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桩基静载试验自平衡法
关键字：其它报告
作者：佚名&&&&范文来源：本站原创&&&&点击数：&&&&更新时间：
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1.1 工程概况
据现场勘察成果反映，该场地上部黄土具有湿陷性，属三级自重湿陷性黄土。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90）中要求，对Ⅲ级自重湿陷性场地，甲类建筑物应消除地基湿陷性或穿透全部湿陷性土层。采用常规的桩基形式，由于湿陷性造成的负摩阻力，要满足设计要求，势必要增加一定的桩长，给施工带来困难。经论……............
文章正文：
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xxxxx发电厂桩基静载试验&&&&（自平衡法）&&&&测试报告&&&&&&&&1、概述&&&&1.1&工程概况&&&&据现场勘察成果反映，该场地上部黄土具有湿陷性，属三级自重湿陷性黄土。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90）中要求，对Ⅲ级自重湿陷性场地，甲类建筑物应消除地基湿陷性或穿透全部湿陷性土层。采用常规的桩基形式，由于湿陷性造成的负摩阻力，要满足设计要求，势必要增加一定的桩长，给施工带来困难。经论证，认为在满足设计要求的前提下取得最佳效果和经济效益，首先应消除该场区的湿陷性。所以在地基处理试验中，采用天然与人工挖孔扩底灌注桩和先进行孔内深层强夯素土桩后再进行人工挖孔扩底灌注桩的组合桩型进行对比试验。根据国家规范和有关规定，受xxxx发电有限责任公司的委托,由东南大学对其中4根试桩采用自平衡法，结合桩身内力测试进行基桩静载荷试验。&&&&试桩的尺寸、编号及平面位置由勘测设计院和东南大学共同确定。&&&&单桩试验预估加载值为单桩设计承载力的两倍,工程试桩有关参数见表1-1。&&&&表1-1&&试桩参数一览表&&&&试桩编号 桩身直径（mm） 扩底直径（mm） 设计桩长（m） 持力层 预估加载值（kN） 荷载箱距桩端距离（m） 试验方法&&&&S7 m 细砂层 1.8 自平衡法、内力测试&&&&S8 m 细砂层 0×2 0,1.8 自平衡法、内力测试&&&&S12 1200 无扩底 20m 细砂层
自平衡法&&&&S13 1200 无扩底 20m 细砂层
自平衡法、内力测试&&&&&&&&1.2&地质条件&&&&1.2.1&&地形地貌&&&&厂址位于风陵渡以西1.0Km，地处三门峡盆地西北端，中条山为中高山区，相对高差一千余米，最高峰为雪花山，海拔1993.6m，最低处为黄河海拔302m。焦芦厂址地貌上属黄河II级阶地。&&&&区内河流除黄河外，均为季节性河沟。从中条山发育的数条沟涧，由东向西呈树枝排列。&&&&根据气象站资料，&厂址土壤最大冻结深度为0.31m。&&&&&&&&1.2.2&&地层&&&&测区老地层出露不全，主要有太古界（Ar）、震旦系（Z）、寒武系（∈）、奥陶系（O）、第三系（N）及第四系（Q）地层，分布不均，现由老到新分述如下：&&&&1）&太古界涑水杂岩（Ars），为一套遭受强烈变质作用及混合岩化作用的副变质片麻岩系，岩性以黑云母斜长片麻岩、片岩、石英岩和大理岩为主，仅在中条山区出露。总厚度1500m左右。&&&&2）上元古界震旦系(Z)，岩性主要为石英岩、石英状砂岩、灰绿色、紫红色砂页岩及灰白色硅质灰岩。分布于中条山区，出露厚度大于750m。&&&&3）古生界寒武系（∈），岩性主要为中厚层状白云岩、灰质白云岩、鲕状灰岩、泥质条带状灰岩及紫红色页岩，分布于中条山东部，出露厚度大于800m。&&&&4）古生界奥陶系（O），主要为青灰色中厚层状白云质灰岩，薄层状灰岩与泥质白云岩互层，分布于中条山东部，出露厚度大于60～80m。&&&&5）新生界地层结构复杂，厚度很大，据物探资料，在虞乡一带最大厚度m，各地质时代的地层，在不同地貌单元，岩性、岩相、成因类型均有较大差异：&&&&a）上新统（N2）&&&&岩性主要为深红色及棕红，紫红色粘土，含钙质结核和铁锰质薄膜，局部半胶结。中下部泥岩、中粗砂岩。出露厚度5～35m。&&&&b）下更新统（Q1）&&&&主要出露于黄土台地沟谷中及黄河沿岸的太安村至马头岩一带。属河湖相沉积地层。分上、下两段，与下伏地层（N）呈平行不整合接触。&&&&c）中更新统（Q2）&&&&该层出露较广，在沟谷中多能见到，成因多为洪、冲积相，与下伏地层（Q1）呈平行不整合接触。岩性多为褐色，红黄色粉质粘土，粉土互层夹棕红色密集的古土壤7～12层，一般厚0.5～2.5m，含钙质结核及结核层，一般厚0.3～0.5m，并夹砂砾石透镜体。底部多为中粗砂，砂砾石层。&&&&d）上更新统（Q3）&&&&&&&&该层分布广泛，成因较多。部分地段呈披盖式覆于中更新统或下更新统之上，中条山前一带，多为坡洪积物，岩性主要为黄白、褐黄，土黄色粉土，结构疏松，易碎，具有大孔隙。在黄河二、三阶地上系冲积物，为淡黄，浅褐色粉土，底部夹有粉细砂，中细砂层。厚度10～30m。&&&&e）全新统（Q4）&&&&&&&&该层分布于黄河一级阶地、河漫滩及较大的沟谷底部，以现代冲积的粉细砂为主，沟涧底部为砂砾石、卵石，砾卵石成分与上游基岩山区的岩性相同。厚5～10m。&&&&&&&&1.2.3&&工程地质条件&&&&厂址位置属灵宝盆地北部边缘，中条山南麓的黄河III级阶地上。厂区地势东北高西南低，厂址区地面标高366.2～371.3m。整个厂址区地形平坦开阔。&&&&根据已有资料，厂区第四系松散层厚度一般大于200ｍ。松散层以冲洪积沉积为主，岩性多为粉土、粉质粘土、砂、卵砾石等。&&&&根据厂区工程地质钻探、井探和原位测试（标贯、静力触探、波速测试）情况，将场地地基土43.5m深度范围内岩土层划分为3个大层4个亚层。各地基土层性质叙述如下：&&&&（1）层，黄土状粉土（Q4al+pl），棕褐～黄褐色，稍密，稍湿，发育虫孔及针状孔隙，见少量生物螺壳，上部植物根系发育，含有少量粉细砂，土质较均匀。压缩系数为0.81Mpa-1,为高压缩性土层，该层分布于整个场地，层底埋深2.5～7.3m，层底标高360.87～366.57m。由北向南缓倾。&&&&（2-1）层，黄土(粉土)(Q3al+pl)，棕黄～褐黄色，稍密，稍湿，发育虫孔及针状孔隙，见少量白色钙质条纹，个别地段含少量小姜石，含生物螺壳，土质较均匀。压缩系数为0.33Mpa-1,为中等压缩性土层，该层分布于整个场地，厚度一般为6.0～12.0m，层底埋深12.0～16.8m，层底标高350.78～357.71m。由北向南缓倾。&&&&（2-2）层，黄土（粉土）（Q3al+pl），灰黄～浅黄色，底部为棕黄色，中密，稍湿，发育虫孔及针状孔隙，含少量小姜石，见少量白色钙质菌丝，含生物螺壳，土质较均匀。压缩系数为0.22Mpa-1,为中等压缩性土层，该层分布于整个场地，厚度一般为9.4～15.0m，层底埋深23.8～28.6m，层底标高341.57～344.20m。&&&&（3）层，细砂(Q3al+pl)&，黄褐～桔黄～黄白色，密实，矿物成份主要为长石，其次为石英，颗粒均匀，局部地段可相变为中砂。局部地段夹薄层卵石及粉土透镜体，该层分布于整个场地，本次勘探未揭穿，最大揭露厚度为17.30m。其顶板埋深23.8～28.6m，层顶标高341.57～344.20m。&&&&本次勘测在勘探深度范围内未见地下水位，厂址的地下水位埋深大于50m，地下水对钢筋混凝土无腐蚀性。&&&&&&&&1.2.4&&地质构造&&&&从大地构造而言，本区位于山西陆台的最南端，属于祁吕贺兰山字型构造北东翼的一部分，同时受秦岭东西向构造的影响，其主要构造有：&&&&1）中条山隆起带：&&&&分布永济南部、芮城北部的基岩山区，其主要断裂有中条山山麓大断裂自闻喜后宫经夏县到永济韩阳一带，在永济县境内长达50km，走向北东东，为高角度正断层，断面倾角67°以上，北盘下降，南盘上升，断距近千米，现仍在活动。它对中条山隆起起着重要的控制作用。&&&&2）运城盆地沉降带：&&&&&&&&沉降带贯穿整个运城盆地，呈北东南西向展布，北西侧沉降小，南东侧沉降大，为一向斜构造。沉降中心在永济虞乡一带，据地质部第三石油普查大队在永济石桥钻探，孔深1168.5m，新生界堆积尚未揭穿。&&&&3）灵宝断陷盆地：&&&&分布于中条山隆起山地南侧，根据地貌、岩性、地层又划分为北部芮城凸起区和南部的潼关凹陷区，地貌上表现为坡度较大向南倾的黄土台源区，地表出露的地层主要为上更新统至下更新统的湖积和冲洪积黄土，由于受到较强的剥蚀，形成了密集平行分布的南北向侵蚀冲沟，深达几十米。黄河谷地垂直下降，形成了掩埋阶地。&&&&与拟选厂址有关的构造形迹主要有：&&&&(1)华山山前断裂：该断裂西起陕西蓝田经华县向东止于河南灵宝山前，全长170Km，东段走向近EW，西段走向NE，为灵宝断陷盆地西南边界，为全新世活动断裂。&&&&(2)朝邑断裂：该断裂展布于近场西部，呈隐伏状态，走向NE，倾向NW，长10Km，属正断层，断层主要错断晚更新世以前的地层，晚更新世以来趋于稳定。&&&&(3)渭河断裂：渭河断裂西起宝鸡西，经武功、咸阳、渭南、华县，至潼关北黄河边逐渐消失，总体走向NEE，长约350Km，宽达2～10&Km，该断裂为一条隐伏的高角度正倾滑活动断裂，历史地震活动明显，几乎集中了渭河盆地历史强震的三分之一，为全新世活动断裂。&&&&(4)口镇―关山断裂：口镇―关山断裂，西起口镇西，向东经鲁桥、阎良、关山固市过黄河进入山西境内，总体走向EW，倾向S，倾角50―70°长约100Km，该断裂在卫星影像上呈明显的线性特征，口镇以东被第四系覆盖成为隐伏断裂，新生代以来垂直运动幅度在2000m以上，为全新世活动断裂。&&&&&&&&1.2.5&&黄土湿陷性评价&&&&通过勘探和试验可知，焦芦厂址勘测场地（1）层黄土状粉土和（2-1）层黄土（粉土）及（2-2）层黄土（粉土）具有湿陷性，自重湿陷系数0.015-0.097，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90），计算自重湿陷量Δzs=&β0δZSihi,&其中β0取0.7。&&&&根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90）,建筑物的基础埋深按1.5m考虑，其基底下各层土的总湿陷量Δs=&βδSihi,其中β基底下5&m深度内取1.5，基底下5m深度以下按β0取0.7。考虑到2×600MW机组基地压力较大，本次室内土工试验测定湿陷系数的压力采用100KPa～300Kpa，湿陷系数0.015～0.171，总湿陷量43.94～162.91cm。该湿陷性土层厚23.8～28.6m，湿陷起始压力19.3～386.0KPa。根据土分析结果，湿陷系数及湿陷厚度，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90），计算自重湿陷量及总湿陷量结果见表4.1.1-1。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&厂址黄土湿陷性计算表&&&&表4.1.1-1。&&&&孔号 自重湿陷量（cm） 200Kpa总湿陷量（cm） 300Kpa总湿陷量（cm） 计算湿陷性黄土厚度（m） 湿陷性黄土层底标高（m） 湿陷等级&&&&F2 53.23 43.94 52.82 27.8 342.72 III级自重&&&&F3 32.97 91.33 116.25 20.5 III级自重&&&&F5 78.04 126.05 162.91 27.0 342.07 IV级自重&&&&F7 62.60 55.73 60.90 25.6 342.73 IV级自重&&&&F9 47.53 83.60 107.60 20.0 IV级自重&&&&F16 44.98 52.92 55.78 24.0 342.21 III级自重&&&&&&&&由上表可以看出，厂址勘测场地为III～IV级自重湿陷性黄土场地。&&&&根据已有资料，勘测场地内（1）层黄土状粉土、（2-1）层黄土（粉土）和（2-2）层黄土（粉土）具有湿陷性，为III～IV级自重湿陷性黄土，湿陷性黄土厚度23.8～28.6m，勘测场地为III～IV级自重湿陷性黄土场地。&&&&2、试桩目的和试验依据&&&&2.1&试桩目的&&&&根据大唐运城发电厂建设方的要求以及有关会议精神，本次试验以确保试验质量为原则，尽量减少试验量，并采用新技术，以节省投资和缩短工期。通过本次试验工作达到以下目的：&&&&&1） 选择经济、合理的地基处理方式。&&&&2） 通过试验获得地基处理设计的技术和经济分析资料，明确地基施工中的技术问题，为地基优化设计和施工提供依据。&&&&3） 为设计提供施工阶段所必需的设计参数。&&&&4） 提供单桩极限承载力、桩身轴向应力、分层土侧摩阻力、极限端阻力、荷载与沉降变形关系等。&&&&5） 天然土静载荷试验采用单桩浸水试验，测定湿陷性黄土的负摩阻力。&&&&&&&&2.2&试验依据 &&&&1)《建筑地基基础设计规范》（GBJ）；&&&&2)《建筑基桩检测技术规程》，（JGJ106-2003）；&&&&3)《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）；&&&&4)《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）；&&&&5)《工程地质勘察报告》和设计院试桩图；&&&&6）《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90）。&&&&3&施工情况&&&&3.1&基桩施工要点&&&&试桩严格按设计图纸施工。同时，由于自平衡测桩法的需要，做到以下几点：&&&&1）试桩成孔后，垂直度用可靠的检测设备检测；&&&&2）地面上绑扎和焊接钢筋笼。由施工单位负责，测试单位配合，位移棒与钢筋笼绑扎成整体，确保护管不渗泥浆；&&&&3)吊车将测试设备与钢筋笼放入桩底；&&&&4）埋荷载箱前检查桩径，桩长（包括荷载箱），油管及钢管长度，钢管距离；&&&&5）埋完荷载箱，保护油管及钢管封头，以防杂物漏入；&&&&天然土静载荷试验采用单桩浸水试验，试验过程中注意渗水孔的设置、浅标点的埋设、机械深标点的埋设等。&&&&&&&&3.2&施工情况&&&&本次四根桩施工情况正常。&&&&S7试桩&&&&桩径1000mm，扩底径1400mm,扩底高1800mm，桩顶标高360.00m&，桩底标高340.00m，荷载箱标高341.80m。成桩日期日。&&&&S8试桩&&&&桩径1000mm，扩底径1800mm，扩底高1800mm，桩顶标高&360.00m，桩底标高&340.00m，上荷载箱标高341.80m，下荷载箱标高340.00m。成桩日期日。&&&&S12试桩&&&&桩径1200mm，桩顶标高&360.00m，桩底标高340.00m，荷载箱标高340.00m。成桩日期日。&&&&S13试桩&&&&桩径1200mm，桩顶标高&360.00m，桩底标高340.00m，荷载箱标高340.00m。成桩日期日。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&4、自平衡试验方法&&&&4.1&试验原理&&&&(1) 测试原理：自平衡试桩法是接近于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法，其加载设备采用东南大学土木工程学院研制的专利产品――荷载箱,它与钢筋笼连接后安装在桩身，并将高压油管和位移棒一起引到地面。试验时，从桩顶用高压油泵通过高压油管对荷载箱内腔施加压力，箱顶与箱底被推开，产生向上与向下的推力，从而调动桩周土的侧阻力与桩端土的端阻力，直至破坏。将桩周土的侧阻力与桩端土的端阻力迭加，即得到桩的抗压极限承载力。&&&&(2) 轴向应力测试：基桩自平衡试验开始后，荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向往上、往下传递。假设基桩受荷后，桩身结构完好（无破损，混凝土无离析、断裂现象），则在各级荷载作用下混凝土产生的应变量等于钢筋产生的应变量，通过量测预先埋置在桩体内的钢筋计，可以实测到各钢筋应力计在每级荷载作用下所得的应力―应变关系，可以推出相应桩截面的应力―应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求的。由此便可求得在各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力值及轴力、摩阻力随荷载和深度变化的传递规律。&&&&(3) 试验仪器及设备：基桩自平衡试验采用的设备有：荷载箱(经江苏省建科院中心试验室标定，标定记录见附件)、电动油泵、电子百分表(由江苏省计量测试研究标定)数据采集仪等。轴向应力测试采用的仪器设备有：钢筋应力计和频率接收仪。&&&&&&&&4.2&测试系统&&&&加载采用荷载箱，通过高压油泵输油加载（图4-1）；试桩的位移量测采用电子百分表。&&&&试桩S7的荷载箱设置于距桩端1.8m处；&&&&试桩S8设双荷载箱，上荷载箱设置桩身于距桩端1.8m处；下荷载箱设置于桩端处；&&&&试桩S12的荷载箱设置于桩端处。&&&&试桩S13的荷载箱设置于桩端处。&&&&荷载箱加载时，每根桩架设4只表，两只测荷载箱向下位移，两只测荷载箱向上位移。&&&&双荷载箱加载时，每根桩架设6只表，两只测下荷载箱的向下位移，两只测上荷载箱的向上位移，另外两只测上荷载箱的向下位移。&&&&经应变仪与电脑相联，由电脑控制量测并在电脑屏幕上实时显示（Q―S）曲线和（S―lgT）曲线和（S―lgQ）曲线。&&&&&&&&4.3&测试规程&&&&加载采用慢速维持荷载法，测试按中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）和《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）“试桩试验办法”和江苏省地方标准《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）进行，即：&&&&（1）成桩至试验间隙时间：在桩身强度达到设计要求并不应少于15天。&&&&（2）荷载分级：由于试桩吨位大，故专家们建议每级加载为极限承载力的1/10，第一级按两倍荷载分级加载，卸载仍分5级进行。&&&&（3）位移观测：每级加载后在第1h内分别于5、10、15、30、45、60min&各测读一次，以后每隔30min测读一次。电子位移传感器连接到电脑，直接由电脑控制测读，在电脑屏幕上显示Q-S、S-lgt、S-lgQ曲线。&&&&（4）稳定标准：每级加载下沉量，在下列时间内如不大于0.1mm时即可认为稳定：&&&&1）桩端下为巨粒土、砂类土、坚硬粘质土，最后30min。&&&&2）桩端下为半坚硬和细粒土，最后1h。&&&&（5）终止加载条件&&&&1）位移量大于或等于40mm，本级荷载的位移量大于或等于前一级荷载的位移量的5倍时，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载。&&&&2）位移量大于或等于40mm，桩的位移量大于前一级荷载作用下位移量的2倍，且本级荷载加上后24h未达稳定，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载。&&&&3）总下沉量小于40mm，但荷载以大于或等于设计荷载×设计规定的安全系数，加载即可终止。取此时的荷载为极限荷载。&&&&（6）卸载及测试&&&&1）卸载应分级进行，每级卸载量为2个加载级的荷载值，逐级等量卸载。&&&&2）卸载时，每级荷载维持1h，按15、30、60min测读位移量后，即可卸下一级荷载。卸载到零后，至少在1.5h内每15min观测一次，开始30min内，每15min观测一次。&&&&（7）单桩竖向抗压极限承载力判断标准&&&&1）《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）&&&&根据实测荷载箱上、下位移计算承载力公式为：&&&&&Qu=&+Q&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（1）&&&&Qu:单桩竖向抗压极限承载力；&&&&Q&:荷载箱上部桩的实测极限值，按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）“试桩试验办法”确定；&&&&Q&:荷载箱下部桩的实测极限值，按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）“试桩试验办法”确定；&&&&W:荷载箱上部桩自重；&&&&g:荷载箱上部桩侧阻力修正系数,&对于粘性土、粉土g=0.8，对于砂土g=0.7。&&&&该判断方法适用于测出上、下段桩的极限承载力的情况。&&&&2）等效转换曲线&&&&如图4-2所示，将自平衡法获得的向上、向下两条Q－S曲线通过转换等效为相应的传统静载方法获得的一条Q－S曲线（等效转换曲线），根据等效转换曲线进行判断。等效转换曲线分为两类，为陡变型和缓变型曲线，如图4-3所示。&&&&陡变型曲线&&&&取陡变的前一级荷载为承载力极限值Qu；&&&&缓变型曲线&&&&取最后一级对应的荷载为承载力极限值Qu。&&&&该判断方法适用于桩身预埋应力测试设备进行测试的桩，根据每层土体摩阻力－应变的本构关系推导极限承载力，其结果比较准确。&&&&鉴于本工程的重要性，应以等效转换曲线取值为准。&&&&&&&&&&&&&&&&5、自平衡测试结果与分析&&&&5.1&测试情况&&&&5.1.1试桩S7&&&&桩径1000mm，扩底径1400mm,桩顶标高360.00m，桩底标高340.00m，荷载箱底标高341.80m。成桩日期日。&&&&预估加载值2×10000kN，每级加载为极限承载力的1/10，第一级按两倍荷载分级加载，每级加载值见表5-1。&&&&考虑到侧摩阻力比较小，在其充分发挥时，桩端阻力还未完全发挥，所以利用临近的锚桩在桩顶施加反力。当加至第6级荷载（2×6000kN）时，作为反力的千斤顶压力开始上升至5Mpa(350KN)。故判断，荷载箱上部桩侧摩阻力约为（6000KN-350KN=5650KN）。继续加载至第11级荷载（2×11000kN），向下位移超过40mm，位移也难以稳定住，故加载终止，开始卸载。&&&&由现场测试数据给得的Q～S曲线和S～lgt曲线，根据有关规范：&&&&荷载箱上部桩的极限承载力取5650kN；&&&&荷载箱下部桩的极限承载力取第10级加载值10000kN。&&&&测试数据及曲线详见附图集二。&&&&&&&&表5-1　试桩预估加载值分级表&&&&试桩编号加载级数 S7 S8 S12 S13&&&&1 200 60 40 100 100&&&&2 300 90 60 150 150&&&&3 400 120 80 200 200&&&&4 500 150 100 250 250&&&&5 600 180 120 300 300&&&&6 700 210 140 350 350&&&&7 800 240 160 400 400&&&&8 900 270 180 450 450&&&&9
500 500&&&&10
550 550&&&&11 360 240 600 600&&&&12 390 260 650 650&&&&13 420 280 700 700&&&&14 300 &&&&&&&&5.1.2试桩S8&&&&桩径1000mm，桩顶标高360.00m，桩底标高340.00m，上荷载箱底标高341.80m，下荷载箱底标高340.00m。成桩日期日。下荷载箱预估加载值2×2000kN，每级加载为极限承载力的1/10，第一级按两倍荷载分级加载，每级加载值见表5-1。上荷载箱预估加载值2×3000kN，每级加载为极限承载力的1/10，第一级按两倍荷载分级加载，每级加载值见表5-1。&&&&由现场测试数据给得的Q～S曲线和S～lgt曲线，根据有关规范：&&&&上荷载箱上部桩的极限承载力取第14级加载值4200kN；下部桩的极限承载力取第14级加载值4200KN；&&&&下荷载箱下部桩的极限承载力取第15级加载值3000kN。&&&&测试数据及曲线详见附图集二。&&&&&&&&5.1.3试桩&S12&&&&桩径1200mm，桩顶标高360.00m，桩底标高340.00m，荷载箱底标高340.00m。成桩日期日。&&&&预估加载值2×5000kN，每级加载为极限承载力的1/10，第一级按两倍荷载分级加载，每级加载值见表5-1。&&&&考虑到侧摩阻力比较小，在其充分发挥时，桩端阻力还未完全发挥，所以利用临近的锚桩在桩顶施加反力。当加至第九级荷载（2×4500KN）时，作为反力的千斤顶压力开始上升至4Mpa(280&KN)。故判断，荷载箱上部桩侧摩阻力约为（4500KN-280KN=4220KN）。&&&&由现场测试数据给得的Q～S曲线和S～lgt曲线，根据有关规范：&&&&&荷载箱上部桩的极限承载力取4220KN；&&&&荷载箱下部桩的极限承载力取第12级加载值6000kN。&&&&测试数据及曲线详见附图集二。&&&&&&&&5.1.4试桩&S13&&&&桩径1200mm，桩顶标高360.00m，桩底标高340.00m，荷载箱底标高340.00m。成桩日期日。&&&&预估加载值2×5000kN，每级加载为极限承载力的1/10，第一级按两倍荷载分级加载，每级加载值见表5-1。&&&&考虑到侧摩阻力比较小，在其充分发挥时，桩端阻力还未完全发挥，所以利用临近的锚桩在桩顶施加反力。当加至第九级荷载（2×4500KN）时，作为反力的千斤顶压力开始上升至4Mpa(280KN)。故判断，荷载箱上部桩侧摩阻力约为（4500KN-280KN=4220KN）。&&&&由现场测试数据给得的Q～S曲线和S～lgt曲线，根据有关规范：&&&&荷载箱上部桩的极限承载力取4220kN；&&&&荷载箱下部桩的极限承载力取第11级加载值5500kN。&&&&测试数据及曲线详见附图集二。&&&&&&&&5.1.5各试桩桩型尺寸布置如下图：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&5.1.6测试结果&&&&各桩有关测试情况、测试结果见表5-2、表5-3：&&&&&&&&试桩编号 S7 S8&（上） S8（下） S12 S13&&&&预定加载值(kN) 2×00 2×00 2×5000&&&&最终加载值(kN) 2×00 2×00 2×7000&&&&荷载箱处向上位移(mm) 10.51 7.24 0 23.38 4.14&&&&向上残余位移(mm) 3.35 3.65 0 8.04 1.02&&&&上部桩土体系弹性变形(mm) 7.16 3.59 0 15.34 3.12&&&&荷载箱处向下位移(mm) 39.85 11.64 42.62 36.13 40.58&&&&向下残余位移(mm) 27.48 4.97 32.70 21.48 30.23&&&&下部桩土体系弹性变形(mm) 12.37 6.67 9.92 14.65 10.35&&&&表5-2&&试桩实测位移结果&&&&&&&&注：表中S8（上）是指试桩S8的上荷载箱；S8（下）是指试桩S8的下荷载箱&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&表5-3&　试桩自平衡静载荷试验成果分析表&&&&&&&&试桩编号 S7& S8 S12 S13&&&&桩身直径(mm) 00 1200&&&&扩底直径(mm)
无扩底 无扩底&&&&桩长(m) 20 20 20 20&&&&荷载箱底板直径(mm) 0 1100&&&&荷载箱位置 距桩端1.8m处 距桩端1.8米处(上)桩端(下) 桩端 桩端&&&&荷载箱上部桩段长度(m) 18.2 18.2 20 20&&&&荷载箱上部桩自重(kN) 214 214 339 339&&&&荷载箱上部桩的实测极限承载力Qu上(kN) 96)1 &&&&&荷载箱下部桩的实测极限承载力Qu下(kN)
&&&&桩周平均侧阻力qs(kpa) 98.81 94.37 55.97 55.97&&&&极限端阻力qp(kpa) 14 5787&&&&桩端极限承载力(kN)
&&&&荷载箱上部桩侧摩阻力修正系数γ 0.8 0.8 0.8 0.8&&&&单桩竖向抗压极限承载力Qu&(kN) &(.8+ &(.8+ &()/0.8+ &()/0.8+&&&&qpk(kpa) 15 6431&&&&分别换算成扩底2.2m、2.4m桩端极限承载力(kN) m) m) m) m)&&&&分别换算成扩底2.2m、2.4m单桩极限承载力(kN) m) m) m) m)&&&&&&&&注1：在试桩S8上荷载箱加载过程中，荷载箱只加载到4200kN，未达极限值，所以由该试桩上荷载箱Q～S曲线近似推出极限值Qu上为5396kN。&&&&2：各试桩QU上及QU下的相关取值如前所述并参照附录图集二。&&&&3：单桩竖向抗压极限承载力Qu的计算：&&&&&Qu=&+Q&&&&&&&&&&&&&（1）&&&&&&（荷载箱位于桩身）&&&&&Qu=&&+qpk?Ap?&&&&（2）&&&&（荷载箱位于桩底）&&&&qpk=&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（3）&&&&&=(0.8/d)1/3&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（4）&&&&&=(0.8/D)1/3&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（5）&&&&d：荷载箱底板直径；D：桩底直径（含扩大头）。&&&&对于扩大头上部和桩底均设荷载箱的情况，Qu仍可按式（2）确定，QU上取扩大头上部荷载箱向上实测极限值。&&&&&&&&各试桩向下位移达2cm左右时，换算得出的单桩承载力及桩端阻力如下&：&&&&S7试桩：向下位移达26.19mm，换算得该试桩的桩端阻力为7872KN，单桩承载力为13054KN；&&&&S8试桩：向下位移达26.19mm，换算得该试桩的桩端承载力为8656KN，单桩承载力为11960KN；&&&&S12试桩：向下位移达21.71mm，换算得该试桩的桩端承载力为6176KN，单桩承载力为9125KN；&&&&S13试桩：向下位移达21.71mm，换算得该试桩的桩端承载力为5267KN,单桩承载力为8231KN；&&&&各试桩分别扩底后，达上述位移时，换算得出的单桩承载力及桩端阻力如下&：&&&&S7试桩（按扩底2.2m）：向下位移达26.19mm，换算得该试桩的桩端阻力为11569KN，单桩承载力为18364KN；&&&&S8试桩(按扩底2.2m):向下位移达26.19mm，换算得该试桩的桩端承载力为9255KN，单桩承载力为15733KN；&&&&S12试桩（按扩底2.4m）：向下位移达21.71mm，换算得该试桩的桩端承载力为15171KN，单桩承载力为20025KN；&&&&S13试桩（按扩底2.4m）：向下位移达21.71mm，换算得该试桩的桩端承载力为12389KN,单桩承载力为17240KN；&&&&&&&&5.2&&基桩轴向力测试及相关指标的计算方法&&&&钢筋应力计主要依据试桩区范围内的地基土组成特点和试桩技术要求进行竖向布置的。&&&&钢筋应力计在出厂前已作了室内率定，并作了编号与记录，在焊接前后与浇注前后均进行了量测；钢筋应力计的观测与试桩位移同步进行，观测间隔为每级加载前10分钟。&&&&相关指标包括轴力、摩阻力及各截面的位移计算方法如下。&&&&&&&&5.2.1&轴力计算&&&&钢筋计的应变量可由其相应的压应力&求得，其计算公式为：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（3）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（4）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（5）&&&&式中：&&&&&&&&――钢筋应力计在某级荷载作用下的应变量；&&&&&&&&――钢筋应力计在某级荷载作用下压应力值（kN/m2）；&&&&&&&&――钢筋的弹性模量（kN/m2）；&&&&&&&&――钢筋应力计在某级荷载作用下所受的压力（kN）；&&&&&&&&――钢筋应力计系数（kN/Hz2）；&&&&&&&&――钢筋应力计埋设后加载前的量测值（Hz）；&&&&&&&&――钢筋应力计在某级荷载作用下的量测值（Hz）；&&&&&&&&――主筋截面积（m2）。&&&&在同级荷载作用下，试桩内混凝土所产生的应变量等于钢筋所产生的应变量，相应桩截面微单元内的应变量即为钢筋的应变量，其计算公式如下：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（6）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（7）&&&&式中：&&&&&&&&――某级荷载作用下桩身截面微单元产生的应变量；&&&&&&&&――某级荷载作用下桩身截面微单元产生的应力值（kN/m2）；&&&&&&&&――桩截面面积（m2）；&&&&&&&&――某级荷载作用下桩身某截面的轴向力（kN）；&&&&&&&&――桩混凝土弹性模量（kN/m2）。&&&&由式（3）、（4）、（5）、（6）、（7）可得：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（8）&&&&&&从公式（8）中可以看出，每级荷载作用下，截面桩身轴向力PZ与该截面钢筋应力计所受压力Qsi存在正比关系。在建立试桩标定截面处的QZ～Qsi相关方程后，各量测截面的桩身轴向力QZ值便可由相应的相关方程求得。&&&&&&&&5.2.2&摩阻力计算&&&&各土层桩侧摩阻力qs可根据下式求得：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（9）&&&&式中：&&qs――桩侧各土层的摩阻力（kN/m2）；&&&&ΔQZ――桩身量测截面之间的轴向力QZ之差值（kN）；&&&&ΔF――桩身量测截面之间桩段的侧表面积（m2）。&&&&&&&&5.2.3&截面位移计算&&&&为了解桩侧土摩阻力qs随桩身沉降S的变化规律。即求得桩侧实测的传递函数qs―S&关系，需确定各计算深度处桩身位移Si值，方法如下：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（10）&&&&式中：&&&&&――第i计算截面处的沉降量（mm）；&&&&&――i+1计算截面处的沉降量（mm）；&&&&&――第i+1截面到第i截面间桩身的弹性压缩量（mm），按下式计算：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（11）&&&&&――第i截面桩身轴向力（kN）；&&&&&――第i+1截面至第i截面处桩段长度（m）；&&&&&――桩身换算截面面积：&。&&&&式中，d――试桩直径（mm）；n――主钢筋根数；&――单根主筋面积。&&&&&&&&各试桩计算结果及图表见附图集。&&&&&&&&5.3&&转换方法&&&&竖向受压桩（图5-2（a）），桩顶受轴向荷载Q，桩顶荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力共同承担。传统的抗拔桩则有图（5-2（c））所示的受力机理，即桩顶拉拔力仅由负摩阻力与桩自重平衡。而自平衡桩(图5-2(b))，由一对自平衡荷载（&&&&Q上=Q下）施加于自平衡点的下段桩顶和上段桩底，其荷载传递分上、下段桩分析。下段桩，由于荷载箱通常靠近桩端，桩身较短，桩顶荷载由桩端阻力和小部分的桩侧阻力提供；而上段桩桩底的托力由桩侧负摩阻力与桩自重来平衡。虽类似于抗拔桩，但应注意的是由于上托力作用点在上段桩桩底，其桩侧负摩阻力的分布是很不相同的，在极限状态下的负摩阻力要大些。&&&&如果以自平衡桩的平衡点作分界，将下段桩视为端承桩，则由自平衡承载力等效为静载受压桩（以下简称受压桩）承载力的转换问题，可简化成仅将自平衡的上段桩侧负摩阻力转换为相同条件下受压桩的正摩阻力问题，对此，定义为简化转换法。&&&&设传统静载受压桩的承载力Q为总摩阻力Qs与总端阻力Qp之和，即&&&&Q=Qs+Qp&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(1)&&&&&&&&（a）受压桩&&&&&&&&&&（b）自平衡桩&&&&&&&&（c）抗拔桩&&&&&&&&图5-2荷载传递机理&&&&&&&&&&&&经转换后的自平衡桩承载力亦为Q，Q为等效的上、下段桩承载力之和，上、段等效的承载力应考虑修正系数&，则有&&&&Q=&+Q下&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（2）&&&&式中，Q上、Q下―分别为平衡点处向上及向下的荷载；&&&&&―系数，对于粘土、粉土，&=0.8；对于砂土，&=0.7；&&&&W―上段桩的自重。&&&&上述转换原理已解决了承载力的转换问题，如何将自平衡法得出的向上、向下两条Q～S曲线转换成同条件下受压桩的一条Q～S曲线，尚应符合下述假定：&&&&（1） 等效的受压桩也分为上、下段桩，分界截面即为自平衡桩的平衡点截面，侧摩阻力用平均值qsm表示，下段桩Q下=&oAp&。&&&&（2） 自平衡法的下段桩与等效受压桩下段的位移相等。&&&&（3） 受压桩上段的桩身压缩量&S为桩端及桩侧荷载两部分引起的弹性压缩变形之和，即：&&&&&S=&S1+&S2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（3）&&&&式中，&S1―受压桩在桩端Q下作用下产生的弹性压缩变形量；&&&&&S2―受压桩上段在桩侧摩阻力作用下产生的弹性压缩变形量。&&&&由于在受压过程中桩身的侧阻力先发挥，所以在转换曲线中，分两段来进行转换。首先，在上段桩身侧阻力完全发挥之前，根据Q上～S上上曲线，求出相应的Q、S值，具体过程如下：&&&&&S=&S1+&S2=&&&&&式中，L为上段桩长度，Ep为桩弹性模量，Ap为桩身截面面积。&&&&至此，可以将自平衡法测得的向上、向下两条Q～S曲线转换为受压桩的一条等效桩顶Q～S曲线。此时，受压桩桩顶等效荷载即为：&&&&Q=&+Q下&&&&与等效桩顶荷载Q对应的桩顶位移为S，则有：&&&&S=S上+&S&&&&在式中，Q上、S上可由Q上～S上曲线直接测定，W、&S可通过计算求得。有关Q下的取值如下：&&&&对自平衡法而言，每一加载等级上荷载箱产生的向上、向下的力是相等的，但所产生的位移量是不相等的。因此，Q下应该是对应于自平衡法Q下～S下中，下段桩位移绝对值等于S上时的下段桩荷载，亦即在自平衡法向下的Q下～S下曲线上使S下=S上时所对应的荷载。&&&&当上段桩身侧阻力发挥至极限时Q上不变，再根据相应的Q下～S下曲线测定Q下和S下，由下述公式求出等效荷载Q和对应的桩顶位移S：&&&&Q=&+Q下&&&&S=S下+&S&&&&&S=&S1+&S2=&&&&&由此得到传统的静载荷试验的一系列点（Qi，Si），i=1,2,……n，从而得到等效的桩顶荷载、位移曲线。&&&&&&&&6、结论&&&&6.1　极限承载力&&&&根据等效转换法计算结果,得出试桩分别扩底2.2m、2.4m的极限承载力如下：&&&&试桩S7(扩底2.2m)极限承载力＞28025kN；&&&&试桩S8（扩底2.2m）极限承载力＞22675kN；&&&&试桩S12（扩底2.4m）极限承载力＞26843kN；&&&&试桩S13（扩底2.4m）极限承载力＞25012kN。&&&&各试桩等效转换曲线见附图集一。&&&&&&&&6.2 各岩土层摩阻力&&&&&&&&表6-1&&试桩S7各岩土层摩阻力实测最大值&&&&土层名 标高 摩阻力实测最大值(kPa)&&&&黄土(粉土) 360m~358.6m 17.66&&&&黄土(粉土) 358.6m~354m 39.18&&&&黄土(粉土) 354m~349.7m 75.56&&&&黄土(粉土) 349.7m~347.7m 88.59&&&&黄土(粉土) 347.7m~345.7m 92.08&&&&细砂 345.7m～343.7m 93.25&&&&细砂 343.7m~341.8m 146.76&&&&&&&&&&&&表6-2&&试桩S8各岩土层摩阻力实测最大值&&&&土层名 标高 摩阻力实测最大值(kPa)&&&&黄土(粉土) 360m~358.6m 25.77&&&&黄土(粉土) 358.6m~356.5m 34.17&&&&黄土(粉土) 356.5m~351.7m 54.08&&&&黄土(粉土) 351.7m~349.7m 99.92&&&&黄土(粉土) 349.7m~347.7m 54.06&&&&黄土(粉土) 347.7m~345.7m 76.92&&&&细砂 345.7m～343.7m 98.32&&&&细砂 343.7m~341.8m 184.45&&&&&&&&6.3　桩端承载力&&&&四根试桩的桩端阻力－位移曲线见附图集一。&&&&&&&&表6-3　桩端极限承载力&&&&桩号 S7试桩 S8试桩 S12试桩 S13试桩&&&&桩端极限承载力(kN)
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