自平衡法静载试桩的工程应用

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1、自平衡法静载试桩的工程应用王宗德、王广生、张文丰、薛国伟、卞亮、韩彬中国港湾工程有限公司苏丹办事处摘要：本文简要介绍苏丹西纳大桥项目通过采用自平衡法有效地证实了桩基承载能力的实践过程。通过多次全面的理论讲解，采集有力的试验数据，承包商成功地证明了其桩基设计的安全性和可靠性，推广了该方法的实践应用，赢得了咨工、业主的认可。关键词：混凝土桩基、自平衡法、荷载箱、应力应变曲线、桩基承载力Abstract:ThisistobrieflyintroducetheexperienceofSudanSinnarBridgeProje

2、ctinapplyingO-cellself-balancedmethodforpileloadtesttoverifythepilefoundationdesign.Throughseveralcomprehensivetheoreticalexplanationsandcollectingconvictivetestingdata,theContractorwassucceededtoprovethepilefoundationdesigningoodsafetyandreliability.Themethodwa

3、sthusmademorewidespreadinpractice.ItwascompletelyacceptedbyboththeConsultantandtheEmployer.KeyWords:Concretepilefoundation,self-balancedmethod,loadcell,Q-Scurve,bearingcapacityofpilefoundation本大桥项目采用EPC模式实施，承包商收到施工分包商的有关申请后，拟同意采用桩端后压浆工艺进行桩基施工，为此安排了设计分包商进行相关的设计优化

4、，通过重新计算，可使得桩长大大减少，节省桩基成本30%以上。当然，针对承包商的设计，咨工早期有很多疑惑和不理解，通过多次沟通，双方拟同意采用桩基承载力试验进行检验。承包商由此提出采用自平衡静载试桩法进行检测，以避免传统静载试桩法带来的诸多不便，并可节省工期。一、工程概述苏丹西纳大桥项目工程位于苏丹森纳尔洲北部西纳城西北约3km处，位于苏丹森纳尔大坝下游约5km处青尼罗河流域；工程区域内交通便利，有多条高速公路连接苏丹各地。尼罗河铁路桥为57+2X98+57m预应力混凝土连续刚构桥，基础采用采用钻孔灌注桩基础，并采用桩端

5、后压浆工艺。为了保证施工的顺利进行和结构的安全可靠，提供桩基础设计和施工实施科学的依据，在桥墩和桥台下各选取1根工程桩进行承载力试验，试桩的有关参数见表1。本文以桩4-6为例进行描述。表1试桩的有关参数承载力预估加编位对应桩径桩顶标桩底标桩长桩端持荷载箱距容许值载值号置钻孔(m)高(m)高(m)(m)力层桩端(m)(kN)(kN)桥3-4BH082.0404.5354.550中砂6.01859037180墩桥中砂混4-6BH101.5407.601365.601427.0973519470台粘性土二、自平衡试桩法简介1

6、.方法介绍该法是将一种特制的加载设备—荷载箱，与钢筋笼相接，埋入桩的指定位置，由高压油泵向荷载箱充油而加载。荷载箱上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力相平衡来维持加载，如图1所示。根据向上Q-s、s-lgt和s-lgQ等曲线确定桩承载力。自平衡测桩法的主要装置是一种经特别设计可用于加载的荷载箱。它主要由活塞、顶盖、底盖及箱壁四部分组成。顶、底盖的外径略小于桩的外径，在顶、底盖上布置位移棒。将荷载箱与钢筋笼焊接成一体放入桩体后，即可浇捣混凝土成桩。试验时，在地面上通过油泵加压，随着压力增加，荷载箱将同时向上、向下发

7、生变位，促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥，见图1。由于加载装置简单，多根桩可同时进行测试。本工程选用东南大学土木工程学院开发的测桩软件，可同时对多根桩测试数据进行处理。荷载箱中的压力可用压力表测得，荷载箱的向上、向下位移可用位移传感器测得。因此，可根据读数绘出相应的“向上的力与位移图”及“向下的力与位移图”，根据向上、向下Q-S曲线判断桩承载力、桩基沉降、桩弹性压缩和岩土塑性变形。图1桩承载力自平衡法试验示意图2.主要仪器设备（1）试桩采用环形荷载箱——专利产品，行程20cm，设有锥形导流体，如图2所示。加载值的率定曲线由

8、计量部门标定，荷载箱的埋设位置根据现场地质资料确定。（2）高压油泵：最大加压值为60MPa，加压精度为每小格0.4MPa，其压力表亦由计量部门标定。图2荷载箱图3电子位移传感器（3）电子位移传感器（图3所示）,量程50mm（可调），通过磁性表座固定在基准钢梁上，用于量测桩身荷载箱处的向上位移，桩身荷载箱处的向下位移及桩顶向上位移。