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淺論孔樁自平衡靜載試驗的原理及應用論文
[論文關鍵詞]樁承載力自平衡試驗荷載箱
[論文摘要]本文介紹樁身自平衡靜載試驗的測試原理、試驗裝置，結合工程實例介紹如何確定荷載箱位置，加載方案、時間及判定樁的承載力以及得出相應結論。
樁身自平衡靜載試驗是將荷載箱放在樁的底部或其他某個部位，向上頂樁身的同時，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，分別測得樁側阻力和樁端阻力，經過換算疊加后得到樁頂的單樁承載力和荷載、位移關系的Q-S曲線。
1.荷載箱的預埋方法及位置確定
荷載箱預埋位置為樁身向下及向上阻力相平衡的中間點，該中間點為荷載箱上段樁身向上抗拔力與荷載箱下段樁向下側阻力、樁端阻力之和相等的位置，以下通過計算5#樁（樁徑1.2m,樁長8米,承載力設計值2290KN）來確定荷載箱的埋設位置：樁自重:1.2米樁=3.14*0.62*8.2*25=231.7
樁的側阻力與自重之和為:
1.2米樁=1710.67+231.7=1942.37KN
由于本工程樁長較短，初步考慮將荷載箱放在底部，并且應驗算：1.樁自重與樁測阻力之和是否足夠、往上頂樁時樁是否會“浮”，如果會，要不要采取樁頂配重等措施；2.樁底地基是否會因應力過大而被剪切破壞。
對于上述第一點：從以上數據可以看出,樁的樁側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“浮”，樁頂勿須采取措施。對于上述第二點，以公式驗算：f=fk+nbr(b-3)+ndro(d-0.5)
fk—底面土層承載力標準值
nb、nd—基礎寬度和埋深的承載力修正系數
bd—基礎寬度、深度
r—基底下土重度
r0—基底上底平均重度
也可直接查樁基規范得到樁底持力層相關數據，經公式驗算和查樁基規范均能滿足。
2.樁試驗時間的確定及加載方案
通常，樁身強度達到設計要求的前提下，成樁到開始試樁的時間：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后進行樁試驗。
所有試驗設備安裝完后，進行一次系統檢測，方法是對樁施加一較小的荷載進行預壓，目的是消除整個試驗系統和被測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，待位移計顯示讀數穩定后，并記錄初始讀數，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，本工程由于是檢驗性試驗，所以采用快速維持荷載法，即每隔一小時加一級荷載。
①加載分級：每級荷載按預估極限荷載的1/10-1/15進行加載，第一級按兩倍分級加載。②沉降觀測：每級加載后間隔5、10、15min各讀一次，以后每隔15min測讀一次，累計1h后每隔30min測讀一次。③相對穩定標準：在每級荷載的作用下，每小時的沉降量不超過0.1mm，并連續出現兩次。④加載終止條件：當出現下列情況之一時，即可終止加載：a、已達到極限加載值；b、某級荷載作用下，樁的沉降量為前一級荷載作用下沉降量的5倍；c、某級荷載作用下，樁的沉降量大于前一級荷載作用下的2倍，且經24h尚末達到相對穩定；d、累計上拔量超過100mm。⑤卸載與卸載位移觀測：每級卸載值為加載值的2倍。每級卸載后隔15min測讀一次殘余沉降，讀兩次后，隔30min再讀一次，即可卸下一級荷載，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曲線取曲線發生明顯陡變的起始點；緩變形Q-S曲線，上段樁極限側阻力取對應向上位移S上=40-60mm的荷載，下段樁取向下位移S下=40-60mm的對應荷載，或大直徑樁的S下=0.03-0.06D的對應荷載。
下段樁取s-lgt曲線線尾部出現明顯向下彎曲的前一級荷載，上段樁取s-lgt曲線尾部出現明顯向上彎曲的前一級荷載值。根據上述準則，可求得樁上、下段極限承載力實測值Qu上、Qu下。因荷載箱上部樁自重方向與樁側阻力方向一致，故應當扣除。上段樁的摩阻力與常規摩阻力方向相反，應修正，單樁豎向抗壓極限承載力Qu計算公式為：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為3402KN穩定時,本級沉降量為0.39mm，累計沉降量為2.32mm；加載至第十級為3780KN時本級沉降量為0.52mm，樁頂累計沉降量為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到設計要求，故終止加載。
從本次測試可以判定：在不擴孔的情況下，能滿足設計所要求的承載力。
參考文獻
[1]徐風云樁承載力自平衡法的可靠性之質疑公路2004年第7期
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