自平衡法承载力试验在某工程中的应用

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1、自平衡法承载力试验在某工程中的应用1.1自平衡法简介在此项技术问世之时，为保持其在当地检测和施工行业的优势竞争力，通莫静载法的发明人并没有着力对外推广此项技术。直到90年代中后期，随着荷兰通莫系统有限公司------这家由专利持有人的后人创办，并致力于将AfarVasela公司系列技术进行市场化推广的企业走入人们的视野，这项技术的初创者才广为世人所知。1980年代中期，通莫静载法(T-pile®)传入了美国，并通过美国西北大学教授Osterberg先生的推广，在国际基础工程行业进行了成功的应用。

2、其在美国的应用被称为Osterberg试桩法，由于知识产权等方面的原因，Osterberg先生在美国自行开发了加载装置，并申请了专利（美国专利号4614110）。1990年代后期，通过美国和中国的学术交流，由东南大学于1993年从美国将该法引进,并称之为“自平衡法”。1.2自平衡法试验原理该方法是接近于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法，其加载设备是荷载箱,它与钢筋笼连接后安装在桩身，并将高压油管和位移棒一起引到地面。试验时，从桩顶用高压油泵通过高压油管对荷载箱内腔施加压力，箱顶与箱底被推开，产生

3、向上与向下的推力，从而调动桩周土的侧阻力与桩端土的端阻力，直至破坏。将桩周土的侧阻力与桩端土的端阻力迭加，即得到桩的抗压极限承载力。1.3自平衡法测试系统图1-1自平衡试验测试及桩身轴向应力测试系统1.3.1加载装置：包括荷载箱（图1-2、图1-3）、加载泵和加压管，用于在桩体内部对桩基进行加载，一般采用普通油缸组装，或装有荷载箱。图1-2传统荷载箱图1-3囊式荷载箱1.3.2位移检测系统：用于测读桩体各关键层面的位移值。包括位移传送装置（位移管、位移丝和测量结构组成）、位移传感器（图1-4）和

4、电脑测读系统（或人工记录）。1.3.3应变检测系统（需要测量具体土层的摩阻系数时）：用于测读桩体各关键层面的应变值。包括应变传感器和电脑测读系统。1.3.4数据测读系统：用于测读测量值，并对数值进行存储记录。一般采用专用电脑系统（图1-5）。图1-4位移传感器图1-5数据采集系统1.4自平衡试验方法试验按《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）和《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）进行：1.4.1试验条件在桩身强度达到

5、设计要求的前提下，对于砂类土，不应小于10d；对于粉土和粘性土，不应少于15d；对于淤泥或淤泥质土不应少于25天。1.4.2试验加载方式一般采用慢速维荷法，即逐级加载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直至试桩破坏或达到试验要求，然后分级卸载至0。当考虑缩短试验时间，对工程桩做验证性试验时，可采用快速维荷法，及每小时加载一级。1.4.3加卸载与位移观测1)加载分级：每级加载为预估极限荷载的1/10~1/15，第一级可按2倍分级荷载加荷。2)位移观测：每级加载后在第1h内应在5、15、30、45

6、、60（min）测读一次，以后每隔30min测读一次，每次测读值记入试验记录表。3)位移相对稳定标准：每一小时的位移不超过0.1mm并连续出现两次（由1.5h内连续三次观测值计算），认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。4)终止加载条件：当出现下载情况之一时，即可终止加载。（a）已达到极限加载值；（b）某级荷载作用下，桩的位移量为前一级荷载作用下位移量的5倍；（c）某级荷载作用下，桩的位移量大于前一级荷载作用下位移量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定；（d）累计上拔量超过100mm。5)载与卸载位

7、移观测：每级卸载值为每级加载值的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。2单桩竖向抗压极限承载力的确定2.1根据位移随荷载的变化特征确定极限承载力对于陡变型Q-S曲线（图2-1）取Q-S曲线发生明显陡变的起始点；对缓变形Q-S曲线（图2-2），按位移值确定极限值，极限侧阻取对应于向上位移S上=40~60mm对应的荷载；极限端阻取S下=40~60mm对应荷载，或大直径桩的S下=（0.03~0.06）D(D为桩端

8、直径，大桩径取低值，小桩径取高值)的对应荷载。QQSS图2-1陡变型Q-S曲线图2-2缓变型Q-S曲线2.2根据位移随时间的变化特征确定极限承载力下段桩取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值，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。分别求得上、下段桩的极限承载力Qu上、Qu下，然后考虑桩自重影响，得出单桩竖向抗压极限承载力为　　　　　　Qu=(Qu上-W)/γ+Qu下（1）式中：W——荷载箱上部桩自重；γ——土的容重；对于粘性土、粉土γ取0.8；对于砂土γ取0.7。