自平衡法測試樁基承載能力在工程中的應用

劉 銳 燕 珊

(1.東北林業(yè)大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040； 2.黑龍江大學信息管理學院，黑龍江 哈爾濱 150081)

自平衡法測試樁基承載能力在工程中的應用

劉 銳1燕 珊2

(1.東北林業(yè)大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040； 2.黑龍江大學信息管理學院，黑龍江 哈爾濱 150081)

以某小區(qū)的三根試樁為背景，針對工程樁基試驗方法，對自平衡在實際工程中的應用進行了介紹，由于三根試樁的地質(zhì)幾乎相同，那么試樁在試驗時所激發(fā)的側(cè)摩阻力和端阻力也幾乎相同，因而通過自平衡方法實測得到的樁基極限承載能力也幾乎相同，以此初步證明了自平衡法測試樁基承載能力的可靠性。

自平衡法，側(cè)摩阻力，端阻力，承載能力

0 引言

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，現(xiàn)代的建筑物越來越趨于龐大，因此需要地基的承載能力也越來越高，因此對樁基的承載能力的檢測方法也尤為重要，自平衡法應運而生，自平衡法既能方便地測試出樁基的承載能力而且適合比較大噸位的樁基檢測，還有自平衡法對現(xiàn)場條件要求不高，試驗成本相對較低，所以自平衡法在實際工程中的具體應用及其可靠性具有重要的理論與實際意義[1]。

1 小區(qū)工程背景、試樁測試方法介紹及其原理

1.1 工程背景

本文以某小區(qū)的三根樁基為依托，試驗方法采用自平衡法進行試驗檢測，三根試樁為鉆孔灌注樁，三根試樁樁徑均為0.8 m，試樁采用C30混凝土，設(shè)計要求單樁承載力為4 400 kN，試驗要求的最大試驗荷載為8 800 kN，三根試樁所處的具體地質(zhì)見表1。

1.2 測試方法介紹及其原理

本次試樁方法采用自平衡法，首先由1960年以色列的公司開創(chuàng)，自平衡法在國內(nèi)首先由東南大學在1996年開始進行實用性應用,其原理是把一種特制的加載裝置焊接在鋼筋籠的特定位置并與鋼筋籠一起埋入樁位，位置確定則由試樁試驗前針對不同目的而定，將荷載箱的油管以及其他測試裝置從樁內(nèi)部引到地面以方便進行試驗，然后灌注混凝土成樁。加壓裝置在地面通過油管向荷載箱施加壓力從而達到加載目的，荷載箱此時產(chǎn)生一對上下相反方向的力，并傳遞給試樁。由于樁體本身成為一個反力系統(tǒng)，所以會得到兩組靜載試驗的數(shù)據(jù)。通過對加載值與相應參數(shù)之間的關(guān)系進行計算、分析不僅可以獲得樁基承載力，而且可以獲得不同土層的樁的側(cè)阻、樁端的承載力及側(cè)阻系數(shù)等一系列數(shù)據(jù)，從而通過實測的數(shù)據(jù)對工程實際所需進行驗證。

表1 地質(zhì)參數(shù)表 kPa

2 試驗裝置及試驗方法

自平衡法試驗裝置便于對大噸位的樁基進行檢測，與傳統(tǒng)試樁相比，既經(jīng)濟又便于操作，對現(xiàn)場試驗環(huán)境要求低，大大縮短試驗的準備時間及人力、物力。

2.1 試驗裝置

1)加載系統(tǒng)。

包括用于加壓的油泵、特制的荷載箱以及滿足壓強要求的加壓油管。

2)測試裝置。

主要采集數(shù)據(jù)包括：油壓(針對不同油壓可得到不同加載值)，在不同荷載下樁體向上的位移、樁體向下的位移、樁頂整體位移等，其相應的測試裝置示意圖見圖1。

2.2 試驗方法

試驗加/卸載方法。

根據(jù)規(guī)范以及相關(guān)設(shè)計要求，該小區(qū)采用自平衡法，采用慢速載荷維持法對試樁進行加載。

1)加載：該小區(qū)試樁試驗共分為9級加載，每一級加載量為預估承載力的1/10，具體分級見表2。

表2 加載及卸載分級表

2)卸載：該小區(qū)試樁試驗卸載共分為5級，每一級卸載的量為加載一個級的2倍。

3)加載時的數(shù)據(jù)記錄：每當加載一級荷載后在第一個小時內(nèi)觀察第5 min,15 min,30 min,45 min,60 min對應的位移量，以后每隔0.5 h觀察一次，以判斷樁基是否達到穩(wěn)定狀態(tài)。位移相對穩(wěn)定標準為每1 h內(nèi)的位移量不超過0.1 mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次。

4)卸載時的數(shù)據(jù)記錄：每一級荷載應維持1 h，在第15 min,30 min,60 min記錄位移量后，可進行下一級卸載。當卸載至零后，應記錄殘余位移量，維持時間為3 h，測讀時間為第15 min,30 min，以后每隔0.5 h測一次。

3 試驗數(shù)據(jù)的處理與分析

3.1 試驗數(shù)據(jù)的處理方法

針對此小區(qū)的自平衡試樁試驗得到的最重要數(shù)據(jù)就是單樁豎向抗壓極限承載力，單樁豎向抗壓極限承載力的確定方法如下：通過實際測試得到上段、下段樁體的承載力，按照相關(guān)自平衡技術(shù)規(guī)程中的承載力計算公式得到單樁豎向抗壓極限承載力：

(1)

其中，QU為單樁豎向極限承載力，kN；QU上為荷載箱上段樁相應加載極限值，kN；QU下為荷載箱下段樁相應加載極限值，kN；W為荷載箱上段樁的自重；γ為上段樁體樁側(cè)阻力修正系數(shù)，粘土、粉土修正系數(shù)γ取0.8，砂土取0.7[3,4]。

3.2 試驗數(shù)據(jù)的處理

根據(jù)試樁相應位移曲線特征以及所處地質(zhì)的地質(zhì)報告，上段樁體側(cè)阻力修正系數(shù)γ取0.8[5]。計算過程如下：

實測1號樁的豎向承載力為：實測上段樁承載力時，取對應第10級荷載并考慮自重和修正因子后，經(jīng)計算得到其值約為5 029 kN，實測下段樁承載力時，取對應第10級荷載，按上述式(1)即為：

由上式同理可求得2號,3號兩樁實測單樁豎向抗壓承載力均為9 538 kN。

3.3 試驗數(shù)據(jù)的分析

本小區(qū)試驗采用自平衡法，通過對實測數(shù)據(jù)的計算與分析，得到結(jié)果見表3。

表3 試驗結(jié)果表

4 結(jié)語

本文通過對某小區(qū)的三根樁基進行實際測試，并對實測的數(shù)據(jù)進行分析，由測試的結(jié)果可以看出三根試樁的單樁豎向抗壓承載能力非常接近，由此可以得到如下結(jié)論：

1)三根試樁的豎向抗壓承載能力非常接近，而且三根試樁所處的地質(zhì)幾乎相同，說明三根試樁所激發(fā)的側(cè)摩阻力及端阻力也非常接近。

2)針對自平衡這種方法而言，對處于相同地質(zhì)的試樁，測試結(jié)果幾乎相同，三根試樁相互驗證，那么可說明自平衡這種方法測試有一定的準確性，但仍需大量積累試驗數(shù)據(jù)，有待對自平衡這種方法的準確性進行考究。

[1] 包承綱.談巖土工程概率分析方法中的若干基本問題[J].巖土工程學報,1989,28(4):1-3.

[2] 姚麗章,匡翠萍,徐明磊.自平衡法測試鋼管樁承載力的可靠性探討[J].華南港工，2013(2)：70-72.

[3] DB45/T 564-2009，樁承載力自平衡法測試技術(shù)規(guī)程[S].

[4] 黃思勇,熊 剛,羅昊沖,等.津濱輕軌基礎(chǔ)托換樁基承載力的自平衡試驗[J].武漢大學學報(工學版)，2010(4):512-513.

[5] JGJ 94-94,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

The self equilibrium method test of the pilefoundation bearing capacity in engineering application

LIU Rui1YAN Shan2

(1.College of Civil Engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China;2.College of Information Management, Heilongjiang University, Harbin 150081, China)

Three test piles foundation in this paper as the background, aiming at the engineering pile test method, on osterberg-cell method in the practical engineering application, because the three test piles geological almost the same, then the test pile inspired during the experiments of side friction resistance and end resistance is almost the same, so by self-balancing method on the ultimate bearing capacity of pile foundation is almost the same, this preliminary proof self-balancing method of testing the reliability of the pile foundation bearing capacity.

osterberg-cell method, pile side friction, end resistance, the bearing capacity

1009-6825(2014)31-0094-03

2014-08-30

劉 銳(1989- )，男，在讀碩士； 燕 珊(1989- )，女，在讀碩士

TU473.16

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