【文章內(nèi)容簡介】 力和樁端阻力測試 滑動測微計 ?? 80 年代初 ,瑞士聯(lián)邦蘇黎世科技大學 K. Kovari 教授等提出了線法監(jiān)測原理。其顯著特點區(qū)別于以應(yīng)變計為代表的點法監(jiān)測原理。 點法監(jiān)測只能測定元件埋設(shè)處的應(yīng)變信息 ,而線法監(jiān)測是連續(xù)地測量相鄰 2 點間的信息 ,從而導(dǎo)出整條測線上的變形分布。 ?? 本工程采用瑞士生產(chǎn)的滑動測微計，運用線法檢測原理，確定灌注樁在荷載作用下軸力、摩阻力、端承力等參數(shù)及其變化規(guī)律。 四、基樁靜載試驗 作用于樁頂?shù)呢Q向荷載 Q是由樁側(cè)土的總摩阻力 Qs和樁端土的總端阻力 Qp 共同承擔。 Qs— 樁側(cè)總摩阻力； Qp— 樁端總阻力。 當樁頂荷載加大到極限值時 Qu— 單樁的極限承載力； Qpu— 單樁總極限端阻力。 Qsu— 單樁總極限摩阻力； 單樁豎向荷載的傳遞機理 研究表明，樁頂受豎向荷載 Q后，首先，樁身上部受到壓縮而產(chǎn)生相對土的向下位移，與此同時，樁側(cè)表面受到土的向上摩阻力 Qs的作用 。隨著荷載增加，樁身壓縮量和位移量逐漸增加，樁身下部的摩阻力也做逐漸被調(diào)動并發(fā)揮。樁身荷載傳至樁底，樁底土層受到壓縮而產(chǎn)生樁端阻力 Qp，即作用于樁頂?shù)暮奢d通過樁側(cè)阻力與樁端阻力傳遞到樁周土層中。 一般說來，靠近樁身上部土層的側(cè)阻力先于下部土層發(fā)揮，而側(cè)阻力先于端阻力發(fā)揮出來。 荷載傳遞過程中， Qs、 Qp的發(fā)揮程度與樁土間的相對位移情況有關(guān)。 當樁身全長的側(cè)阻力都到達極限值之后，樁頂荷載增量就全歸樁端阻力承擔，直到樁底持力層破壞、無力支持更大的樁頂荷載為止。此時，樁項所承受的荷載就是樁的極限承載力。 由此可見，單樁軸向荷載的傳遞過程就是樁側(cè)阻力與樁端阻力的發(fā)揮過程。 (a)軸向受壓的樁 (b)軸力分布 (c) 摩阻力分布 (d)截面位移 樁土體系荷載傳遞分析 （ 1）樁側(cè)摩阻力 qs 由微分段 dz的豎向平衡可求得 微分段 dz的壓縮量為： 式中： A— 樁身截面積； Ep— 樁身彈性模量； u— 樁身周長。 以樁頂為坐標原點，積分得： 設(shè)測出的樁頂位移為 s0，則樁身某截面的位移為樁頂位移與該截面范圍內(nèi)樁身壓縮量之差： 由（ 1）（ 2）得 單樁軸向荷載傳遞基本微分方程（ 2） 通過在樁身埋設(shè)應(yīng)力或位移測試元件，獲得樁身軸力分布圖，就可作出摩阻力 qs(z)、截面位移 s(z)分布圖。 砂土中實測樁側(cè)摩阻力隨樁身的分布 （ 2）樁端阻力 qp ?理論分析 ?端阻的深度效應(yīng) 《 建筑樁基技術(shù)規(guī)范 》 中匯聚了國內(nèi)大量試樁資料，按不同類型的樁分別給出了極限端阻力的深度范圍，例如： 預(yù)制樁或水下鉆孔樁： 30m； 沉管灌注樁和干作業(yè)鉆孔樁： 15m； 仍需作進一步研究。 （ 3）樁的荷載傳遞一般規(guī)律 (2)樁土剛度比 Ep/Es越大，傳遞到樁底的荷載就越大，但當 Ep/Es超過 1000后，對樁端阻力分擔的荷載比影響不大，而對 Ep/Es小于等于 10的中長樁 ,樁端阻力分擔的荷載為 0。 (3)樁端擴底直徑與樁身直徑比 D/d越大 ,樁端阻力分擔的荷載比也大 . (4)樁的長徑比 l/d越大 ,傳遞到樁端的荷載減小 ,樁身下部側(cè)阻力的發(fā)揮值相應(yīng)降低 .當樁長 l/d超過 100 時 ,上述各種影響都將大大減弱，甚至失去意義。 ⑴ 樁端土與樁側(cè)土的模量比 Eb/Es越小，樁身軸力沿深度衰減越快，即傳遞到樁端的荷載越小。 ?樁身材料屈服：端承樁、超長樁； ?持力層土的整體剪切破壞：摩擦樁； ?刺入剪切破壞：均質(zhì)土中的摩擦樁，無明顯拐點； ?沿樁身側(cè)面純剪切破壞：鉆孔灌注樁存在泥漿。 （ 4）單樁的破壞模式 單樁豎向承載力的確定 單樁豎向承載力的確定，取決于兩方面：其一，樁身的材料強度；其二，地層的支承力．設(shè)計時分別按上述兩方面確定后取其中的小值。 單樁豎向極限承載力 Qu，樁側(cè)總極限摩阻力 Qsu和樁端總極限阻力Qpu組成，若忽略二者間的相互影響，可表示為： 單樁豎向承載力特征值 Ra 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 》 通常單一安全系數(shù) K＝ 2。分項安全系數(shù) KsKp 單一安全系數(shù)法： 分項安全系數(shù)法： 單樁豎向承載力的確定方法： 靜載荷試驗法 靜力觸探法 標準貫入法 動力分析法 經(jīng)驗分析法 （ 按規(guī)范經(jīng)驗參數(shù)法 ) 《 建筑樁基技術(shù)規(guī)范 》 對單樁豎向承載力的確定有如下規(guī)定： ?一級建筑樁基：現(xiàn)場靜載荷實驗，結(jié)合靜力觸探、標準貫入等原位測試方法綜合確定； ?二級建筑樁基：靜力觸探、標準貫入、經(jīng)驗參數(shù)估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料，當缺乏可參照的試樁資料或地質(zhì)條件復(fù)雜，應(yīng)由現(xiàn)場靜載荷試驗確定； ?三級建筑樁基：如無原位測試資料時，利用承載力經(jīng)驗參數(shù)估算。 靜載荷試驗是評價單樁承載力諸法中可靠性較高的一種方法。試驗要求： ? 成樁后間歇時間： 擠土樁在設(shè)置后須隔一段時間才開始載荷試驗。這是由于打樁時土中產(chǎn)生的孔隙水壓力有待消散，且土體因打樁擾動而降低的強度也有待隨時間而部分恢復(fù)。所需的間歇時間：預(yù)制樁在砂類土中不得少于 7天；粉土和粘性土不得少于 15天；飽和軟粘土不得少于 25天。應(yīng)在樁身混凝土達到設(shè)計強度后才能進行。 ? 測樁數(shù)： 在同一條件下，進行靜載荷試驗的樁數(shù)不宜少于總樁數(shù)的 1％，且不應(yīng)少于 3根。 ? 試驗裝置： 主要包括加荷穩(wěn)壓部分、提供反力部分和沉降觀測部分。靜荷載一般由安裝在樁頂?shù)挠蛪呵Ы镯斕峁?。千斤頂?shù)姆戳赏ㄟ^錨樁承擔，或借壓重平臺上的重物來平衡。量測樁頂沉降的儀表主要有百分表或電子位移計等。 靜載荷試驗方法 加荷裝置： ? 試驗方法、終止加載條件 ： ? （ 1）加載 逐級等量加載，分級荷載宜為最大加載量或預(yù)估極限承載力的 1/10，其中第一級可取分級荷載的 2倍。 為設(shè)計提供依據(jù)的豎向抗壓試驗測試應(yīng)采用慢速荷載維持法（滿足連續(xù)兩小時內(nèi)每小時的樁頂沉降量不超過 0 .1mm的相對穩(wěn)定標準時，施加下一級荷載）。每級荷載施加后按第 5， 15，30， 45， 60min測讀樁頂沉降量（及樁側(cè)阻力與樁端阻力），以后每隔 30min測讀一次。工程樁驗收檢測宜采用慢速荷載維持法。當有成熟的地區(qū)經(jīng)驗時，也可采用快速荷載維持法（每級荷載至少維持 1h，是否延長維持荷載時間應(yīng)根據(jù)樁頂沉降收斂情況確定）。 ? (2）卸載 分級卸載，每級卸載量取分級加載量的 2倍。每級荷載維持1h,按第 15， 30， 60min測讀測試值。卸載至零后，測讀樁頂殘余沉降量，維持 3h，測讀時間為第 15， 30min，以后每隔 30min測讀一次。 ?（ 3)終止加荷條件 ①某級荷載下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的 5倍。（注：當樁頂沉降能相對穩(wěn)定且總沉降量小于 40mm時，宜加載至樁頂總沉降超過 40mm。） ②某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的 2倍，且經(jīng) 24h尚未達到穩(wěn)定標準。 ③已達到設(shè)計要求的最大加載量。 ④工程樁做錨樁時，錨樁上拔量已達到允許值。 ⑤當荷載一沉降曲線呈緩變型時，加載至樁頂總沉降量達60~80mm；特殊情況下，根據(jù)具體要求加載至樁頂總沉降量超過 80mm。 ?單樁承載力確定 ? ⑴ 試驗成果： 豎向荷載一沉降（ Qs）曲線；沉降一時間對數(shù)（ slogt)曲線。 ? ⑵ 單樁豎向抗壓極限承載力 Q。按下列方法綜合確定： ①根據(jù)沉降隨荷載變化特征確定。對于陡降型 Qs曲線，其發(fā)生明顯陡降的起始點對應(yīng)的荷載值。 ②根據(jù)沉降隨時間變化的特征值確定。取 slogt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值。 ③根據(jù)相對穩(wěn)定標準確定。某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的 2倍，且經(jīng) 24h尚未達到穩(wěn)定標準時，取前一級荷載值。 ④根據(jù)沉降量確定。對于緩變型 Qs曲線，一般?。?s= 40~ 60mm 對應(yīng)的荷載值（當樁長大于 40m時，宜考慮樁身彈性壓縮量）；對于大直徑樁可取：s＝（ ~)D（ D為樁端直徑，大直徑取低值，小直徑取高值）所對應(yīng)的荷載值；對于細長樁 (l/d80)可取， s=60~80mm對應(yīng)的荷載值。 ⑤按上述四款判定樁的豎向抗壓承載力未達到極限時，取最大試驗荷載值。 ? (3)確定豎向抗壓極限承載力的統(tǒng)計值的要求： ①參加統(tǒng)計的試樁結(jié)果，當滿足其極差不超過平均值的 30％時，取其平均值； ②極差超過平均值的 30％時，應(yīng)分析極差過大的原因，綜合工程具體情況確定，必要時可增加試樁數(shù)量； ③對樁數(shù)為 3根或 3根以下的柱下承臺，或工程樁抽檢數(shù)量少于 3根時，應(yīng)取低值。 (4)單位工程同一條件下的單樁豎向抗壓承載力特征值 R。應(yīng)按單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計值的一半取值。 試驗成果： 試樁靜荷載試驗曲線 試樁靜荷載試驗曲線 試樁靜荷載試驗曲線 試樁樁身壓縮曲線 試樁樁端摩阻力比曲線 試樁 S S3沿樁身摩阻力分布曲線 試樁 S1樁側(cè)摩阻力與樁土相對位移曲線 自平衡法，是一種基于在樁基內(nèi)部尋求加載反力的靜載荷試驗方法。相應(yīng)地，這種試驗方法的實施技術(shù)，稱為 “ 自反力法測樁技術(shù) ”或者 “ 自平衡法測樁技術(shù) ” 。 自平衡法 Osterberg試樁法的主要特點 Ocell可放在樁身的不同部位 Ocell法在國外的應(yīng)用 國外應(yīng)用 Osterberg試樁法測得的最大單樁承載力 （ t=美噸 =2022磅） 日本的一項研究成果 日本學者曾于 1960年代末提出樁底加載法，并獲得專利 清華大學李廣信教授進行了不同加載方式下 樁側(cè)阻力研究及 模型試驗 +現(xiàn)場試驗 江蘇南京的研究應(yīng)用 ● 199 2022 龔維明教授申請獲得了“樁承 載力測定裝置”及“樁承載力測定用荷載箱” 專利 ● 提出了“自平衡法” 之名稱 ● 《 樁承載力自平衡測試技術(shù)規(guī)程 》 出臺 ● 在國內(nèi)大面積推廣 Ocell法的優(yōu)點和局限性 ● 它是一種構(gòu)思獨特、裝置簡單，試驗方便安全， 有巨大推廣價值的試樁方法 ● 由于試樁的受荷狀態(tài)，畢竟不同于樁在正常工 作時的狀態(tài)，諸多問題有待深入研究 , 例如： □ 樁側(cè)阻力的問題 □ 荷載箱的擺放位置，影響試樁結(jié)果 □ 判定單樁承載力的方法不一，有待研究 □ 對長樁測試可能問題較多；對嵌巖樁測試較好 □ 不能應(yīng)用于樁基竣工后檢測，等等 ● 某地方標準第一節(jié)總則第 ： “自平衡試樁法是接近于豎向抗壓（拔）樁的實際工作條件 的一種試樁方法” 。 幾個問題供大家商榷（一） 幾個問題供大家商榷 ● “自平衡法”，要找到自平衡點， 是一個困難 而又復(fù)雜的問題（龔維明教授語） ● 所謂 “自平衡法” 已經(jīng)納入某一行標，等 ● 所謂“美國在 80年代在研究自平衡法” 幾個問題供大家商榷（三） ● 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此法最大的問題可能是，所測得的單樁 承載力將會隨著荷承箱擺放位置不同而不同。 幾個問題供大家商榷 (四） ● 判定單樁承載力目前有簡化轉(zhuǎn)換法、 等效轉(zhuǎn)換法，還有精確法，等等， 以及經(jīng)處理而得 . 巖土工程不求計算精確， 只求判斷正確（顧寶和大師語） ● 實際上，已做的試驗大多是成功的， 也有失敗的，亟需總結(jié)交流； 建議舉行專題研討會；建議擬訂有關(guān)規(guī)程 ? 大多數(shù)樁以承受豎向荷載為主，有時也要承受一定的水平荷載。作用于樁頂?shù)乃胶奢d性質(zhì)包括： ? 長期作用的水平荷載：如上部結(jié)構(gòu)傳遞的或由土、水壓力施加的以及拱的推力等水平荷載； ? 反復(fù)作用的水平荷載：如風力、波浪力、船舶撞擊力以及機械制動力等水平荷載； ? 地震作用所產(chǎn)生的水平力。 ? 若樁基以承受水平荷載為主，可考慮采用斜樁。但受斜樁施工施工條件的限制，且一般的工民建筑所承受的水平荷載不大，如果不超過豎向荷載的1/10~1/12，應(yīng)采用豎直樁。本節(jié)只討論豎直樁。 （ 二） 水平靜荷載法 水平荷載種類 ? 樁的水平（橫向）承載力指樁能夠承擔的水平力的大小。 ? 對于抗彎性能差的樁（如低配筋率的灌注樁）：水平承載力可能由樁身強度來控制