淺論孔樁自平衡靜載試驗(yàn)的原理及應(yīng)用

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 [論文關(guān)鍵詞]樁承載力自平衡試驗(yàn)荷載箱

  [論文摘要]本文介紹樁身自平衡靜載試驗(yàn)的測(cè)試原理、試驗(yàn)裝置，結(jié)合工程實(shí)例介紹如何確定荷載箱位置，加載方案、時(shí)間及判定樁的承載力以及得出相應(yīng)結(jié)論。     樁身自平衡靜載試驗(yàn)是將荷載箱放在樁的底部或其他某個(gè)部位，向上頂樁身的同時(shí)，向下壓樁底，使樁的端阻力和樁身摩阻力互為反力，分別得到樁身和樁底的荷載—位移曲線，分別測(cè)得樁側(cè)阻力和樁端阻力，經(jīng)過換算疊加后得到樁頂?shù)膯螛冻休d力和荷載、位移關(guān)系的Q-S曲線。     1.荷載箱的預(yù)埋方法及位置確定     荷載箱預(yù)埋位置為樁身向下及向上阻力相平衡的中間點(diǎn)，該中間點(diǎn)為荷載箱上段樁身向上抗拔力與荷載箱下段樁向下側(cè)阻力、樁端阻力之和相等的位置，以下通過計(jì)算5#樁（樁徑1.2m,樁長(zhǎng)8米,承載力設(shè)計(jì)值2290KN）來確定荷載箱的埋設(shè)位置：樁自重:1.2米樁=3.14*0.62*8.2*25=231.7   樁的側(cè)阻力與自重之和為:   1.2米樁=1710.67+231.7=1942.37KN   由于本工程樁長(zhǎng)較短，初步考慮將荷載箱放在底部，并且應(yīng)驗(yàn)算：1.樁自重與樁測(cè)阻力之和是否足夠、往上頂樁時(shí)樁是否會(huì)“浮”，如果會(huì)，要不要采取樁頂配重等措施；2.樁底地基是否會(huì)因應(yīng)力過大而被剪切破壞。   對(duì)于上述第一點(diǎn)：從以上數(shù)據(jù)可以看出,樁的樁側(cè)阻力與自重之和均大于1/2樁承載力并與樁承載力相接近,所以樁不會(huì)“浮”，樁頂勿須采取措施。對(duì)于上述第二點(diǎn)，以公式驗(yàn)算：f=fk+nbr(b-3)+ndro(d-0.5)   fk—底面土層承載力標(biāo)準(zhǔn)值   nb、nd—基礎(chǔ)寬度和埋深的承載力修正系數(shù)   bd—基礎(chǔ)寬度、深度   r—基底下土重度   r0—基底上底平均重度   也可直接查樁基規(guī)范得到樁底持力層相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)公式驗(yàn)算和查樁基規(guī)范均能滿足。       2.樁試驗(yàn)時(shí)間的確定及加載方案       通常，樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下，成樁到開始試樁的時(shí)間：砂土不少于10天，粘性土和粉土不少于15天，淤泥或淤泥質(zhì)土不少于25天。本工程，考慮到粘土層和砂層并存，故選擇在15后進(jìn)行樁試驗(yàn)。   所有試驗(yàn)設(shè)備安裝完后，進(jìn)行一次系統(tǒng)檢測(cè)，方法是對(duì)樁施加一較小的荷載進(jìn)行預(yù)壓，目的是消除整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)和被測(cè)樁本身由于安裝等人為因素造成的影響，排除荷載箱及管路中的空氣，檢測(cè)管路接頭、閥門等是否漏油等，如一切正常，卸載至零，待位移計(jì)顯示讀數(shù)穩(wěn)定后，并記錄初始讀數(shù)，即可開始正式加載。加載方式可采用慢速維持荷載法或快速維持荷載法，本工程由于是檢驗(yàn)性試驗(yàn)，所以采用快速維持荷載法，即每隔一小時(shí)加一級(jí)荷載。   ①加載分級(jí)：每級(jí)荷載按預(yù)估極限荷載的1/10-1/15進(jìn)行加載，第一級(jí)按兩倍分級(jí)加載。②沉降觀測(cè)：每級(jí)加載后間隔5、10、15min各讀一次，以后每隔15min測(cè)讀一次，累計(jì)1h后每隔30min測(cè)讀一次。③相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：在每級(jí)荷載的作用下，每小時(shí)的沉降量不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次。④加載終止條件：當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可終止加載：a、已達(dá)到極限加載值；b、某級(jí)荷載作用下，樁的沉降量為前一級(jí)荷載作用下沉降量的5倍；c、某級(jí)荷載作用下，樁的沉降量大于前一級(jí)荷載作用下的2倍，且經(jīng)24h尚末達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定；d、累計(jì)上拔量超過100mm。⑤卸載與卸載位移觀測(cè)：每級(jí)卸載值為加載值的2倍。每級(jí)卸載后隔15min測(cè)讀一次殘余沉降，讀兩次后，隔30min再讀一次，即可卸下一級(jí)荷載，全部卸載后，隔3-4h再讀一次。       3.極限承載力的確定       陡變形Q-S曲線取曲線發(fā)生明顯陡變的起始點(diǎn)；緩變形Q-S曲線，上段樁極限側(cè)阻力取對(duì)應(yīng)向上位移S上=40-60mm的荷載，下段樁取向下位移S下=40-60mm的對(duì)應(yīng)荷載，或大直徑樁的S下=0.03-0.06D的對(duì)應(yīng)荷載。   下段樁取s-lgt曲線線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級(jí)荷載，上段樁取s-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向上彎曲的前一級(jí)荷載值。根據(jù)上述準(zhǔn)則，可求得樁上、下段極限承載力實(shí)測(cè)值Qu上、Qu下。因荷載箱上部樁自重方向與樁側(cè)阻力方向一致，故應(yīng)當(dāng)扣除。上段樁的摩阻力與常規(guī)摩阻力方向相反，應(yīng)修正，單樁豎向抗壓極限承載力Qu計(jì)算公式為：Qu=（Qu上-W）/rd+QU下   W:上部樁自重rd:向上摩阻力與向下摩阻力的比值，本工程粘土層取0.8，砂層取0.7，偏于安全。   本工程5#的荷載箱下部樁承載力至第九級(jí)為3402KN穩(wěn)定時(shí),本級(jí)沉降量為0.39mm，累計(jì)沉降量為2.32mm；加載至第十級(jí)為3780KN時(shí)本級(jí)沉降量為0.52mm，樁頂累計(jì)沉降量為2.84mm，該樁的上拔量為2.29mm，Q-S曲線，S-Lgt曲線三根樁均呈緩變形，因此，樁荷載箱上部、下部的極限承載力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，故終止加載。   從本次測(cè)試可以判定：在不擴(kuò)孔的情況下，能滿足設(shè)計(jì)所要求的承載力。     參考文獻(xiàn)   [1]徐風(fēng)云樁承載力自平衡法的可靠性之質(zhì)疑公路2004年第7期