自平衡法测试桩基承载能力在工程中的应用

刘 锐 燕 珊

(1.东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040； 2.黑龙江大学信息管理学院，黑龙江 哈尔滨 150081)

自平衡法测试桩基承载能力在工程中的应用

刘 锐1燕 珊2

(1.东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040； 2.黑龙江大学信息管理学院，黑龙江 哈尔滨 150081)

以某小区的三根试桩为背景，针对工程桩基试验方法，对自平衡在实际工程中的应用进行了介绍，由于三根试桩的地质几乎相同，那么试桩在试验时所激发的侧摩阻力和端阻力也几乎相同，因而通过自平衡方法实测得到的桩基极限承载能力也几乎相同，以此初步证明了自平衡法测试桩基承载能力的可靠性。

自平衡法，侧摩阻力，端阻力，承载能力

0 引言

随着经济的不断发展，现代的建筑物越来越趋于庞大，因此需要地基的承载能力也越来越高，因此对桩基的承载能力的检测方法也尤为重要，自平衡法应运而生，自平衡法既能方便地测试出桩基的承载能力而且适合比较大吨位的桩基检测，还有自平衡法对现场条件要求不高，试验成本相对较低，所以自平衡法在实际工程中的具体应用及其可靠性具有重要的理论与实际意义[1]。

1 小区工程背景、试桩测试方法介绍及其原理

1.1 工程背景

本文以某小区的三根桩基为依托，试验方法采用自平衡法进行试验检测，三根试桩为钻孔灌注桩，三根试桩桩径均为0.8 m，试桩采用C30混凝土，设计要求单桩承载力为4 400 kN，试验要求的最大试验荷载为8 800 kN，三根试桩所处的具体地质见表1。

1.2 测试方法介绍及其原理

本次试桩方法采用自平衡法，首先由1960年以色列的公司开创，自平衡法在国内首先由东南大学在1996年开始进行实用性应用,其原理是把一种特制的加载装置焊接在钢筋笼的特定位置并与钢筋笼一起埋入桩位，位置确定则由试桩试验前针对不同目的而定，将荷载箱的油管以及其他测试装置从桩内部引到地面以方便进行试验，然后灌注混凝土成桩。加压装置在地面通过油管向荷载箱施加压力从而达到加载目的，荷载箱此时产生一对上下相反方向的力，并传递给试桩。由于桩体本身成为一个反力系统，所以会得到两组静载试验的数据。通过对加载值与相应参数之间的关系进行计算、分析不仅可以获得桩基承载力，而且可以获得不同土层的桩的侧阻、桩端的承载力及侧阻系数等一系列数据，从而通过实测的数据对工程实际所需进行验证。

表1 地质参数表 kPa

2 试验装置及试验方法

自平衡法试验装置便于对大吨位的桩基进行检测，与传统试桩相比，既经济又便于操作，对现场试验环境要求低，大大缩短试验的准备时间及人力、物力。

2.1 试验装置

1)加载系统。

包括用于加压的油泵、特制的荷载箱以及满足压强要求的加压油管。

2)测试装置。

主要采集数据包括：油压(针对不同油压可得到不同加载值)，在不同荷载下桩体向上的位移、桩体向下的位移、桩顶整体位移等，其相应的测试装置示意图见图1。

2.2 试验方法

试验加/卸载方法。

根据规范以及相关设计要求，该小区采用自平衡法，采用慢速载荷维持法对试桩进行加载。

1)加载：该小区试桩试验共分为9级加载，每一级加载量为预估承载力的1/10，具体分级见表2。

表2 加载及卸载分级表

2)卸载：该小区试桩试验卸载共分为5级，每一级卸载的量为加载一个级的2倍。

3)加载时的数据记录：每当加载一级荷载后在第一个小时内观察第5 min,15 min,30 min,45 min,60 min对应的位移量，以后每隔0.5 h观察一次，以判断桩基是否达到稳定状态。位移相对稳定标准为每1 h内的位移量不超过0.1 mm，并连续出现两次。

4)卸载时的数据记录：每一级荷载应维持1 h，在第15 min,30 min,60 min记录位移量后，可进行下一级卸载。当卸载至零后，应记录残余位移量，维持时间为3 h，测读时间为第15 min,30 min，以后每隔0.5 h测一次。

3 试验数据的处理与分析

3.1 试验数据的处理方法

针对此小区的自平衡试桩试验得到的最重要数据就是单桩竖向抗压极限承载力，单桩竖向抗压极限承载力的确定方法如下：通过实际测试得到上段、下段桩体的承载力，按照相关自平衡技术规程中的承载力计算公式得到单桩竖向抗压极限承载力：

(1)

其中，QU为单桩竖向极限承载力，kN；QU上为荷载箱上段桩相应加载极限值，kN；QU下为荷载箱下段桩相应加载极限值，kN；W为荷载箱上段桩的自重；γ为上段桩体桩侧阻力修正系数，粘土、粉土修正系数γ取0.8，砂土取0.7[3,4]。

3.2 试验数据的处理

根据试桩相应位移曲线特征以及所处地质的地质报告，上段桩体侧阻力修正系数γ取0.8[5]。计算过程如下：

实测1号桩的竖向承载力为：实测上段桩承载力时，取对应第10级荷载并考虑自重和修正因子后，经计算得到其值约为5 029 kN，实测下段桩承载力时，取对应第10级荷载，按上述式(1)即为：

由上式同理可求得2号,3号两桩实测单桩竖向抗压承载力均为9 538 kN。

3.3 试验数据的分析

本小区试验采用自平衡法，通过对实测数据的计算与分析，得到结果见表3。

表3 试验结果表

4 结语

本文通过对某小区的三根桩基进行实际测试，并对实测的数据进行分析，由测试的结果可以看出三根试桩的单桩竖向抗压承载能力非常接近，由此可以得到如下结论：

1)三根试桩的竖向抗压承载能力非常接近，而且三根试桩所处的地质几乎相同，说明三根试桩所激发的侧摩阻力及端阻力也非常接近。

2)针对自平衡这种方法而言，对处于相同地质的试桩，测试结果几乎相同，三根试桩相互验证，那么可说明自平衡这种方法测试有一定的准确性，但仍需大量积累试验数据，有待对自平衡这种方法的准确性进行考究。

[1] 包承纲.谈岩土工程概率分析方法中的若干基本问题[J].岩土工程学报,1989,28(4):1-3.

[2] 姚丽章,匡翠萍,徐明磊.自平衡法测试钢管桩承载力的可靠性探讨[J].华南港工，2013(2)：70-72.

[3] DB45/T 564-2009，桩承载力自平衡法测试技术规程[S].

[4] 黄思勇,熊 刚,罗昊冲,等.津滨轻轨基础托换桩基承载力的自平衡试验[J].武汉大学学报(工学版)，2010(4):512-513.

[5] JGJ 94-94,建筑桩基技术规范[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

刘 锐(1989- )，男，在读硕士； 燕 珊(1989- )，女，在读硕士

TU473.16

A