自平衡法樁基檢測(cè)

樁基檢測(cè)方法—自平衡法

當(dāng)前第1頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)1.樁基檢測(cè)方法---靜荷載實(shí)驗(yàn)法1.1堆載法

1.2錨樁法

1.3自平衡法

1.4自平衡法與傳統(tǒng)加載方法比較2.自平衡法荷載試驗(yàn)在工程試驗(yàn)樁的應(yīng)用3.結(jié)論當(dāng)前第2頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

樁基礎(chǔ)是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用較普遍的一種地基處理技術(shù)。但樁基礎(chǔ)施工存在隱蔽性高，施工地形復(fù)雜，施工機(jī)械性能不穩(wěn)，人員素質(zhì)參差不齊等因素，影響樁基的質(zhì)量。樁基質(zhì)量不僅關(guān)系到建筑物的成敗，更關(guān)系到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)的安全，所以國(guó)家強(qiáng)制規(guī)定樁基礎(chǔ)施工必須進(jìn)行樁基檢測(cè)。在工程實(shí)踐中，由于對(duì)檢測(cè)方法了解不多或使用不當(dāng)，或者因不重視而使用存在著隨意性，造成樁基工程質(zhì)量檢測(cè)的可靠性不高，給工程留下了隱患，甚至造成質(zhì)量事故。

當(dāng)前第3頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)1樁基檢測(cè)方法---靜荷載實(shí)驗(yàn)法

基樁工程質(zhì)量的好壞主要取決于兩個(gè)因素，即承載能力與樁身質(zhì)量，而承載力是二者中的主要因素。單樁承載力的準(zhǔn)確測(cè)試對(duì)于各類建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)乃至上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都起著舉足輕重的作用。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外確定單樁承載力的方法很多，總的可分為兩大類：

第一類是對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)試樁進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)和動(dòng)力檢測(cè)；

第二類是通過(guò)其它手段，分別得出樁端阻力和樁身的側(cè)阻力后計(jì)算求得?；鶚稒z測(cè)的主要目的之一是確定單樁承載力，而單樁豎向靜載荷試驗(yàn)是公認(rèn)的檢測(cè)單樁豎向承載力最直觀、最可靠的方法。當(dāng)前第4頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

靜載試驗(yàn)法:該法被認(rèn)為是目前檢測(cè)基樁豎向抗壓承載力最直接和最可靠的試驗(yàn)方法。它所獲得的Q—s曲線的形態(tài)由樁側(cè)和樁端土的分布和性質(zhì)、成樁工藝、樁的形狀尺寸等諸多因素而變化。當(dāng)其陡降段明顯時(shí)，可取相應(yīng)于陡降段起點(diǎn)的荷載值；對(duì)于緩變型曲線則一般取s=40~60mm對(duì)應(yīng)的荷載，對(duì)于摩擦型灌注樁，取s=logQ曲線陡降直線段的起點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載值。當(dāng)曲線特征不明確時(shí)，極限承載力的確定受人為因素的影響較大。在工程實(shí)踐中，基準(zhǔn)梁和基準(zhǔn)樁的問題常會(huì)被檢測(cè)人員所忽視，容易出現(xiàn)下列問題：①基準(zhǔn)樁打入深度不足，在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生位移；②基準(zhǔn)梁長(zhǎng)度不符合規(guī)范要求；③基準(zhǔn)梁剛度不足，產(chǎn)生較大的撓曲變形。當(dāng)前第5頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

目前，樁基靜荷載試驗(yàn)主要有以下幾類加載方法：

堆載法、錨固法和自反力法。

1.1堆載法：

堆載反力梁裝置就是在樁頂使用鋼梁設(shè)置一承重平臺(tái)，上堆重物，依靠放在樁頭上的千斤頂將平臺(tái)逐步頂起，從而將力施加到樁身。反力裝置的主梁可以選用型鋼，也可用自行加工的箱梁。平臺(tái)形狀可以根據(jù)需要設(shè)置為方形或矩形，堆載用的重物可以選用砂袋、混凝土預(yù)制塊、鋼錠、甚至就地取土裝袋，也有的用水箱。當(dāng)前第6頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)當(dāng)前第7頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)當(dāng)前第8頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

堆載反力梁裝置使用比較廣泛，其承重平臺(tái)搭建簡(jiǎn)單，適合于不同荷載量試驗(yàn)，及不配筋或少配筋的樁，可對(duì)工程樁進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢測(cè)。在千斤頂配合下，該裝置可以將力比較均勻緩慢地施加到樁上，能明顯改善電動(dòng)油泵加載中的過(guò)沖現(xiàn)象，從而使荷載量的大小比較容易控制。

當(dāng)前第9頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)缺點(diǎn)：由于開始試驗(yàn)前，堆重物的重量由支撐墩傳遞到地面，使樁周土受到了一定的影響，有報(bào)道稱，當(dāng)荷載大于20000kN時(shí)，影響深度將達(dá)到45m。而且大噸位試驗(yàn)時(shí)，若用袋裝砂石或場(chǎng)地土等作為堆重物，由于上部荷載較大，造成安裝時(shí)間較長(zhǎng)，而且需要進(jìn)行技術(shù)處理，以防鼓凸倒塌。在廣東地區(qū)，許多單位使用混凝土預(yù)制塊堆重，大大減少了安裝時(shí)間，但需運(yùn)輸車輛及吊車配合，試驗(yàn)成本較高；使用水箱配重，試驗(yàn)結(jié)束后，由于要放水，會(huì)影響試驗(yàn)場(chǎng)地的整潔。當(dāng)前第10頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

1.2

錨樁法：

錨樁反力梁裝置在具體的應(yīng)用中又可根據(jù)反力錨的不同分為兩種：將反力架與錨樁連接在一起提供反力的，俗稱錨樁反力梁裝置；將幾只螺旋鉆鉆入地下使用地錨提供反力，俗稱錨桿反力梁裝置。錨樁反力梁裝置就是將被測(cè)樁周圍對(duì)稱的幾根錨樁用錨筋與反力架連接起來(lái)，依靠樁頂?shù)那Ы镯攲⒎戳茼斊穑杀贿B接的錨樁提供反力。提供反力的大小由錨樁數(shù)量、反力架強(qiáng)度和被連接錨樁的抗拔力決定。錨樁反力梁裝置一般不會(huì)受現(xiàn)場(chǎng)條件和加載噸位數(shù)的限制，當(dāng)條件允許時(shí)采用工程樁作錨樁是最經(jīng)濟(jì)的，但在試驗(yàn)過(guò)程中需要觀測(cè)錨樁的上拔量，以免拔斷，造成工程損失。當(dāng)前第11頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

在小噸位基樁和復(fù)合地基試驗(yàn)中，小巧易用的地錨就顯示出了工程上的便捷性。地錨根據(jù)螺旋鉆受力方向的不同可分為斜拉式（也即傘式）和豎直式，斜拉式中的螺旋鉆受土的豎向阻力和水平阻力，豎直式中的螺旋鉆只受土的豎向阻力。地錨提供反力的大小由螺旋鉆葉片大小和地層土質(zhì)有關(guān)。雖然有不少單位使用地錨進(jìn)行復(fù)合地基試驗(yàn)，但由于試驗(yàn)過(guò)程中，地錨會(huì)對(duì)復(fù)合地基土產(chǎn)生擾動(dòng)，這一點(diǎn)需要引起足夠重視。另外，還有一些反力裝置比如錨樁與堆重平臺(tái)聯(lián)合裝置，以及利用現(xiàn)有建筑物或特殊地形提供反力的。當(dāng)前第12頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)當(dāng)前第13頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)當(dāng)前第14頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：錨樁反力梁裝置是通過(guò)鄰近工程樁或預(yù)設(shè)錨樁提供反力，安裝快捷，特別對(duì)于大噸位試樁，節(jié)約成本明顯。缺點(diǎn)：安裝時(shí)荷載對(duì)中不易控制，試驗(yàn)的開始階段容易產(chǎn)生過(guò)沖，當(dāng)使用工程樁做錨樁時(shí)，會(huì)對(duì)工程樁的承載力產(chǎn)生一定的影響，如果為試驗(yàn)樁設(shè)置專用的錨樁，則會(huì)大大增加相關(guān)成本。錨樁在試驗(yàn)過(guò)程中受到上拔力的作用，其樁周土的擾動(dòng)同樣會(huì)影響到試樁?！督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》（JGJ94－94）提出的試樁與錨樁之間的中心位置應(yīng)≥4d且≤2.0m就是為了減小這種影響（d：試樁或錨樁的設(shè)計(jì)直徑）。對(duì)于樁身承載力較大的鉆孔灌注樁錨樁反力梁裝置無(wú)法進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢測(cè)。當(dāng)前第15頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

1.3自平衡法自平衡法在國(guó)外上世紀(jì)80年代中期已經(jīng)研究應(yīng)用，我國(guó)從90年代中期起開始實(shí)用性的應(yīng)用。通過(guò)多年的科研應(yīng)用，目前在交通橋梁和碼頭工程領(lǐng)域的使用較為廣泛，經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐累積，逐步從科研轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ痰臋z測(cè)的常規(guī)應(yīng)用，部分行業(yè)和地區(qū)已經(jīng)制定了相關(guān)的檢測(cè)規(guī)程。自平衡試樁法的基本原理是接近于豎向抗壓(拔)樁的實(shí)際工作條件的試驗(yàn)方法。首先把一種特制的加載裝置—荷載箱放置在樁身指定位置，將荷載箱的高壓油管和位移桿引到地面（平臺(tái)）。當(dāng)前第16頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

由高壓油泵在地面（平臺(tái)）向荷載箱充油加載，荷載箱將力傳遞到樁身，其上部樁極限側(cè)摩阻力及自重與下部樁極限側(cè)摩阻力及極限端阻力相平衡來(lái)維持加載，從而獲得樁的承載力。這種試驗(yàn)方法的最大特點(diǎn)是在樁基自身內(nèi)部尋求反力進(jìn)行加載，不同于傳統(tǒng)方法那樣借助于外部反力加載。

當(dāng)前第17頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)當(dāng)前第18頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

自平衡法測(cè)樁技術(shù)資料下載

自平衡法技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)分析

當(dāng)前第19頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)自平衡法荷載試驗(yàn)抗壓極限承載力的確定⑴根據(jù)實(shí)測(cè)荷載箱上、下位移計(jì)算確定承載力：當(dāng)前第20頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)⑵Q-S曲線確定承載力和等效轉(zhuǎn)換曲線。通過(guò)自平衡法檢測(cè)可獲得的向上、向下兩條Q-S曲線（S+和S-曲線）。對(duì)于陡降型Q-s曲線，取陡降起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載。對(duì)緩變形Q-S曲線，按位移值確定極限值，極限側(cè)阻取對(duì)應(yīng)于向上位移S+=40～60mm對(duì)應(yīng)的荷載；極限端阻取S-=40～60mm對(duì)應(yīng)荷載，或大直徑樁的S-=（0.03～0.06）D（D為樁端直徑，大直徑樁取低值，小直徑樁取高值）的對(duì)應(yīng)荷載。如果根據(jù)位移隨時(shí)間的變化特征確定極限承載力，下段樁取S-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級(jí)荷載值，上段樁取S-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向上彎曲的前一級(jí)荷載值。當(dāng)前第21頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

另外也可以通過(guò)轉(zhuǎn)換等效為相應(yīng)的傳統(tǒng)靜載方法獲得的一條Q-S曲線，將荷載箱作用力轉(zhuǎn)換為樁頂荷載值，上下段樁位移轉(zhuǎn)換為樁頂位移，參考豎向抗壓靜載的極限承載力取值方法確定極限荷載。當(dāng)前第22頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：自平衡測(cè)試法通過(guò)樁自身阻力作反力，避免了龐大的反力裝置，其裝置簡(jiǎn)單，準(zhǔn)備工作省時(shí)省力，并且可以節(jié)省大量試驗(yàn)費(fèi)用。缺點(diǎn)：當(dāng)使用工程樁進(jìn)行檢測(cè)，荷載箱位置在加載后形成斷樁，不宜處理，荷載箱平衡點(diǎn)位置需要預(yù)估，上部樁身的摩擦力與下部樁身的摩擦力及端阻力不易平衡，另外測(cè)試時(shí)，荷載箱上部測(cè)讀的是負(fù)摩擦力，與實(shí)際情況不相同，需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)前第23頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

1.4自平衡法與傳統(tǒng)加載方法比較相同點(diǎn)

試驗(yàn)對(duì)象：相對(duì)于其他測(cè)樁方法（高、低應(yīng)變等）而言，自反力法與傳統(tǒng)加載方法一樣，同屬于對(duì)樁體直接施載的方法，且試驗(yàn)結(jié)果為勘探、設(shè)計(jì)、施工的綜合結(jié)果。

試驗(yàn)原理：自反力（自平衡）測(cè)樁法，并不是一種全新的樁基靜載試驗(yàn)，其代表的僅僅是在樁基內(nèi)部尋求反力的一類加載方法（或技巧），與傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法以及現(xiàn)在普遍執(zhí)行的試驗(yàn)規(guī)范并不矛盾。將自反力法（自平衡法）視為對(duì)樁基上、下部同時(shí)進(jìn)行傳統(tǒng)方法加載，加載設(shè)備、載荷分級(jí)方法、加載速度、穩(wěn)定判別條件等，與傳統(tǒng)加載方法基本一致，完全可以在現(xiàn)有的傳統(tǒng)試驗(yàn)規(guī)范的框架內(nèi)完成。當(dāng)前第24頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)不同點(diǎn)

反力方式：自反力法加載時(shí)，反力來(lái)自于樁基內(nèi)部，這也正是自反力法技術(shù)優(yōu)勢(shì)的根本原因。而傳統(tǒng)方法加載時(shí)，反力來(lái)自于樁基外部，比如堆載配重反力、錨樁反力等。

加載方向：傳統(tǒng)方法試驗(yàn)時(shí)，樁基一般總是整體受載荷，且加載方向與傳統(tǒng)試驗(yàn)規(guī)程的約定一致；自反力法試驗(yàn)時(shí)，樁基經(jīng)常是被分段加載，而且，經(jīng)常有上部樁體受載方向與傳統(tǒng)試驗(yàn)規(guī)程的約定相反。因此，自反力法加載完成后，往往不能加載結(jié)果直接套用傳統(tǒng)試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行類比，得出安全性結(jié)論，而是將加載結(jié)果間接轉(zhuǎn)換以后，才能套用傳統(tǒng)試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行類比，得出安全性結(jié)論。

當(dāng)前第25頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

加載位置：傳統(tǒng)試驗(yàn)法，加載點(diǎn)一般都是在樁頂；而自反力法的加載點(diǎn)，一般都是安排在樁基內(nèi)部，傳力點(diǎn)-樁頭的概念發(fā)生了變化。因此，自反力法實(shí)施過(guò)程中，需要采取一系列特殊措施，保證加載點(diǎn)的局部樁體的完整。典型的措施有：樁體強(qiáng)度局部加強(qiáng)、降低樁截面載荷集中程度、采用中低壓的專業(yè)荷載箱等。當(dāng)前第26頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)2.自平衡法荷載試驗(yàn)在工程試驗(yàn)樁的應(yīng)用

工程試驗(yàn)樁的基本情況：某工程在設(shè)計(jì)階段采取試驗(yàn)樁的方式以提供樁承載力作為設(shè)計(jì)參考依據(jù)。由于工程采用大直徑的混凝土灌注樁，承載力較高，而且工程現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境比較復(fù)雜，表層土為較厚的淤泥質(zhì)土，采用堆載豎向抗壓靜載檢測(cè)存在運(yùn)輸?shù)跹b難和安全隱患，因此建設(shè)各方確定采用自平衡法對(duì)試驗(yàn)樁實(shí)施承載力檢測(cè)。工程試驗(yàn)樁為混凝土摩擦端承灌注樁，混凝土等級(jí)C35，直徑1.6m，長(zhǎng)度44.7m，設(shè)計(jì)要求最大加載力為40000kN。超前鉆顯示樁主要穿越淤泥、砂層和泥質(zhì)粉砂巖層，持力層為微風(fēng)化粉砂巖。當(dāng)前第27頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)當(dāng)前第28頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

試驗(yàn)程序：通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)文件和地質(zhì)資料的分析，將荷載箱布置在荷載箱底板離樁端1.2m處，這樣能較有效測(cè)出各土層的極限側(cè)摩阻力。初步換算要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的4000kN荷載值，荷載箱相應(yīng)的加載值為20084kN。每級(jí)加載為單樁極限承載極限值的1/10，每級(jí)加載后在第1h內(nèi)的5、15、30、45、60（min）測(cè)讀一次，以后每隔30min測(cè)讀一次；每1小時(shí)內(nèi)的位移不超過(guò)0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（由1.5h內(nèi)連續(xù)三次觀測(cè)值計(jì)算），認(rèn)為相對(duì)穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。每級(jí)卸載值為加載值的2倍，每級(jí)卸載后隔15min測(cè)讀一次殘余沉降，2次后隔30min再讀一次，即可卸下一級(jí)荷載，全部卸載后，隔3～4h再讀一次。當(dāng)前第29頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)當(dāng)前第30頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

檢測(cè)成果和分析：當(dāng)?shù)?級(jí)荷載加載完成后，繼續(xù)通過(guò)油泵加油，但油泵壓力表讀數(shù)始終無(wú)法上升到第10級(jí)的對(duì)應(yīng)讀數(shù)，而荷載箱上部樁整體不斷被頂出，持續(xù)7小時(shí)后，荷載箱體頂位移增大了51mm，對(duì)應(yīng)的樁頂位移為54mm，已經(jīng)達(dá)到了停止加載的條件，隨后開始分級(jí)卸載。當(dāng)前第31頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)當(dāng)前第32頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)當(dāng)前第33頁(yè)\共有36頁(yè)\編于星期二\14點(diǎn)

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，荷載箱上部樁位移已經(jīng)達(dá)到極限破壞的數(shù)值，因此向下極限摩阻力取Q+u=18189kN