杭州地铁6号线一期工程双浦车辆基地



一、项目名称

杭州地铁6号线一期工程双浦车辆基地

二、 建设单位

杭州地铁集团有限公司

杭州地铁6号线一期工程双浦车辆基地

杭州市地铁集团有限责任公司是杭州市政府直属企业,由杭州市人民政府出资组建,实行地铁建设、运营、管理一体化管理模式。

2005年6月,国务院批准了杭州市城市快速轨道交通建设规划,杭州市轨道交通线网规划由8条线组成,总长278公里,设154座车站,估算总投资1000亿元。

杭州地铁6号线一期工程自双浦镇至内环西路站,线路长26.5公里,设站20座。依据杭州市政府、西湖区政府等对地铁车辆基地要求,为了充分发挥轨道交通优势,有利于土地集约利用,推动地区区域发展,现杭州地铁6号线一期工程双浦车辆基地原设计方案进行调整,车辆基地将进行上盖开发,建设地址位于杭州市,计划于2019年建成。

杭州地铁6号线一期工程双浦车辆基地

作为建设单位对地铁建设的全过程进行管理,并通过咨询单位和监理单位加强对工程项目的管理。现有员工140多人,随着工程建设的推进,公司逐步引进各方面人才,计划到2011年杭州地铁一期工程建成运营后,员工总数将达3000余人。

三、检测单位

杭州西南检测技术股份有限公司

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西南检测是一家国家级高新技术型企业、浙江省科技型中小企业、浙江省“凤凰行动”计划入围企业,杭州市专利示范企业,拱墅区快速成长科技型企业(旭日计划2.0)。

公司拥有一支高层次的管理及员工队伍,共有员工近200人,50%以上的员工拥有本科及以上学历,其中博士1人,硕士7人,教授级高工2名、高工15名、专业技术人员数十名,国家注册岩土工程师4人、一级注册结构工程师3人。

公司是浙江地区为数不多的能同时承担环境检测及工程检测的第三方检测机构,发起创立了浙江省大健康检测产业创新联盟,致力于打造前端环境检测、中端工程检测、末端大健康检测的链式检测体系,为客户提供综合性的、全生命周期的检测及咨询服务,帮助客户提升品牌价值。

公司秉持“始于检测、止于至善”的服务理念,依托于公司在勘察、设计、科研等方面的专业技术优势,打造检测后服务体系,为客户提供“管家式服务”。

公司重视创新,设立有技术研究中心及博士后创新工作室,配备有专职研究人员,开展了有针对性的技术研究与开发,在大吨位及复杂条件下的静载抗压测试技术、基坑与隧道智能化远程监测技术等方面具有核心优势。

公司将进一步加大投资力度,开展vr视讯彩票检测业务的孵化培育,不断拓展市场空间。加强横向联合,优化管理模式,提升企业的综合实力,为所有客户提供优质服务。

四、工程概况

杭州地铁 6 号线一期工程双浦车辆基地位于杭州市西湖区双铺镇板桥横浦以南,金家弄村以北,三号浦以东,四号浦以西合围区域。车辆基地接轨站为双浦站,车辆基地设计轨顶高程 8.67m,上盖平台面积约 21.1 万 m2。双浦车辆基地拟建单体建筑分别为运用库、运转 1 号楼、运转 2 号楼、检修库、材料棚、综合维修 1号楼、综合维修 2号楼、综合维修 3号楼、物资总库、牵混所、食堂、调机库、污水处理站、洗车机库及轮对-受电工检测棚、区域公安机房、镟轮库、试车间、杂品库、供电中心检修间、站场中心检修间、门卫(4 个)、司机公寓、办公及地铁公安楼。车辆基地总平面布置紧凑,各单体功能分区明确,相对独立。 

车辆基地上盖区(B、C 区)采用钻孔灌注桩、预应力管桩,道床及设备基础下采用预应力管桩;盖外司机公寓和办公及地铁公安楼采用钻孔灌注桩;路基及道路采用换填处理;整体道床区域采用预应力管桩加固;碎石道床与整体道床过渡段采用预应力管桩进行处理。 

新建桥梁为双浦车辆基地改移小学路桥、横浦路桥和规划科海路桥,其中改移小学路桥为 1x20m 简支梁桥,道路与河道斜交角度 30°;横浦路桥为 1x20m 简支梁桥,道路与河道斜交角度 18°;规划科海路桥为 1x16m 简支梁桥,道路与正交。桥梁基础均采用钻孔灌注桩基础。

该工程基础形式为桩基承台基础,桩型为预制桩和钻孔灌注桩。工程桩预制桩,桩径为500mm,桩身砼强度为C80,设计单桩竖向抗压极限承载力为1300kN、1400kN。工程桩钻孔灌注桩,桩径在800mm~1200mm之间,桩身砼强度为C35,设计单桩竖向抗压极限承载力为4400kN、8000kN、9000kN、14400kN。

五、监测技术依据

(1)设计图纸;

(2)《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)2009年版;

(3)《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014);

(4)《建筑地基检测技术规范》(JGJ340-2015);

(5)《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011);

(6)国家其他检测、测量规范和强制性标准;

六、检测内容及要求

6.1基桩低应变动力检测

6.1.1检测目的及数量

检测桩身结构完整性,评估桩身质量等级(含桩端);在桩底信号清晰的前提下,根据基桩平均波速推断有效桩长。

6.1.2检测前期准备工作

测试前将桩顶不合要求的桩顶砼凿去,保持桩头平整、干燥;以便测试时传感器与桩顶面能更好地耦合,确保测试数据的准确性。施工单位应提供试验桩的施工记录、桩位平面图、地质报告,并填写现场测试员提供的基桩测试基本情况登记表。

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6.1.3检测原理及方法


反射波法的检测原理是以一维弹性杆件的应力波理论为基础的。由一维波动理论可知,应力波从一种介质向另一种介质传播时,其波阻抗比N、反射系数F为:
N=(ρVcA)1/(ρVcA)2
F=(1-N)/(1+N)
式中:ρ—桩身材料(砼)密度(kN/m3);
Vc—桩中应力波传播速度(m/s);
A—桩身的横截面积(m2)。
由于应力波的反射是由材料的波阻抗比发生变化而引起的,故由上式可知,若桩身介质密度ρ或桩身横截面A发生变化时,则会使入射波产生反射。测试时,在桩顶锤激力的作用下,产生一弹性压缩波,此波以波速Vc沿桩身向下传播,当遇到桩身截面变化或者桩身介质密度变化时,入射波将产生反射和透射,反射信号由安装在桩顶的传感器接收,通过基桩动测仪采集信号,再送到计算机由专用软件进行综合分析,根据处理后的时域波形图和频谱图,则可判断桩身是否有缺陷及缺陷的类型、位置和缺陷程度,由桩端反射波到达传感器的时间ΔT可算出桩身介质的波速。桩身介质的波速Vc和桩身缺陷的深度Li,分别按下列公式计算:
Vc=2•L/ΔT
Li=0.5•Vcm•ΔTi
式中:L—桩长(m);
Vc—基桩桩身材料的波速(m/s);
Vcm—同一工地内桩身材料的平均波速(m/s);
ΔTi—桩身缺陷Li部位的反射波到达时间(s)。
低应变反射波法检测基桩质量具有全面、快速、经济、准确等优点,特别对检测缩径、夹泥、空洞、断桩等桩身缺陷颇为灵敏。其检测系统示意图如下:

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6.1.4检测仪器及设备


检测所用仪器为武汉岩海工程技术开发有限公司生产的RS-1616K(S)型基桩动测仪,配LC型加速度传感器(幅频线性宽度为2~10000Hz);


6.1.5基桩质量评定等级及标准


根据中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》 JGJ106-2014,评定桩身质量等级分为四类,如表1。

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6.1.6检测流程


(1)资料分析:工程资料(包括工程地质概况)、土层参数及综合柱状图、施工过程及记录资料、桩形尺寸及分布图。
(2)检测系统联结调试与传感器安装。
(3)动测参数选取:桩长、桩径、桩身砼强度等级、采样间隔。
(4)用激振材料冲击桩顶进行触发采集,数据一致性较差时,应进行重复采集,若随机噪声过大或桩尖反射信号太弱,则可采用时域平均法进行完整性诊断。
(5)低应变完整性分析和缺陷定位,若无缺陷则可到此为止,有缺陷则进入下一流程进行定量分析。
(6)低应变反射波法定量分析,包括桩的缺陷(等效截面比或阻抗比)与土层阻抗参数的定量分析。


6.1.7人员安排


测试技术员 3名


6.1.8 报告提交方式及报告内容


检测结束后三天内告知测试的初步结果,七天内提交正式报告;报告一式四份,由单位总工批准。正式报告包含以下内容:
1、委托方名称、工程名称、地点、建设、勘察、设计、监理和施工单位,基础、结构型式,层数,设计要求,检测目的,检测依据,检测数量,检测日期;
2、地质条件描述;
3、受检桩的桩号、桩位和相关的施工记录;
4、检测方法、检测仪器设备,检测过程叙述;
5、桩身完整性描述,包括缺陷位置、性质及类别;动测实测曲线图;
6、结论及建议。


6.2单桩竖向抗压静载试验


6.2.1试验目的及数量


通过试桩确定单桩竖向抗压承载力特征值是否满足设计要求;


6.2.2设备的选定


根据现场实际情况结合经济成本考虑,本次静载荷抗压试验采用“伞形架和平台架机械堆沙包”法,以袋装黄沙作为试验荷载,沙包重量不小于为相对应试桩试验荷载的1.2倍。

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单桩竖向抗压静载试验装置示意图
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现场堆载法实景图


1、按工程实际情况,进行抗压试验,以伞形架或平台架自重及沙包为抗压试验的重力源,平台架中心与试桩中心之间放置千斤顶(试验前平台架与千斤顶之间悬空)作为加载的反力源。
2、反力源:由油压千斤顶及液压电动油泵组合输出。荷载采用连接于千斤顶的压力表测定。试验前经压力机标定的千斤顶压力-油压表读数关系,确定本次试验各级加载的油压表读数。


6.2.3试验方法


试验根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)规范中有关静载荷测试要求及业主要求执行,试验标准和方法如下:
1、试验开始日期,接业主通知后48小时内进场试验。
2、加载方法:采用慢速维持荷载法,测读时间如下:
(1)每次加载后第一小时内按第5、15、30、45、60min测读试桩沉降量,以后每隔0.5h测读一次,当沉降速率达到相对稳定标准时,进行下一级加载;
(2)卸载时,每级荷载测读一小时,按第15、30、60min测读桩顶沉降量后,即可卸下一级荷载。卸载至零后,应测读桩顶残余沉降量,维持时间不得少于3h,测读时间分别为第15min、30min,以后每隔30min测读一次桩顶残余沉降量。
(3)试桩沉降相对稳定标准:每一小时内的桩顶沉降量不得超过0.1mm,并连续出现两次(从分级荷载施加后的第30min开始,按1.5h连续三次每30min的沉降观测值计算);
3、终止加载标准:
a. 某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5 倍,且桩顶总沉降量超过40mm 。
b. 某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2 倍,且经24h 尚未达到相对稳定标准。
c. 已达到设计要求的最大加载量。
d. 当荷载-沉降曲线呈缓变型时,可加载至桩顶总沉降量60~80mm;在特殊情况下,可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm 。
4、单桩竖向抗压极限承载力的确定
a. 根据沉降随荷载变化的特征确定:对于陡降型Q 曲线,取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值;
b. 根据沉降随时间变化的特征确定:取曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值;
c. 出现第4条b款情况,取前一级荷载值;
d. 对于缓变型Q 曲 线可根据沉降量确定,宜取S=40mm 对应的荷载值;当桩长大于40m 时,宜考虑桩身弹性压缩量;
e. 当按上述四款判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时,桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。


6.2.4提交试验成果


(1)桩顶荷载-沉降关系,即Q-S曲线;
(2)每级荷载下桩顶沉降随时间的变化关系,即s-lgt曲线;
(3)评价在设计承载力标准值荷载下桩顶实测沉降是否正常;
(4)判定在设计要求最大加载下桩是否达到极限承载力状态。


6.2.5现场准备工作


试桩桩头宜保持水平并需进行加固处理,应在原桩顶凿清浮浆后接驳浇灌钢筋混凝土桩头,接桩后桩顶面应保持水平且低于地面60cm,对于桩径小于1000mm的桩需将桩顶直径扩大至1000mm,试桩顶部需加配φ10 的60×60钢筋网3层,其层距为40~70mm;桩头主筋应全部直通至桩顶砼保护层之下(距桩顶砼4~7cm),各主筋应在同一高度上;混凝土的强度宜比原桩强度提高1~2级,混凝土粗骨料粒径不应大于20mm。

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注: 需在桩身顶部1倍桩径范围内加钢箍抱紧,以防止桩头爆裂。


6.3声波透射法试验


6.3.1基本原理


在被测桩内预埋两根或两根以上竖向相互平行的声测管作为检测通道,管中注满清水作为耦合剂,将超声脉冲发射换能器与接收换能器置于声测管中,由超声仪激励发射换能器产生超声脉冲,穿过桩体混凝土,并经接收换能器,由仪器接收并显示接收的超声波的波形,判读出超声波穿过混凝土后的首波声时、波幅以及接收波主频等声参数,通过桩身缺陷引起声参数或波形的变化,来检测桩身是否存在缺陷。


6.3.2检测仪器


采用的声波透射法检测仪器为北京智博联科技有限公司研制的非金属超声检测仪(型号ZBL-U520智能型超声波测试仪器。埋管式声波透射法检测系统由超声仪、径向换能器、位移测量系统(深度记录轮、三角架、井口滑轮)、信号线等组成。其中超声仪和径向换能器组成超声脉冲测量部分,在测试过程中超声仪通过激发发射换能器发出超声波,同时通过接收换能器接收穿过桩身混凝土的接收波波形,实时地高速显示接收波形并判读声参量。换能器在桩身内部移动的过程中,位移测量系统实时的将换能器在桩身中的位置传输给超声仪,当超声仪判断换能器的位置到达预定的测点位置时,自动存储该测点的声参量及波形,实现换能器在桩身(声测管)内部运动过程中,自动存储各测点的声参量及波形的目的。

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埋管式声波透射法测试系统
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6.3.3埋设超声检测管


1、声测管为三根管时,按待边三角形布置;声测管为四根管时,按正方形布置,按等边三角形布置,声测管之间应保持平行(如图所示)。

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2、声测管采用外径为54mm、壁厚5mm钢管,各段声测管宜采用外加套管连接并保持通直,管的下端应封闭,上端应加塞子。
3、声测管的埋设深度应与灌注桩的底部齐平,管的上端应高于桩顶面表面300mm~500mm,同一根桩的声测管外露高度宜相同。
4、声测管应牢固固定在钢筋笼内侧,每2m间距设一个固定点,直接焊在架立筋上,对于无钢筋笼的部位,声测管可用钢筋支架固定。


6.3.4检测前的准备

1、了解有关技术资料及施工情况;
2、预先埋设好声测管,向管内注满清水(此项工作不含测试费用,由业主提供材料施工单位施工完成);
3、采用一段直径略大于换能器的圆钢作疏通吊锤,逐根检查声测管的畅通情况及实际深度;
4、用钢卷尺测量同根桩顶各声测管之间的净距离。


6.3.5检测方法


1、根据桩径大小选择合适频率的换能器和仪器参数,一经选定,在同批桩的检测过程中不得随意改变;
2、将T、R换能器分别置于两个声测孔的顶部或底部,以同一高度或相差一定高度等距离同步移动,逐点测读声学参数并纪录换能器所处深度,检测过程中经常校核换能器所处高度;
3、测点间距宜为200~250mm。在普测的基础上,对数据可疑的部位进行复测或加密检测。采用如图14所示的对测、斜测、交叉斜测及扇形扫测等方法,确定缺陷的位置和范围;
4、同一桩中埋有三根或三根以上声测管时,应以每两管为一个测试剖面,分别对所有剖面进行检测。

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6.3.6数据处理与判断


1、声速均匀性级别评定:根据声速统计值中的离散性来确定。
声速标准差、离散系数按下列公式求得:

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式中: Vpi—— 第i点声速;
Vp——声速平均值;
σv——声速标准差。


(a)混凝土声速均匀性类别评定:
I类 0≤εv≤0.05
II类 0.05≤εv≤0.10
III类 0.10≤εv≤0.15
IV类 0.15≤εv≤1.00
(b)桩身完整性应按下列规定判断:
式中VD为声速临界值(km/s)


a、声速小于临界值(即VPi<VD)的测点为缺陷可疑点(区)。
b、在声速~深度曲线上声速明显减少及突变处为缺陷可疑点的上、下边界位置。
c、根据上述判据,对低于临界值的缺陷可疑点进行桩身完整性综合判断。按下表评价被测桩完整性的类别。

桩身完整性判定表

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6.4高应变法试验

6.4.1高应变检测原理

高应变动力试桩法是用瞬态的高应变状态来考验桩,揭示桩土体系在接近极限阶段的实际工作性能,从而对桩的合格性作出正确的评价。其具体步骤如下:

1、用动态的冲击荷载代替静态的维持荷载进行试验,冲击下的桩身瞬时动应变峰值要和静载试验至极限承载力时的静应变值大体相当;在此情况下,桩土体系进入充分的非弹性工作阶段,桩和桩周土之间出现瞬时的剪切破坏模式,从而相当充分地激发桩周土对桩的全部阻力作用。

因此,高应变试桩实际上是一种快速的载荷试验;

2、实测时采集桩顶附近有代表性的桩身轴向应变(或内力)和桩身运动速度(或加速度)的时程曲线,通过必要的布点和计算,获得传感器安装截面的轴向平均内F(t)和轴向平均运动速度V(t);

3、由于所施加的锤击力是一个相对较短暂的脉冲力,在桩身中可观察到应力波的传播过程;因此,可以运用一维波动方程对桩身阻抗和土阻力实现分段分层的分析和计算,推算桩周土对桩的阻力分布(包括静阻力和动阻力)和土的其它力学参数,在充分的冲击作用下,就能获得岩土对桩的极限阻力;得到比静载试验更加丰富的实际数据;

4、根据岩土阻力分布和其它力学参数,进行分级加载的静载模拟计算,求得静载试验下的Q~s曲线,最终确定合理的单桩竖向极限承载力。

高应变的分析方法分为两种:CASE法菠菜导航网测曲线拟合法。

CASE法认为只要桩身符合等阻抗,桩侧无动阻力、静阻力恒定,无能量损耗三条,给于桩顶充分的冲击荷载,使桩土体系进入充分的非弹性工作阶段,岩土对桩的总阻力就可用以下公式计算得出:

Rz(t)=(Fm,t1+ZVm,t1)/2+(Fm,t2-ZVm,t2)/2

而岩土对桩的总阻力由动阻力和静阻力两部分组成,从总阻力中扣除动阻力后就所要求岩土对桩的静阻力;于是CASE法又衍生出多种算法:阻尼系数法、最大阻力法、最小阻力法、自动法等,其中最基本的方法还是阻尼系数法,其计算静阻力的计算公式为:

RSP=(Fm,t1+ZVm,t1)(1-Jc)/2+(Fm,t2-ZVm,t2)(1+Jc)/2

其中Jc称为CASE阻尼系数,是CASE法求取承载力关键,最直接的求取方法是同一工程场地的动静对比试验,无可靠的动静对比方法确定时,可取以下经验值:

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实测曲线拟合法的基本原理是:在一维波动理论的基础上,利用数值方法求解一维连续线弹性的桩及非线性弹塑性土的波动模型(一维桩~土波动模型),并以桩顶实测力或实测速度为边界条件,求得力或速度的响应,通过计算值与实测值之间的比较拟合,从而逐步求得实际桩土参数以确定单桩极限承载力及相应参数;

实测曲线拟合法的计算步骤如下:正确选取信号,确定波速平均值根据工程地质报告和施工记录,假定桩和土的力学模型及其模型参数利用实测的速度(或力、上行波、下行波)曲线作为输入的边界条件,通过波动方程数学求解,反算桩顶的力(或速度、上行波、下行波)曲线根据计算的曲线同实测的曲线的吻合情况,有针对性地调整桩土模型及参数,直至吻合良好(一般拟合质量不宜大于5)最后,也应使贯入度的计算值和拟合值吻合良好。

其具体做法是:将力传感器与加速度传感器对称安装于距桩顶不小于1倍桩径的桩侧面,利用重锤自由落体或动态打桩机械产生的能量使桩产生一定量的位移,同时用力传感器与加速度传感器采集桩输出的力与加速度信号;然后将信号输入桩基动测仪进行拟合分析。其典型实测曲线如下:

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高应变典型实测曲线


评价桩身结构完整性。由于高应变动力检测荷载起升时间一般大于2ms,因此对于桩的浅部缺陷判定存在盲区,因此在有浅部缺陷的时候,应采用低应变动力检测法进行辅助检测。基于高应变动力检测的特点,评价桩身结构完整性实际上只是对桩身阻抗变化的评价,一般不宜判断缺陷的性质,必要时,则需结合桩型、地质资料、施工工艺和施工记录综合判定。

6.4.2检测设备

检测所用仪器为武汉岩海工程技术开发有限公司生产的RS-1616K(S)型基桩动测仪以及1%极限承载力组合锤一套。

6.4.3检测报告

检测结束后三天内告知测试的初步结果,七天内提交正式报告;报告一式五份,由单位总工审定。正式报告包含以下内容:

   1)委托方名称、工程名称、地点、建设、勘察、设计、监理和施工单位,基础、结构型式,层数,设计要求,检测目的,检测依据,检测数量,检测日期;

   2)地质条件描述;

   3)受检桩的桩号、桩位和相关的施工记录;

   4)检测方法、检测仪器设备,检测过程叙述;试验设备及试验过程中出现的异常现象的说明;

   5)确定的承载力极限值,拟合图形;

   6)结论及建议。



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