1、单桩承载力自平衡法试验及实例浅析 摘要：本文简单介绍了自平衡法较传统静载法的优越性及其原理 ;以某客专站房工程为实例，对自平衡试验方案、计算方法和结果分析作了较为详细的阐述。 关键词：单桩承载力 ;自平衡 ;实例 Pilecapacityfromequilibriummethodandexamplesofanalysis ZhangQing-shan （ ChinaRailwaySouthwestResearchInstituttheprincipleofself-balancingmethodanditsadvantagesovertraditionalstaticloadmethod;Ta
2、kingastand-offspecialhousingprojectasanexample，thetestprogramfortheself-balancing，calculationmethodsandtheresultswereanalyzedmoreindet 1.前言 传统的桩基荷载试验方法有两种，一是堆载法，二是锚桩法 ;其存在的主要问题是：前者必须解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、堆放及运输问题，后者必须设置多根锚桩及反力大梁，导致测试费用昂贵，时间较长，而且易受吨位和场地条件的限制。单桩承载力自平衡测试技术是近二十年来国内外迅速发展并推广使用的一种基桩承载力检测的新方法，它有效的
3、弥补和解决了传统载荷试验的这些问题，在国内已得到推广应用。 2.试验原理 自平衡法的工作原理是在桩的中 下部找到一个平衡点设置一个加载装置，将桩分成上下两段，通过液压装置给加载装置加压使两段桩受到一对向上和向下的反力，上段桩底部受到向上的均布荷载作用，下段桩顶部受到向下的均布荷载作用。采用预先在加载装置中安装压力表和位移传感器的方法来得到加载装置的压力和上下两端的位移。根据测试结果分别绘出上段桩和下段桩的荷载沉降曲线，并求得上下两端桩的极限承载力。然后，将经过处理的上段桩的侧阻力和下段桩极限承载力相加即为单桩极限承载力。如图 1所示。 3.试验方案 3.1 试验依据 基桩静载试验 自平衡法（
4、JT/T738-2009）。 湿陷性黄土地区建筑规范（ GB50025-2004）。 铁路工程基桩检测技术规程（ TB10218-2008）。 3.2 工程概况 本工程为某铁路客运专线站房工程，试桩桩号为 CT1-1#、 CT21-3#。试桩均为钻孔混凝土灌注桩，桩长为 35m，设计桩径为 0.75m，混凝土设计强度等级为 C35（ P6） ;设计单桩竖向抗压极限承载力标准值为 3000kN，设计要求最大试验荷载为 3300kN。 3.3 试验前准备工作 （ 1）收集原始资料，了解试桩场地工程地质情况，试桩桩位对应的地质柱状图，试桩的基本设计和施工情况。 （ 2）当试桩进入湿陷性黄土层内的长度
5、不小于 10m 时，宜对其桩周和桩端的土体进行浸水。浸水试坑深度不宜小于 500mm，坑底面应铺 100 150mm厚度的砂、石，在浸水期间，坑内水头高度不宜小于 300mm。加载前向试坑内浸水，连续浸水时间不宜少于 10d。 3.4 平衡点位置计算 通过对上下阻力分层计算，可得其平衡点位置（上下阻力相等的位置），见表 1表 2。 3.5 对荷载箱的 安装、导管、钢筋笼等的要求 （ 1）荷载箱应放在桩身平衡点（使上段桩的自重及桩侧摩阻力之和与下段桩的桩侧摩阻力及桩端阻力之和基本相等的位置）处，使上、下段桩的承载力相等以维持荷载（见图 2）。 （ 2）荷载箱必须平放于桩中心，荷载箱位移方向与桩身
6、轴线夹角 5（见图 3），钢筋笼上段与荷载箱的上板焊接，钢筋笼下段只能与下板焊接，不得焊在油缸上。 （ 3）钢筋笼与荷载箱之间设置喇叭筋数量和钢筋笼主筋数量相同，喇叭筋与荷载箱的夹角处于 60 左右（见图 4）。 （ 4）布置两组（每组两根 ，对称布置）位移杆，分别用于测定荷载箱处的向上、向下位移，位移杆采用直径为 20 25mm 螺纹钢或刚性较好的 4#金属水管，位移杆之间采用套筒连接和焊接方式。 3.6 现场试验 （ 1）从成桩到开始试验的间歇时间：在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应小于 10d;对于粉土和粘性土，不应少于 15d。 （ 2）试验加载方式：采用慢速维持荷载法。
7、 （ 3）在前述试验准备工作完成后，即可开始正式试验。 （ 4）试验过程中应注意记录现场天气变化情况、试验过程中出现的各种意外或异 常情况。 3.7 试验资料的整理 （ 1）试验概况：整理成表格形式，并应对成桩和试验过程出现的异常现象作补充说明。 （ 2）确定单桩竖向极限承载力：一般绘制 Q-s上下上下上下 -lgQ 曲线。 3.8 单桩竖向极限承载力的确定 （ 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曲线取 Q-s曲线发生明显陡变的起始点。 （ 2）对缓变型 Q-s曲线，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对应荷载 ;极限端阻取 s下 =
8、40 60mm对应 荷载，或大直径桩的 s 下 =0.03 0.06D（ D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值）的对应荷载。 （ 3）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。 （ 1）分别求得上、下段桩的极限承载力 Qu 上 u下，然后考虑桩自重影响，得出单桩竖向抗压极限承载力为： W?C 荷载箱上部桩自重 ;对于粘性土、粉土 =0.8; 对于砂土 =0.7 。 4.试验结果及分析 （ 1）静载试验位移明细见表 3表 4; （ 2）荷载 -位移（ Q-s）曲线见图 5
9、6。 （ 2）根据 Q-s曲线和位移明细表，所测 2根桩 Q-s曲线均为缓变型曲线，且双向总位移量均小于 40mm，根据规范，取各方向最大加载值为其相应的极限荷载值。根据式（ 1），可算得每根桩单桩竖向抗压承载力极限值。 详细结果见表 5 .结语 根据实测数据可知，试桩在设计要求最大试验荷载条件下，其侧阻力和端阻力均未达到极限状态，其实际极限承载力均大于最大试验荷载，满足设计要求。 通过本 次试验，对比传统堆载（锚桩）静载试验，自平衡法经济上更省，试验周期更短，安全性更高，操作上更简便，是值得各工程检测单位更进一步研究和推广的一种单桩承载力试验方法。 参考文献 黎杰 .重庆大学硕士学位论文桩基承载力自平衡测试法研究
