靜載試驗(yàn)的樁底加載法.doc

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1、靜載試驗(yàn)的樁底加載法摘要：隨著高層建筑的興建，靜載試驗(yàn)所測承載力噸位也越來越大。然而試驗(yàn)的反力裝置仍停留在堆載和錨樁傳統(tǒng)方式。堆載和錨樁法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本高?，F(xiàn)在的高層建筑，一般都有地下室，其樁的有效長度應(yīng)從最底層地下室的底板算起，受施工時(shí)間條件所限傳統(tǒng)的靜載方法無法測得其有效樁長的實(shí)際承載力。近年來盡管有各種動(dòng)測方法，也需大量的動(dòng)靜資料對比才能提高其精度。關(guān)鍵詞：靜載試驗(yàn)樁底加載法0　前言　　隨著高層建筑的興建，靜載試驗(yàn)所測承載力噸位也越來越大。然而試驗(yàn)的反力裝置仍停留在堆載和錨樁傳統(tǒng)方式。堆載和錨樁法費(fèi)時(shí)費(fèi)力

2、，成本高?，F(xiàn)在的高層建筑，一般都有地下室，其樁的有效長度應(yīng)從最底層地下室的底板算起，受施工時(shí)間條件所限傳統(tǒng)的靜載方法無法測得其有效樁長的實(shí)際承載力。近年來盡管有各種動(dòng)測方法，也需大量的動(dòng)靜資料對比才能提高其精度?！　∶绹鞅贝髮W(xué)JorjOsterberg教授研究成功的、近年來在美國廣泛應(yīng)用的一種靜載荷試樁新技術(shù)——樁底加載法。它最大特點(diǎn)是樁底加載，并能直接測得樁側(cè)阻力和樁端阻力，且試驗(yàn)裝置簡單，不需錨樁及反力架，不占用施工場地，費(fèi)用低(可比傳統(tǒng)方法節(jié)約25%～75%)。近幾年，美國已在全國各地做了數(shù)百例這種樁底

3、加載法試驗(yàn)。最大噸位已達(dá)30MN。1　樁底加載法的試驗(yàn)裝置與工作機(jī)理樁底加載法的裝置主要由一個(gè)特制的液壓千斤頂式荷載箱。荷載箱可根據(jù)不同的試驗(yàn)樁型對其進(jìn)行特別設(shè)計(jì)和制作。打入樁將荷載箱隨樁打入樁底，灌注樁則將其與鋼筋籠焊接后沉入樁孔。因此，荷載箱屬于一次性投入器件。圖1　鋼管打入樁的試驗(yàn)裝置1—荷載箱活塞　2—荷載箱頂蓋　　3—荷載箱箱壁　4—輸壓豎管　5—芯棒圖2　鋼管樁頂部裝置5—芯棒　6—密封圈　11—輸壓橫管　12—壓力表；　13、14、15—千分表　16—基準(zhǔn)梁圖3　荷載箱被推開　　荷載箱主要由活塞(

4、1)、頂蓋(2)、箱壁(3)等三部分組成，并有輸壓管(4)、芯棒(5)(見圖1～圖3)伸出樁頂。安置在樁頂?shù)那Х直碛糜谟^察活塞向下的位移及頂蓋向上的位移。試驗(yàn)時(shí)，輸壓管對樁底荷載箱內(nèi)腔進(jìn)行加壓，活塞的頂蓋被慢慢推開，此時(shí)向下的樁側(cè)阻力和向上的樁端阻力發(fā)揮作用，互為反力，直至兩者之一發(fā)生破壞。測得的荷載與位移關(guān)系可同時(shí)畫出“樁側(cè)阻力與位移關(guān)系圖”3和“樁端阻力與位移關(guān)系圖”(由于樁身自重在樁底加載法中與樁側(cè)阻力方向一致，故計(jì)算樁側(cè)阻力時(shí)，應(yīng)予以扣除)。　　樁底加載法是根據(jù)所測的向下樁側(cè)阻力與向上樁端阻力迭加而確定

5、單樁承載力的。試驗(yàn)時(shí)，荷載箱內(nèi)腔向上的壓力必等于向下的壓力，與傳統(tǒng)試樁法相比，它所得破壞荷載(包括樁身自重)至少是樁底加載法所測得破壞荷載的2倍。因此若以樁底加載法產(chǎn)生的破壞荷載作為樁的工作荷載，則樁至少具有大于2的抗壓安全系數(shù)。　　值得指出的是，當(dāng)樁端阻力不足以抗衡樁側(cè)阻力時(shí)，應(yīng)在樁頂增設(shè)荷重或設(shè)置地錨以彌補(bǔ)樁側(cè)阻力之不足。另一種方法是借助擴(kuò)大樁端受力面積。2　樁底加載試驗(yàn)實(shí)例及成果　　美國新澤西州愛迪生市Menlo公園購物中心基樁地質(zhì)剖面見圖4(a)。覆蓋層厚5m，其下為棕紅色中至強(qiáng)風(fēng)化頁巖，有裂隙。試樁目

6、的是測定該巖層的樁端阻力和嵌巖段的樁側(cè)阻力或嵌固力?！　　　　　　　D4　Menlo購物中心試樁剖面與試驗(yàn)成果(a)試樁剖面　　　　(b)荷載—位移曲線　　樁的施工，先在覆蓋層鉆進(jìn)φ1.22m孔，深約5m，至巖層；在孔內(nèi)放護(hù)筒，向巖層鉆進(jìn)φ910mm孔，深2m，清底后放入荷載箱；在箱頂灌混凝土1.8m；又在覆蓋層的護(hù)筒內(nèi)放入φ1.06m波紋管。波紋管與護(hù)筒完全脫開。波紋管內(nèi)灌混凝土?！　≡嚇肚€見圖4(b)。當(dāng)樁身嵌巖段混凝土與頁巖之間的嵌固力破壞時(shí)，向上的荷載為2100kN，樁端破壞荷載為2400kN，

7、故該樁的總承載力為4500kN。計(jì)算中對荷載箱上的混凝土自重160kN已作了修正。3　樁底加載法與樁頂加載法成果對比　　曾用樁底加載法與傳統(tǒng)的樁頂加載法在同一根試樁上作了對比試驗(yàn)?！　≡嚇兜牡刭|(zhì)資料及樁位置見圖5a，樁底加載法測得的荷載位移圖見圖5b　　兩種方法的比較結(jié)果見圖6a、6b。僅需說明，在圖6a樁頂荷載——樁頂位移曲線中，黑點(diǎn)是采用傳統(tǒng)的樁頂加載法直接測得的結(jié)果，而細(xì)曲線則是采用樁底加載法將樁側(cè)阻力與樁端阻力相應(yīng)的位移——迭加而得結(jié)果。在圖6b樁端荷載——樁端位移曲線中，實(shí)心黑點(diǎn)及其所連成的虛線曲線是

8、采用傳統(tǒng)的樁頂加載法，根據(jù)樁身實(shí)測應(yīng)變推算而得的結(jié)果，空心圓圈及其所連成的曲線是用樁底加載法直接測得的結(jié)果，可見兩種測試結(jié)果非常接近。圖5　試樁地質(zhì)資料及樁位置圖a.地質(zhì)剖面　　b.荷載位移曲線　　　　　　圖6　樁底加載與傳統(tǒng)靜載試樁法對比試驗(yàn)結(jié)果3(a)樁頂荷載－－樁頂位移曲線　(b)樁端荷載－－樁端位移曲線將側(cè)阻與端阻迭加而得　　　根據(jù)樁身實(shí)測應(yīng)變推算而得4　結(jié)論　　采用樁底加載法