自平衡试桩法在平原公路桩基的应用及承载特性分析.pdf

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1、广东建材2013年第1期质量控制与检测自平衡试桩法在平原公路桩基的应用及承载特性分析李取纲1丁浩珉2(1湖北交投仙洪高速公路建设指挥部；2东南大学土木学院)摘要：我国主要应用静载试验法、高应变法检测基桩承载力，基桩自平衡法是近年来发展非常迅速的基桩承载力检测技术，在许多大型的工程项目上已进行了成功的实践。本文基于自平衡测试技术，根据武汉城市圈环线高速公路仙桃段两根桩基的静载荷测试报告，对试桩的承载特性进行了研究分析，主要内容包括桩顶等效荷载位移曲线分析，桩周岩层侧摩阻力与位移关系、桩侧与桩端阻力分担比等。研究结

2、果表明，试桩承载力位移均满足设计要求。关键词：自平衡试桩法：荷载箱：极限承载力1引言武汉城市圈环线高速公路仙桃段位于江汉平原地带，地层岩性为：出露地层主要为第四系全新统Q：‘陆相冲积层(包括：砂砾石、粉砂、粉土、粘性土)，且以黏性土层和砂土层为主。多分布有软土，软土具有埋深浅、厚度大、多层分布且连续大范围分布的特点。为了确保基础的安全可靠，有必要通过试桩确定桩基承载力，为施工和设计提供充分的依据。传统的静载试验也能确定桩基承载力，但是往往不经济，又耗时间。为了能够更好的解决这个问题，一种新的静载试验——自平衡测

3、试法诞生，此法已在美国广泛使用，东南大学研究院引进中国，在各种试验和应用中挂±至!．兰兰盟y———jULj硷．2二∞——夕堡兰!!：兰!竺y苎墨圭!三曼兰竺罗苎圭!鱼：至至竺驴登圭!三：!兰竺矿苎圭垦兰兰竺F冠2兰圣毋I-●-I●／．一-I逐渐完善，并且适应中国国情。基桩自平衡法试验检测仍属于静载试验的范畴，但与传统的静载试验又有着显著的区别，其适用性更广，转换结果更为准确，精度更高。目前自平衡测试法已在全国多个省市地区得到应用，本文主要介绍其在武汉城市高速公路的应用，以及试桩承载特性分析。2工程概况试桩参数详

4、见表1。各桩的地质状况及荷载箱位置见图l，图2为试l基准梁搭设及仪器安装过程图，图3为现场测试图，图4为试桩钢筋笼和专用环形荷载箱图。什擅土2355m口—矗虢哥持黜拈土1675m口廿坭质土905m口廿质t土5．85m口如砂305m口!!=垫：!§竺驴竺曼竺兰i!!!盟F瓣质砧土-_I／．一I试桩1试桩2图1试桩荷栽箱位置、钢筋计以及土层示意图一39质量控制与检测广东建材2013年第1期表1试桩参数桩径桩顶桩长设计桩预估编号标高顶力加载值备注(m)(kN)朝源大桥9号墩试桩11．824．3055108002×11

5、0000#桩仙桃枢纽互通主线试桩22．O22．305587002×i0000跨线桥(30米现浇箱梁)，左3号墩图_l试桩用钢筋笼及专用环形荷载箱3测试结果分析根据现场实测数据绘制的O-s曲线，试桩i的测试曲线属缓变形，试桩2的测试曲线为陡变形。根据中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)和《中华人民共和国交通行业标准基桩静载实验自平衡法》(JT—T738—2009)，各试桩分析结果见表2。根据自平衡测试结果得到两根桩的S-LgQ曲线，通过简化转化的方法得到桩的Q—s曲线。(图5，

6、6)曲线中可以看出，试桩1的曲线呈明显的缓变型，并且在加载的全过程都未出现陡降现象。曲线的斜率近似呈直线分布。都取最后一级对应的荷载为承载力极限值0。。试桩1的单桩竖向抗压承载力极限值为22906kN，对应的位O510童15n20253035Q㈣0500010000150002000025000———-—●～、’～＼．．j，I图5试桩1Q—s转换曲线Q0000500010000150002000025000——‘、‘：●；＼．、＼、I-图^试桩2Q—s转换曲线移为31．20mm；设计要求容许承载力为10800k

7、N，对应的位移为7．71mm。试桩2的曲线为陡变形，取发生陡变时对应的荷载为承载力极限值Q。。试桩2竖向抗压承载力极限值为19556kN，对应的位移为23．36mm；设计要求容许承载力为8700kN，对应的位移为6．73mm。试桩1竖向抗压极限承载力≥22906N，大于两倍设计值：21600kN，测桩2的单桩竖向抗压极限承载力≥19556N，满足设计要求。从桩身轴力分布来看，由于加载方式的不同，桩身轴力呈现中部大两端小的折线型分布，在荷载箱处轴力最大。向上、向下则逐渐衰减，如图7，图8所示。与传统加载方式不同，

8、在自平衡测试中，桩身上部桩侧摩阻力并未充分发挥，桩端分配轴力较小，桩呈现明显的摩擦桩承载特性。侧摩阻力的发挥程度不一，各层土体的桩土相对位移也呈现中部较大，两端较小的情况。图9，图10为分级荷载下摩阻力与位移的关系，对于试桩1，一18m以上的侧摩阻力一位移曲线基本呈现直线状，而一18m以下的侧摩阻力一位移曲线呈现直线+曲线状。对于试桩2，一15m以上的侧摩阻力一位移曲线基本呈现直线状，