浅论孔桩自平衡静载试验的原理及应用

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 [论文关键词]桩承载力自平衡试验荷载箱

  [论文摘要]本文介绍桩身自平衡静载试验的测试原理、试验装置，结合工程实例介绍如何确定荷载箱位置，加载方案、时间及判定桩的承载力以及得出相应结论。     桩身自平衡静载试验是将荷载箱放在桩的底部或其他某个部位，向上顶桩身的同时，向下压桩底，使桩的端阻力和桩身摩阻力互为反力，分别得到桩身和桩底的荷载—位移曲线，分别测得桩侧阻力和桩端阻力，经过换算叠加后得到桩顶的单桩承载力和荷载、位移关系的Q-S曲线。     1.荷载箱的预埋方法及位置确定     荷载箱预埋位置为桩身向下及向上阻力相平衡的中间点，该中间点为荷载箱上段桩身向上抗拔力与荷载箱下段桩向下侧阻力、桩端阻力之和相等的位置，以下通过计算5#桩（桩径1.2m,桩长8米,承载力设计值2290KN）来确定荷载箱的埋设位置：桩自重:1.2米桩=3.14*0.62*8.2*25=231.7   桩的侧阻力与自重之和为:   1.2米桩=1710.67+231.7=1942.37KN   由于本工程桩长较短，初步考虑将荷载箱放在底部，并且应验算：1.桩自重与桩测阻力之和是否足够、往上顶桩时桩是否会“浮”，如果会，要不要采取桩顶配重等措施；2.桩底地基是否会因应力过大而被剪切破坏。   对于上述第一点：从以上数据可以看出,桩的桩侧阻力与自重之和均大于1/2桩承载力并与桩承载力相接近,所以桩不会“浮”，桩顶勿须采取措施。对于上述第二点，以公式验算：f=fk+nbr(b-3)+ndro(d-0.5)   fk—底面土层承载力标准值   nb、nd—基础宽度和埋深的承载力修正系数   bd—基础宽度、深度   r—基底下土重度   r0—基底上底平均重度   也可直接查桩基规范得到桩底持力层相关数据，经公式验算和查桩基规范均能满足。       2.桩试验时间的确定及加载方案       通常，桩身强度达到设计要求的前提下，成桩到开始试桩的时间：砂土不少于10天，粘性土和粉土不少于15天，淤泥或淤泥质土不少于25天。本工程，考虑到粘土层和砂层并存，故选择在15后进行桩试验。   所有试验设备安装完后，进行一次系统检测，方法是对桩施加一较小的荷载进行预压，目的是消除整个试验系统和被测桩本身由于安装等人为因素造成的影响，排除荷载箱及管路中的空气，检测管路接头、阀门等是否漏油等，如一切正常，卸载至零，待位移计显示读数稳定后，并记录初始读数，即可开始正式加载。加载方式可采用慢速维持荷载法或快速维持荷载法，本工程由于是检验性试验，所以采用快速维持荷载法，即每隔一小时加一级荷载。   ①加载分级：每级荷载按预估极限荷载的1/10-1/15进行加载，第一级按两倍分级加载。②沉降观测：每级加载后间隔5、10、15min各读一次，以后每隔15min测读一次，累计1h后每隔30min测读一次。③相对稳定标准：在每级荷载的作用下，每小时的沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次。④加载终止条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载：a、已达到极限加载值；b、某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍；c、某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下的2倍，且经24h尚末达到相对稳定；d、累计上拔量超过100mm。⑤卸载与卸载位移观测：每级卸载值为加载值的2倍。每级卸载后隔15min测读一次残余沉降，读两次后，隔30min再读一次，即可卸下一级荷载，全部卸载后，隔3-4h再读一次。       3.极限承载力的确定       陡变形Q-S曲线取曲线发生明显陡变的起始点；缓变形Q-S曲线，上段桩极限侧阻力取对应向上位移S上=40-60mm的荷载，下段桩取向下位移S下=40-60mm的对应荷载，或大直径桩的S下=0.03-0.06D的对应荷载。   下段桩取s-lgt曲线线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载，上段桩取s-lgt曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值。根据上述准则，可求得桩上、下段极限承载力实测值Qu上、Qu下。因荷载箱上部桩自重方向与桩侧阻力方向一致，故应当扣除。上段桩的摩阻力与常规摩阻力方向相反，应修正，单桩竖向抗压极限承载力Qu计算公式为：Qu=（Qu上-W）/rd+QU下   W:上部桩自重rd:向上摩阻力与向下摩阻力的比值，本工程粘土层取0.8，砂层取0.7，偏于安全。   本工程5#的荷载箱下部桩承载力至第九级为3402KN稳定时,本级沉降量为0.39mm，累计沉降量为2.32mm；加载至第十级为3780KN时本级沉降量为0.52mm，桩顶累计沉降量为2.84mm，该桩的上拔量为2.29mm，Q-S曲线，S-Lgt曲线三根桩均呈缓变形，因此，桩荷载箱上部、下部的极限承载力均达到设计要求，故终止加载。   从本次测试可以判定：在不扩孔的情况下，能满足设计所要求的承载力。     参考文献   [1]徐风云桩承载力自平衡法的可靠性之质疑公路2004年第7期