自平衡法檢測.doc

靜載試驗(yàn)方案比較1樁承載力測試技術(shù)現(xiàn)狀靜載荷試驗(yàn)法測試基樁承載力，成果直觀、可靠，通常認(rèn)為是一種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，它可作為其它檢測方法的比較依據(jù)。按反力裝置的不同，有堆重平臺(tái)反力法、錨樁法和堆錨聯(lián)合反力法，試樁所承受的荷載一般由油壓千斤頂施加。1.1堆載法 該方法需要預(yù)先準(zhǔn)備大量配重塊（要求大于試樁預(yù)估極限荷載的1.21.5倍），壓重宜在測試前一次加足，并均勻穩(wěn)固地放置于壓重平臺(tái)上。為了保證測試過程的安全，壓重施加于地基的壓應(yīng)力不宜大于地基承載力特征值的1.5倍，有條件時(shí)宜利用工程樁作為堆載支點(diǎn)。該方法的缺點(diǎn)是需要進(jìn)行大量的運(yùn)輸和多次重復(fù)的吊裝工作，需要修筑場內(nèi)轉(zhuǎn)點(diǎn)道路，耗費(fèi)大、測試安裝時(shí)間長、工期長，對(duì)測試場地條件和對(duì)平臺(tái)安裝拆卸的技術(shù)熟練程度要求較高，且受天氣因素影響大，安全性差。一般地，10000kN以下的堆載實(shí)施較容易，10000kN以上則比較困難。 1.2錨樁法 當(dāng)條件適合時(shí)，采用錨樁法是較好的選擇。該方法要求錨樁、反力梁裝置提供的反力不應(yīng)小于預(yù)估最大試驗(yàn)荷載的1.21.5倍，當(dāng)采用工程樁作為錨樁時(shí)，錨樁數(shù)量不得少于4根，當(dāng)要求加載值較大時(shí)，有時(shí)需要6根甚至更多的錨樁，具體錨樁數(shù)量可通過驗(yàn)算各錨樁的抗拔力來確定。錨樁法的優(yōu)點(diǎn)是不需要運(yùn)輸大量的配重塊，與堆載法相比耗費(fèi)較小，但也存在明顯的局限性：a、試樁的選擇有限制，不能選擇邊、角樁，樁間距不能大于1/2反力梁長度；b、對(duì)有中、輕度樁身缺陷的樁不能用作錨樁，以防樁身缺陷因受拉而破壞；c、試驗(yàn)過程中受制約因素較多，如錨筋拉斷、錨樁上拔量超限等，易造成試驗(yàn)失敗。2 樁承載力自平衡法與傳統(tǒng)基樁靜載荷試驗(yàn)方法的比較長期以來，在對(duì)建筑工程與道路橋梁工程基樁豎向抗壓承載力進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)時(shí)，較習(xí)慣而廣泛采用傳統(tǒng)靜載試樁法即堆載法和錨樁法。因?yàn)閭鹘y(tǒng)靜載試樁法是與基樁的實(shí)際工作狀態(tài)相同或接近的一種試驗(yàn)方法，也是公認(rèn)的最直觀、最可靠的試驗(yàn)方法，所以往往用來作為其它承載力試驗(yàn)方法準(zhǔn)確性、可靠性的判別標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)靜載試樁法具有如下特點(diǎn)：首先，加載能力在試驗(yàn)方面受到限制。當(dāng)采用錨樁法時(shí)，主要受鋼梁承載能力和錨樁抗拔力的限制，試驗(yàn)過程中鋼梁受集中荷載作用，在集中荷載作用處彎矩很大，造成試驗(yàn)荷載越大則要求鋼梁尺寸越大，目前國內(nèi)錨樁法的加載能力一般不超過40000kN；當(dāng)采用堆載法時(shí)，除受鋼梁承載能力限制外，尚受場地條件及堆載高度等多種因素的制約，一般情況下，堆高宜小于5m，最高不應(yīng)超過8m,否則安全難以保障，目前國內(nèi)堆載法的加載能力一般不超過20000kN。其次，對(duì)試驗(yàn)場地條件要求高。當(dāng)采用錨樁法時(shí)，要求試樁的周圍適合位置須有足夠數(shù)量的錨樁，且錨樁的抗拔力要滿足最大試驗(yàn)荷載的要求，若直接采用工程樁作錨樁，大多數(shù)情況下很難同時(shí)滿足上述要求，除非專門設(shè)計(jì)錨樁；當(dāng)采用堆載法時(shí)，需專門修建能通行重型吊車、貨車的道路至每一根試樁，需對(duì)試樁點(diǎn)處場地進(jìn)行平整壓實(shí)，對(duì)于較大噸位承載力的試驗(yàn)，可能需要根據(jù)場地情況，設(shè)計(jì)建造支撐承臺(tái)或支撐樁，否則實(shí)施測試相當(dāng)困難且代價(jià)很高；對(duì)于水上、斜坡、深基坑底及狹窄場地等條件下的試樁，無論是錨樁法還是堆載法都難以甚至無法實(shí)施測試。第三，試樁過程費(fèi)力、費(fèi)錢、費(fèi)時(shí)。除需進(jìn)行上述繁雜的場地準(zhǔn)備工作外，還要運(yùn)輸大量配重塊（一般是鑄鐵、鋼塊或混凝土塊）及大型鋼梁到現(xiàn)場，每根試樁都需進(jìn)行堆上和卸下的重復(fù)性吊裝作業(yè)；當(dāng)兩試樁之間相距稍遠(yuǎn)（一般超過40m左右），尚需增加場內(nèi)運(yùn)輸及吊裝次數(shù)；以上費(fèi)用構(gòu)成了試樁的主要硬成本，一般高于技術(shù)試驗(yàn)費(fèi)。傳統(tǒng)靜載試樁法必須在樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可測試，加上場地準(zhǔn)備時(shí)間和配重塊運(yùn)輸、吊裝及轉(zhuǎn)點(diǎn)的時(shí)間，一般平均一根樁的測試至少需23天的時(shí)間，且在同一時(shí)段內(nèi)只能進(jìn)行單根樁測試，故累計(jì)工期較長；若考慮到市區(qū)內(nèi)對(duì)大型貨運(yùn)車輛通行的限制及測試過程受天氣因素的影響、雨天不能作業(yè)等，工期還有較大的不確定性。第四，安全性方面欠佳。就堆載法而言，堆重平臺(tái)支墩施加于其下的地基土的壓應(yīng)力可能會(huì)大于地基土承載力，造成地基土破壞或明顯下沉，導(dǎo)致堆重平臺(tái)傾斜甚至坍塌，因此有一定的危險(xiǎn)性。安全隱患的后果輕則導(dǎo)致試驗(yàn)失敗，造成經(jīng)濟(jì)損失；重則發(fā)生人身傷亡事故。在實(shí)際檢測工作中，確有堆重平臺(tái)坍塌事故發(fā)生。隨著大型鉆孔機(jī)械的發(fā)展和樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的提高，大量高層建筑、特大公路橋梁的設(shè)計(jì)對(duì)基樁單樁承載力提出了更高的要求，象鉆孔灌注樁最大樁徑已超過5m，樁長超過100m，單樁承載力超過100000 kN，目前世界記錄已達(dá)300000kN。傳統(tǒng)的堆載法、錨樁法顯然難以滿足要求，故樁承載力自平衡測試技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該測樁法的基本原理是利用樁側(cè)摩阻力作為樁端阻力的反力來測試樁承載力，該方法無需笨重的反力架和大量的堆載，裝置簡單，特點(diǎn)如下： 其一，該法利用樁的側(cè)阻與端阻互為反力，因而可以直接測得側(cè)阻力與端阻力以及各自的荷載位移曲線。其加載機(jī)理與樁的實(shí)際工作狀態(tài)有所不同，加載時(shí)，荷載箱上部的樁身向上移動(dòng)，亦即產(chǎn)生的摩擦力是負(fù)摩擦力，檢測成果需將其換算成正摩擦力，Qs曲線也需作等效轉(zhuǎn)換，但其檢測成果信息詳細(xì)，可分別測得樁側(cè)阻力和端阻力。其二，該法幾乎不受試樁荷載噸位的限制，可以測得大噸位樁基的承載力，使樁基潛力得以合理發(fā)揮。其試驗(yàn)?zāi)芰θQ于具體地質(zhì)條件，只要樁側(cè)摩阻力足夠大，則其最大試驗(yàn)?zāi)芰缀醪皇芷渌蛩叵拗?，目前該方法最大試?yàn)荷載達(dá)到151000 kN（工程地點(diǎn): Tucson,AZ），我國的舟山西堠門大橋基樁最大試驗(yàn)荷載也已達(dá)到130000 kN。其三，該法對(duì)試樁場地條件要求較低。試樁點(diǎn)處只需放置測量沉降的基準(zhǔn)梁，占用場地很小，幾乎不受場地條件的限制，故該法適用范圍廣，不但可以在傳統(tǒng)堆載法無法進(jìn)行的水上、坡地、基坑底、狹窄場地等惡劣情況下實(shí)現(xiàn)試樁，也可對(duì)用傳統(tǒng)試樁法難以進(jìn)行的斜樁、嵌巖樁、抗拔樁等進(jìn)行測試。其四，該法裝置較簡單，試樁過程省力、省錢、省時(shí)。測試不需運(yùn)入數(shù)百噸或數(shù)千噸物料，不需構(gòu)筑笨重的反力架，其加載裝置主要就是一個(gè)特制的荷載箱，沒有大量的堆載，也不用專門修建道路、制作加強(qiáng)樁頭及平整加固場地；即使荷載箱為一次性投入器件，但其檢測費(fèi)用仍比傳統(tǒng)靜載試樁法節(jié)省30%60%，節(jié)約比例具體視樁與地質(zhì)條件而定，一般承載力越高，其優(yōu)勢(shì)越明顯；其試樁過程尚能與基樁施工基本同步，即在進(jìn)行基樁混凝土澆筑時(shí)可將荷載箱一并埋設(shè)，待樁身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（一般混凝土齡期15d可達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%左右），且土體穩(wěn)定后開始測試；測試時(shí)只需幾臺(tái)高壓油泵，就可實(shí)現(xiàn)多根樁同時(shí)測試，加之荷載箱埋入后基本不受天氣影響，故總工期可以大大縮短。其五，該法操作安全可靠。由于其加載裝置埋入基樁混凝土內(nèi)部，地面部分基本沒有受力點(diǎn)，故幾乎不可能發(fā)生安全事故；試驗(yàn)后試樁仍可作為工程樁使用，必要時(shí)還可利用預(yù)埋管對(duì)荷載箱進(jìn)行壓力灌漿。其六，該法還可應(yīng)用于基樁研究領(lǐng)域。自平衡靜載試樁法的獨(dú)有特點(diǎn)使下列研究成為可能：1、分別測量樁側(cè)阻力和樁端阻力；2、可測得土阻力的靜蠕變和恢復(fù)效果，試驗(yàn)荷載能保持任意長時(shí)間段，因此可實(shí)測樁側(cè)和樁端阻力的蠕變行為的數(shù)據(jù)，沉樁結(jié)束后土阻力的恢復(fù)也可在任何時(shí)候方便地得到；3、能對(duì)樁施加水平荷載；4、能無限地循環(huán)加載；5、能測試任意角度的斜樁；6、單獨(dú)測試嵌巖段，而不包括覆蓋層；7、荷載能施加在任一指定的區(qū)段，如高層建筑常有一至數(shù)層地下室，其樁基的有效長度應(yīng)從地下室地板的底面算起；自平衡法可以克服傳統(tǒng)靜載試驗(yàn)只能在地面上進(jìn)行的缺陷，能在基坑挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后再做靜載荷試驗(yàn)，從而直接測得有效樁長的承載力。其七，該法方便重復(fù)試驗(yàn)?？稍诓煌臉抖松疃龋p荷載箱或多荷載箱技術(shù)）和同一樁端深度的不同時(shí)間（后壓漿試樁效果對(duì)比），在同一根樁上方便的進(jìn)行試驗(yàn)。綜上所述，自平衡靜載試樁方法與傳統(tǒng)靜載試樁方法相比至少在下述幾個(gè)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)：1、實(shí)現(xiàn)超大噸位試樁，滿足目前大量高層建筑和特大公路橋梁工程基樁很高的單樁承載力的要求；2、實(shí)現(xiàn)惡劣場地試樁，特別適用于傳統(tǒng)靜載試樁法難以甚至無法實(shí)施的水上試樁、斜坡試樁、深基坑底試樁及狹窄場地試樁等情況；3、省力、省錢、省時(shí)；4、具有強(qiáng)大的研究功能。表1 傳統(tǒng)靜載試樁法與自平衡靜載試樁法的對(duì)比歸納： 方 法內(nèi)容傳統(tǒng)靜載試樁法自平衡靜載試樁法加載機(jī)理與樁的實(shí)際工作狀態(tài)相同。與樁的實(shí)際工作狀態(tài)有所不同。檢測結(jié)果公認(rèn)的最直觀、最可靠的方法。信息豐富，直接測得樁側(cè)阻力和樁端阻力，但Q-s曲線需作等效轉(zhuǎn)換。最大試驗(yàn)?zāi)芰Χ演d法一般不超過20000kN；錨樁法一般不超過40000kN。決定于具體地質(zhì)情況，目前最大試驗(yàn)荷載達(dá)300000kN。試驗(yàn)場地要求對(duì)試驗(yàn)場地條件要求高，需專門進(jìn)行道路修建、場地平整加固（或?qū)ｉT設(shè)計(jì)建造支撐承臺(tái)）及制作加強(qiáng)樁頭。能在水上、斜坡、深基坑底及狹窄場地等惡劣條件下試樁。試樁過程需大量的運(yùn)輸、吊裝等笨重、重復(fù)的機(jī)械作業(yè)，費(fèi)力費(fèi)時(shí)?；九c施工同步，附加工作少，