大直径钢管桩水平承载力现场试验研究

图 1 试验桩位立面图
图 2 测桩的平面布设图
试桩
Px1 Px2 Pz1
桩长 （ m） 82. 1 82. 1 82. 1
表 2 钢管桩参数
桩径 （ m） 1. 7 1. 7 1. 7
桩型
反斜 正斜 直桩
泥面标高 （ m）
－ 11. 000 － 11. 000 － 11. 000
桩顶标高 （ m）
+ 7. 100 + 7. 100 + 7. 100
力有很大帮助。测试结果可供类似工程参考。
［关键词］ 钢管桩；水平承载力；静载试验；斜桩
［中图分类号］ TU473. 1 + 3；TU413
［文献标识码］ A
Field Test Research of Horizontal Bearing Capacity of Large Diameter Steel Pipe Pile
ZHU Zhao-qing，GONG Wei-ming，DAI Guo-liang （ Southeast University，Nanjing 210096，China）
［Abstract］ The in-situ tests of horizontal bearing capacity on large diameter steel pipe piles were conducted in the sea near Donghai bridge. Based on the field experiment with the lateral unidirectional and single cycle loading test method，the paper presents the horizontal displacement and bearing capacity on the steel pipe piles with negative，zero and positive inclination angles. And the horizontal bearing capacity of the steel pipe pile with positive inclination angle is the maximum of the three，while the steel pipe pile with zero inclination angles is the minimum. The concrete filled in the steel pipe pile has a large effect on the horizontal bearing capacity. And the tests results can be provided for similar engineering reference.
（3） Pz1 试 桩 静 载 试 验 2008-08-24 准 备 工 作 完成，开始利用 千 斤 顶 对 Pz1 水 平 力 试 桩 加 载。 加 载至 第 15 级 荷 载 （ 300kN ） 时，受 力 点 水 平 向 位 移 262. 25mm，此时位移达量程极限，无法继续加 载，故 停止加载。此时，实 测 残 余 变 位 79. 11mm。 测 试 过 程天气以晴天为主，气温 32℃ ～ 35℃ 左右，海风 4 ～ 5 级，浪高 1 ～ 2m。 所 检 桩 周 围 10m 范 围 内 无 较 大 震 动 ，现 场 测 试 环 境 符 合 测 试 要 求 。
第 26 卷第 9 期 2010 年 9 月
［文 章 编 号 ］1002 -8528 （ 2010 ） 09 -0036 -04
建筑科学
BUILDING SCIENCE
Vol. 26，No. 9 Sept. 2010
大直径钢管桩水平承载力现场试验研究
朱照清，龚维明，戴国亮（ 东南大学土木工程系，南京 210096）
预估侧阻力 （ kPa） 0 10 15 25 40 80 100 110
预估端阻力 （ kPa） — — — — — — 6000 7000
2. 2 试验布置 水平试桩共三 根，一 根 直 桩，二 根 6 ∶ 1 斜 桩，桩
型采用钢 管 桩，管 材 为 Q345C，上 段 管 壁 厚 30mm， 下段管壁厚度 25mm。 其 中，两 根 斜 桩 － 30. 00m 高 程以上桩 身 内 填 灌 C30 混 凝 土，内 侧 布 设 10Φ25。 图 1 为试验桩位立面图，图 2 为测桩的平面布设图。
本工程风机基础承受巨大的风机倾覆力矩和波 浪 、水 流 荷 载 ，而 风 机 设 备 对 基 础 的 承 载 和 变 形 也 有 很高的要求。因 此，本 工 程 桩 基 础 直 径 大，入 土 深， 承载力要求高。为确保工程设计和施工的安全可 靠，需要在 工 程 海 域 进 行 现 场 水 平 承 载 力 试 验［2］， 测 试 直 桩 、正 反 斜 桩 的 水 平 承 载 力 及 变 位 情 况 。
［收稿日期］ 2009 -11-11 ［基金项目］ 江苏省自然科学基金（ BK2007114 ，BK2008315 ） ［作者简介］ 朱照清（1983 -） ，男，博士生 ［联系方式］ clementfox@ 163. com
2. 1 场地地质条件及水文资料 （1） 地形。根 据 海 底 地 形 图 可 以 看 出，海 底 地
表 1 工程场地地质条件
土层 编号
① ③ ④1 ④3 ⑤3 ⑦1 － 2 ⑦2 － 1 ⑦2 － 2
土层 名称 淤泥 淤泥质粉质粘土 淤泥质粘土 淤泥质粉质粘土 粘土 粉砂 粉细砂 粉细砂
顶面高程 （ m） － 11 － 11. 4 － 15 － 24. 1 － 28. 2 － 38. 8 － 48. 2 － 66
①本区为强潮 海 区，实 测 涨 潮 垂 线 最 大 流 速 为 1. 64 ～ 1. 78m / y，落 潮 垂 线 最 大 流 速 为 1. 50 ～
第9期
朱 照 清 ，等 ：大 直 径 钢 管 桩 水 平 承 载 力 现 场 试 验 研 究
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1. 68m / y；大潮全潮 平 均 流 速 为 0. 88 ～ 1. 14m / y，中 潮为 0. 78 ～ 1. 02m / y，小潮为 0. 80 ～ 0. 94m / y；
测试严格按 照《港 口 工 程 桩 基 规 范 》（ JTJ 25498） 进行加卸载分级。加载时每级级差取预计最大 荷载的 1 /10，卸载时取 2 倍加载级。加载每 级 维 持 20min，卸载每 级 维 持 10min。 从 0 开 始，每 隔 5min 测 读 一 次 ，直 到 到 达 维 持 时 间 止 。 在 某 级 荷 载 下 ，横 向变形急剧增加、变 形 速 率 明 显 加 快 或 位 移 达 到 量
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建筑科学
第 26 卷
程的极限时终止 加 载。 测 读 数 据 现 场 记 录、整 理 并 汇总。
（2） 位移量测装置。采用量程为 50mm（ 可调） 电子位移传感 器 （ YBD-50 ） 测 量 水 平 位 移，共 四 只， 通过磁性表座固定在基准钢梁上；主要量测单桩作 用力的：①水平面水平位移；②水平面以上 50cm 处 水平位移；③背侧水平面水平位移；④背侧水平面以 上 50cm 处水平位移。并架设位移百分表用以校核 电子数据。
桩底标高 （ m）
－ 75. 000 － 75. 000 － 75. 000
2. 3 试验设备及数据采集 （1）加载方法。试验采用单向单循环水平维持
荷载法，使用中 型 卧 式 千 斤 顶 （ YXYG340-363 ） 分 别 对 Px1、Px2、Pz1 三根单桩施加水平荷载。
①进 行 Px1 试 桩 试 验 时，通 过 连 系 梁 将 Px2、 Pz2 与 Pz1 相互连结，并将 Px2、Pz2、Pz1 的牛腿焊于 平台上，使之与平台成为一整体，为 Px1 提供足够的 反力；
（3） 桩身应变 量 测。 在 Px1、Px2、Pz1 桩 的 钢 管 外壁，沿受力轴方向 对 称 交 叉 布 置 钢 筋 计 （ 其 中，水 平试验用到 是 平 行 于 受 力 轴 方 向 一 对 钢 筋 计 ） ，并 沿深度逐层布设。
Px1、Px2、Pz1 桩现场测试布置情况见图 3。
程天气以晴天为主，气温 33℃ ～ 38℃ 左右，海风 3 ～ 4 级，浪 高 0. 5 ～ 1. 5m。 所 检 桩 周 围 10m 范 围 内 无 较 大 震 动 ，现 场 测 试 环 境 符 合 测 试 要 求 。
②进 行 Px2 试 桩 试 验 时，通 过 连 系 梁 将 Px1、 Pz2、Pz1 连 结，并 将 Px1、Pz1、Pz2 的 牛 腿 焊 于 平 台 上，使 之 与 平 台 成 为 一 整 体，为 Px2 提 供 足 够 的 反 力；
③进 行 Pz1 试 桩 试 验 时，通 过 连 系 梁 将 Px1、 Px2、 腿 焊 于 平 台 上，使 之 与 平 台 成 为 一 整 体，为 Pz1 提 供 足 够 的 反 力；
（2）地质资料。本次试桩位置采用的地质钻孔 资料见表 1。
（3）水文资料。本海区的潮汐主要受东海前进 潮波控制，属非正 规 半 日 浅 海 潮 型。 根 据 芦 潮 港 站 1977 ～ 2002 年 多 年 极 值 高 潮 位、极 值 低 潮 位 资 料， 推算场址区不同重 现 期 潮 位，确 定 场 址 区 相 应 设 计 高潮 位 为 2. 55m，设 计 低 潮 位 － 2. 09m。 根 据 水 文 观测资料分析，东海 大 桥 海 上 风 电 场 工 程 区 潮 汐 水 流有以下特点：
［摘 要］ 在东海大桥附近海域对海上风电场大直径钢管 桩 进 行 了 水 平 承 载 力 试 验 ，采 用 单 向 单 循 环 加 载 法，测 试 了 直
桩、正反斜桩的水平承载力及水平位移。测试发现正斜钢管桩承载力最大，直 桩 承 载 力 最 小。 桩 身 浇 灌 的 混 凝 土 对 提 高 承 载