北京地铁5号线桩基静载试验研究

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1、北京地铁5号线桩基静载试验研究摘要:介绍北京地铁5号线3根试验桩未用自平衡法进行静载试验的情况。通过这次试验得到各试验桩的极限承载力、桩侧摩阻力和桩端阻力等重要参数。由于采用了自平衡法测试，解决了地铁建设中大吨位桩基承载力测试的难题。关键词:大吨位桩基;静载试脸;自平衡法1工程概况地铁5号线是北京轨道交通路网中南北向轨道交通线，南起丰台区的宋家庄，北至昌平区境内的东三旗(太平庄)，线路全长27.6km,其中地下线长16.9km，地面及高架线长10.7km,穿越丰台、崇文、东城、朝阳、昌平5个区。北京地铁5号线的第10标段区间长近5km,基础采用钻孔灌注桩

2、，且数量众多。从详勘地质钻孔揭示的情况来看，地质条件较好，但为满足承载力的要求，设计的桩长较长。为了确定桩基承载力，优化桩长设计，为施工设计提供充分的依据，采用自平衡法进行了3根试验桩静载试验。各试验桩的主要参数见表1。其中SZ1桩长达60m，预估极限承载力超过30000kN，其所对应的地质钻孔4214揭露土层最多，能基本反映该标段区间的地质情况。52试验原理采用自平衡试桩测试时，将加载设备—荷载箱与钢筋笼连接后安装在桩身平衡点，并将高压油管和位移棒一起引到地面，如图1所示。试验时，从桩顶通过高压油管对荷载箱内腔施加压力，箱顶与箱底被推开，产生向上与向下

3、的推力，从而调动桩周岩土的侧阻力与端阻力。通过位移传感器可以测得荷载箱加载的每一级荷载所对应的上顶板和下底板的位移。测试可得到向上、向下两条荷载-位移曲线(Q-S曲线)，如图2(a)。为了判断承载力，需要将测试结果向传统静载试验的桩顶荷载-位移曲线转换，如图2(b)所示。具体转换方法则是根据测得的桩侧各层岩土的摩阻力与位移量关系、荷载箱荷载与位移量关系，通过荷载传递方法，求得桩顶荷载对应的荷载-沉降关系，即等效转换曲线。3验结果及分析3.1试验概况试验每级加载为预定最大加载值的1/15，第l级按2倍荷载分级加载，测试采用慢速维持荷载法。为获得分层土的摩阻

4、力特性，在3个试验桩的主要土层的分界面处预埋了应变计，每个截面对称布置4个。SZ1试验桩设置了8层应变计，SZ2试验桩设置了6层，SZ3试验桩设置了7层。3根试验桩成桩日期及测试日期如表2所示。5具体测试情况如下:SZI桩开始测试后，初始阶段向上向下位移均随着荷载缓慢增加。从第l2级荷载(14300kN)开始，向下位移增加速度明显大于向上位移增加速度。加至第16级荷载(18700kN)时，向上位移持续增加，达到58.30mm，且荷载无法稳定，荷载只维持30minx测试所得的Q-S曲线如图3。SZ2桩开始测试后，初始阶段向上、向下位移均随着荷载缓慢增加。向

5、上位移增加速度始终略大于向下位移增加速度。加至第18级荷载(5320kN)时，向上位移持续增加，达到42.63mm，且荷载无法稳定，荷载只维持60min，而向下位移为9.69mm。测试所得的Q-S曲线如图4。sz3桩开始测试后，向上向下位移始终随着荷载缓慢增加，向上位移增加速度略大于向下位移增加速度。加至第19级荷载(6530kN)时，向上向下位移均较小，向上位移为2.09mm，向下位移为4.42mm，已远超过预估加载值2x4900kN，且加载测备已达极限，故终止加载，开始卸载。测试所得的Q-S曲线如图S。各试桩最终加载值及相应的最大向上、向下位移如表3

6、所示。3.2试验结果5将3根试验桩测试所得的Q-S曲线进行等效转换后得到的与传统静载试验对比的转换曲线如图6、图7、图8所示。SZ1等效转换曲线为陡变型。SZ2,SZ3等效转换曲线为缓变型，SZ1取陡变点所对应的荷载为极限承载力，SZ2,SZ3取最大位移对应的荷载值为极限承载力。3根桩的极限承载力及相应桩顶位移如表4所示。根据上述测试结果可得如下结论:(1)极限承载力均比预估极限承载力高，3根试验桩分别高了9.98%.19.68%和47.39%。证明桩身承载力的设计是有足够的安全储备。(2)桩侧摩阻力与桩土相对位移的关系主要表现为硬化曲线关系，个别土层出

7、现了软化曲线。图9和图10分别为SZ1桩的上段桩和下段桩各土层的桩侧摩阻力-位移曲线。(3)各试桩的桩端阻力一位移情况如表5所示。桩端阻力占极限承载力比例较小，最大的只达到了5.59%，这与桩侧摩阻力较大，且桩侧摩阻力先发挥有关。4结束语5采用自平衡法进行桩基试验，达到预期的目的，得到桩基设计所需的重要参数。由于自平衡试桩法装置相对较为简单，不需占用场地，不需运人数百吨或数千吨物料，不需构筑笨重的反力架，且准备工作省时省力，尤其是可以较容易解决大吨位桩基承载力测试的难题，在本工程中显示出较大的优越性。5