端承载力和桩侧摩擦力的测试；（6） 设计采用底部注浆方法来改善和相对增加桩端承载力，分别在注浆前、后进行桩端承载力的测试；（7） 在进行总承载力测试的同时测定各土层对桩身的侧摩擦力，最后要求加载到破坏为止。2. 试验设备及其安装2.1 设备根据试桩的基本要求，用两层 O-Cell 盒的方法来分别测试最大桩端承载力和最大桩侧摩阻力；并应用应变计来测量在试桩时各主要土层的摩擦力。2.1.1 O-Cell 盒根据委托方提供的试桩的设计极限承载力为 54MN，要求试桩加载到破坏为止的委托；用两组（层）O-Cel
5、l 盒分别进行桩端承载力和桩侧摩擦力的测定，选用的 O-Cell 盒及其主要参数列表如下：数量 直径 最大行程 极限负载 安装深度 测试O-Cell 1 2 670mm 300mm 32 x 2 MN 离桩底 1.5m （最大）端承力O-Cell 2 2 870mm 150mm 54 x 2 MN 离桩底 28m （最大）摩擦力O-Cell 1 安装在距桩底 1.5m 处，主要将测试桩的最大端承力。根据地质资料和本区域的经验，选取两个规格为极限负载 16 MN（共 32 MN）的 O-Cell已够满足试验要求。经计算，O-Cell 2 安装在距桩底约 28m 处，可做到 O-Cell 2 在加
6、载过程中能达到两者基本相等或“向上的侧摩擦力”略小于 “向下的侧摩擦力加端承力”的状况，保证总承载力和分层摩擦力的测试成功。2.1.2 应变计关于桩身在标高-46.1m 以上部分在试桩时不计摩擦力的要求，除设计中采取的隔离措施外，在试桩内 -46.1 m 米深度处的（钢筋上）安排了应变计，测出-46.1m 以上部分的侧摩擦力的数据，在计算中将其扣除。（如果隔离措施效果好的话，此时测出的侧摩擦力数据应接近零值。）此外，为测定各土层与桩身间的侧摩擦力，还在桩身内于各土层交界相应高度处安设应变计。根据实际土层分布，分 8 层设置钢筋应变计，每层对称放2 个。选用美国 Geokon 公 司 或 美国
7、Slope Indicator 公 司 振 弦 式 应 变 计 。 2.2 安装位置图 1 是 O-Cell 盒及应变计安装位置图。2.3 设备仪器安装试桩成孔的尺寸、形状位置必须合乎设计要求，需进行成孔质量检测。在安装前，所有的 xx 压力盒都被密封焊接以易于搬运和安装。根据设计提供的试桩承载力，本试验计划在试桩中使用两组直径分别为 670mm和 870mm O-Cell 盒（每组均由两个规格相同的 O-Cell 盒组成），分别安装在距桩底 1.5m 和 28m 处，前者最大荷载可达 64MN（双向 64MN，其中 32MN作用于桩，另 32MN 作用于桩端土层），后者则为 108MN。每组
8、 O-Cell 盒焊接在两块钢盘间。O-Cell 盒安装示意图（图 2）。用 于 测 量 O-Cell 盒 行 程 的 仪 器 将 安 装 在 钢 盘 中 间；桩 身 除 与 O-Cell 盒 有 关 的 测 试 仪器 外 ， 按 勘 探 资 料 中 主 要 土 层 分 布 情 况 来 布 置 应 变 计 ， 以 测 定 各 主 要 土 层 的 侧 摩 阻力 。（ 见 图 1， 上 页 ）用来测量桩的压缩量的机械式警告杆以及电子式伸长计将安装在 O-Cell 盒上方的钢筋笼中。要在一片钢盘的内面涂润滑油，以确保在 O-Cell 盒开启后，使桩身混凝土在相当于 O-Cell 盒的层面位置上开裂。
9、图图 1 O-Cell 盒及应变计安装位置+5 m（ 桩 顶 ）-46.1 m（ 冲 刷 线 ）26.5 m-121 m（ 桩 底 ）应 变 计被 试 桩钢 筋 笼直 径870mmO-Cel两 个直 径670mmO-Cel两 个1.5 m8 m1m6 m1m1m1m10m12m28 m-56.1 m（ 桩 身 变 直 径 处 ）然后将钢筋笼安装在桩孔中，按照一般的方法浇筑混凝土，并固结成桩。传感器电缆和液压软管预先留入桩孔准备以备试桩过程中使用。在试桩开始前，在桩顶上方安装了一个基准梁，用来作为测量桩顶位移的平台。此基准梁由试桩影响区域范围外的位置提供支撑，（一般来说，此位置在试桩桩径的四倍范
10、围外）以确保桩在测试中的移动不会影响基准梁。本梁的一端是可以自由移动的，以将热影响造成的误差减到最小。图 3 是一例有关的工程照片。本次试桩工程中，由于是在水上平台上进行工作，平台的基础桩如图 3 现场基准梁安装示意图 O-Cell图 2 某试桩现场奥斯托堡压力盒安装实况离试验桩的距离在 15m 以上时，建议可将基准梁架设在平台上即可，同时再用其他手段（如光学测量）监测基准梁（平台）有无沉降。在基准梁上应有保护罩以避免阳光直射（阳光能造成参照梁的移动）和风的影响（风会干扰位移传感器）。位移转换器会以基准梁为基准来测量桩顶的位移及报警。计算机校准水平装置则置于桩的影响区域之外以监测参照梁的所有移
11、动，校准目标点安装在基准梁的中心点。所有的仪器都将被连接到在试桩过程中自动读数的电脑数据采集系统。O-Cell 盒液压软管接在动力组件上。动力组件是压缩空气驱动的液压泵，用于驱动 O-Cell 盒的压力介质是水。系统内的液压（等同于对桩的压力）也将被数据采集系统所记录。3. 试验加卸载及沉降、应变测量步骤3.1 注浆前端部承载力试验（1） 关闭上层 O-Cell 液压阀，打开下层 O-Cell 液压阀，加压裂开密封焊接后，进行下层 O-Cell 加载和卸载试验。为确认端部承载力的可靠性，应委托方要求可在中途卸载一次，卸载位置应在第一拐点附近。卸载后进行第二次加载。达到试验终止条件后停止加载。（
12、2） 试验过程中每个沉降（及位移计）数值、应变计数值均每分钟自动测量一次，数据存储在计算机内，供分析、整理。（3） 加载分级进行，（下层）O-Cell 每级为 1.0MN，第一级加 2.0MN。（4） 每级加载稳定标准为每一小时沉降量不超过 0.1mm，每级加载最短历时为 1.5 小时。达到稳定标准后可进行下一级加载。（5） 当出现下列情况之一时终止加载：a某级荷载作用下，桩的沉降量或上拔量大于前一级荷载作用下沉降量或上拔量的 2 倍，且经 24 小时尚未达到稳定标准。b某级荷载作用下，桩的沉降量或上拔量达前一级荷载作用下的沉降量或上拔量的 5 倍。c桩的沉降量达 80mm。dO-Cell 达
13、极限压力或 150 mm 行程。e同时遵守公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）的“附录 B”的有关规定。（6） 卸载每级为加载的 2 倍，每小时卸载一级。全部卸载完成之后，隔 3 小时停止全部测试工作。3.2 注浆后端部承载力试验注意：本试验需在注浆部位的材料强度达到设计要求后方能进行。（1） 关闭上层 O-Cell 液压阀，打开下层 O-Cell 液压阀，继续进行下层 O-Cell 加载试验。（2） 试验过程中每个沉降（及位移计）数值、应变计数值均每分钟自动测量一次，数据存储在计算机内，供分析、整理。（3） 加载分级进行，（下层）O-Cell 每级为 1.2MN，第一级加 2.4M
14、N。（4） 每级加载稳定标准为每一小时沉降量不超过 0.1mm，每级加载最短历时为 1.5 小时。达到稳定标准后可进行下一级加载。（5）当出现下列情况之一时终止加载：a某级荷载作用下，桩的沉降量或上拔量大于前一级荷载作用下沉降量或上拔量的 2 倍，且经 24 小时尚未达到稳定标准。b某级荷载作用下，桩的沉降量或上拔量达前一级荷载作用下的沉降量或上拔量的 5 倍。c桩的沉降量达 80mm。dO-Cell 达极限压力或 150 mm 行程。e同时遵守公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）的“附录 B”的有关规定。（6）卸载每级为加载的 2 倍，每小时卸载一级。全部卸载完成之后，隔 3 小时
15、停止全部测试工作。3.3 总承载力和分层侧壁摩擦力试验注意：本试验需在对下层 O-Cell 进行关闭和注浆封闭后方能进行。（1） 打开上层 O-Cell 液压阀，上层 O-Cell 加载试验。（2） 试验过程中每个沉降（及位移计）数值、应变计数值均每分钟自动测量一次，数据存储在计算机内，供分析、整理。（3） 加载分级进行，（上层）O-Cell 每级为 2.0MN，第一级加 4.0MN。（4） 每级加载稳定标准为每一小时沉降量不超过 0.1mm，每级加载最短历时为1.5 小时。达到稳定标准后可进行下一级加载。（5） 当出现下列情况之一时终止加载：a. 某级荷载作用下，桩的沉降量或上拔量大于前一级
16、荷载作用下沉降量或上拔量的 2 倍，且经 24 小时尚未达到稳定标准。b. 某级荷载作用下，桩的沉降量或上拔量达前一级荷载作用下的沉降量或上拔量的 5 倍。c. 桩的沉降量达 80mm 或上拔量达 100mm。d. O-Cell 达极限压力或 150 mm 的极限行程。e. 同时遵守公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）的“附录 B”的有关规定。（6） 卸载每级为加载的 2 倍，每小时卸载一级。全部卸载完成之后，隔 3 小时停止全部测试工作。4 报告内容4.1 对仪器、测量以及测试过程的描述。4.2 以表格和图形列出测试结果。4.3 按照中国标准和参考国际通行惯例和我公司的海外经验分析测试结果。（1）使用的中国标准为：公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89）；公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）；公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）。（2）报告给出的测试结果包括： 单桩总承载力（各试验条件下），包括：表面摩擦-深度（-xx 米试验深度桩底）关系曲线；桩端承载力（或单位端载，各试验条件下）； 荷载-沉降（ P-s）曲线、沉降-时间（ s-lgt）曲线；“t-z”数据表格；“q-z”数据表格。（3）提出结论和建议。
