樁身自平衡靜載試驗(yàn)的測(cè)試原理

1、第一章樁身自平衡靜載試驗(yàn)的測(cè)試機(jī)理1.1 樁身自平衡靜載試驗(yàn)的測(cè)試原理自從1969年由日本的中山（Nakayama和藤關(guān)（Fujiseki）提出樁承載力自平衡測(cè)試到現(xiàn)在，經(jīng)歷20世紀(jì)80年代中期類似技術(shù)為Cernac和Osterberg等人所發(fā)展，其中1984年osterberg研制成功的樁底圓形試驗(yàn)方法（即自平衡測(cè)試法）將此項(xiàng)技術(shù)用于工程實(shí)踐，他通過預(yù)埋在樁底的測(cè)壓盒進(jìn)行鉆孔樁靜載試驗(yàn)的方法，先是在橋梁鋼樁中得到了成功應(yīng)用，后來逐漸推廣至各種樁型以來，據(jù)美國(guó)聯(lián)邦公路管理局調(diào)查統(tǒng)計(jì)，1994年全美鉆孔灌注樁荷載試驗(yàn)中該方法的使用超過了65%后來在世界各地得到了推廣，該法對(duì)于劃分樁側(cè)摩阻力與樁端

2、阻力以及確定抗拔樁的承載力有重要意義，現(xiàn)已取代了傳統(tǒng)載荷試驗(yàn)。歐洲及日本、加拿大、新加坡等國(guó)也廣泛使用該法。自1996年起，我國(guó)江蘇、河南、浙江、云南、安徽等省開始使用該法，如江蘇的潤(rùn)揚(yáng)大橋、新三漢河大橋及張公橋，云南的元江大橋、磨江大橋、思茅大橋等橋梁樁基試驗(yàn)均采用了該技術(shù)。該方法較好地解決了傳統(tǒng)加載技術(shù)存在的諸如費(fèi)時(shí)、費(fèi)用高、對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地要求高、大噸位常規(guī)靜載試驗(yàn)一般很難進(jìn)行、不借助樁身應(yīng)力測(cè)試，從試驗(yàn)結(jié)果很難區(qū)分樁側(cè)摩阻力與樁端阻力的準(zhǔn)確性等問題。1.1.1 自平衡法自平衡測(cè)樁法的主要裝置是一種經(jīng)特別設(shè)計(jì)可用于加載的荷載箱。它主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四部分組成。頂、底蓋的外徑略小于樁的

3、外徑，在頂、底蓋上布置位移棒。將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后，即可澆搗混凝土成樁。試驗(yàn)時(shí)，在地面上通過油泵給荷載箱加壓，隨著壓力增加，荷載箱將同時(shí)向上、向下對(duì)樁施加作用力，圖2.1為試驗(yàn)原理示意圖。芯棒百分表壓力表輸壓豎管rm活塞箱壁IIJL圖2.1試驗(yàn)原理示意圖Fig2.1Testingprinciplediagrammaticsketch當(dāng)在地面上通過油泵給荷載箱加壓時(shí)，隨著荷載箱壓力的不斷增加，荷載箱將同時(shí)向上、向下發(fā)生變位，荷載箱對(duì)樁的作用力也不斷增加，進(jìn)而促使樁側(cè)阻力及樁端阻力的不斷發(fā)揮，圖2.2為試驗(yàn)裝置示意圖，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，可從相關(guān)曲線判斷出樁的承載力情況。由于加載裝置

4、簡(jiǎn)單，多根樁可同時(shí)進(jìn)行測(cè)試。荷載箱中的壓力可用壓力表測(cè)量，荷載箱的向上、向下位移可用位移傳感器測(cè)得，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪出相應(yīng)的“向上的力與位移圖”及“向下的力與位移圖”，根據(jù)兩條Q-S曲線及相應(yīng)的s-lgt、s-lgQ曲線，可分別求得荷載箱上段樁及下段樁的極限承載力，將上段樁極限承載力經(jīng)一定處理后與下段樁極限承載力相加即為單樁的極限承載力。圖2.2試驗(yàn)裝置示意圖Fig2.2Testingequipmentdiagrammaticsketch由于自平衡靜載試驗(yàn)方法的加載不是在樁頂，而是將加載點(diǎn)放在樁體的某個(gè)位置內(nèi)。是接近于豎向抗壓（抗拔）樁的實(shí)際工作條件的一種試驗(yàn)方法。隨著對(duì)荷載箱內(nèi)腔加壓，使其箱蓋

5、頂著樁體向上移動(dòng)，同時(shí)使箱底向下移動(dòng)，從而調(diào)動(dòng)樁周土阻力和樁底土阻力。試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪出相應(yīng)的“向上的力與位移圖”及“向下的力與位移圖”及兩條Q-S曲線及相應(yīng)的s-lgt、s-lgQ曲線，可求得的荷載箱上段樁及下段樁的極限承載力。因此，可以很好地直接從試驗(yàn)結(jié)果區(qū)分樁側(cè)摩阻力與樁端阻力；同時(shí)它使樁側(cè)摩阻力與樁端阻力兩者互為反力，所以，該方法所施加的荷載只需傳統(tǒng)加載技術(shù)的一半左右。隨著對(duì)荷載箱內(nèi)腔加壓的增大，樁側(cè)摩阻力與樁端阻力隨之增大，直至破壞。于是，根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)就可繪出各種試驗(yàn)曲線。如：側(cè)阻一位移曲線、端阻一位移曲線、Q-S曲線及相應(yīng)的s-lgt、s-lgQ曲線等等。自平衡法測(cè)出的上

6、段樁的摩阻力方向是向下的，與常規(guī)摩阻力方向相反。我們知道，傳統(tǒng)的靜壓加載時(shí)，側(cè)阻力將使土層壓密，而該法加載時(shí)，上段樁側(cè)阻力將使土層減壓松散，故該法測(cè)出的摩阻力小于常規(guī)摩阻力，對(duì)于這上點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外大量的對(duì)比試驗(yàn)已證明了此點(diǎn)。因此在用試驗(yàn)直接得到的側(cè)阻一位移曲線、端阻一位移曲線轉(zhuǎn)化成承載力一一位移曲線時(shí)要考慮該因素的影響。位荷載箱的樁 。樁在荷載箱的位置的確定是決定測(cè)試目的能否實(shí)現(xiàn)以及測(cè)試精度的關(guān)鍵因素,置必須根據(jù)地質(zhì)條件、樁形、測(cè)試要求等因素來確定。即找準(zhǔn)樁的“平衡點(diǎn)”頂受壓時(shí)樁周土產(chǎn)生身上的摩阻力，它與樁在底部受托時(shí)樁周土產(chǎn)生向下的摩阻力，兩者是有區(qū)別的。對(duì)此，Osterberg曾作了對(duì)比試驗(yàn)確

7、定。結(jié)果表明，在粘性土中樁側(cè)向上的摩阻力基本上與向下的摩阻力相等，兩者相差不大；在砂土中向上的摩阻力略大于向下的摩阻力。故osterberg試樁中將向下的摩阻力視為向上的摩阻力是偏于安全的，對(duì)于結(jié)構(gòu)安全是有利的。樁的自重在osterberg試驗(yàn)中其方向與樁側(cè)阻力相一致，它使樁側(cè)摩阻力的值增大，故要判定樁側(cè)摩阻力時(shí)應(yīng)予于扣除。目前國(guó)外對(duì)該法測(cè)試值如何得出抗壓樁承載力的方法也不相同。有些國(guó)家將上下兩段實(shí)測(cè)值相疊加而得抗壓極限承載力，這樣偏于安全、保守。有些國(guó)家將上段樁摩阻力乘以大于1的系數(shù)再與下段樁疊加而得抗壓極限承載力。我國(guó)則將向上、向下摩阻力根據(jù)土性劃分。對(duì)于粘土層，向下摩阻力為(0.60.8

8、)倍向上摩阻力；對(duì)于砂土層，向下摩阻力為(0.50.7)倍向上摩阻力。東南大學(xué)土木工程學(xué)院龔維明教授也在同一場(chǎng)地做了60多根靜載與自平衡法的對(duì)比試驗(yàn),其中有幾根是在同一根樁上進(jìn)行兩種試驗(yàn)對(duì)比的，提出了對(duì)于粘土、粉土，取0.8,對(duì)于砂土取0.7的主張。1.1.2 軸向應(yīng)變測(cè)試基樁自平衡試驗(yàn)開始后，荷載箱產(chǎn)生的荷載沿著樁身軸向往上、往下傳遞。假設(shè)基樁受荷后，樁身結(jié)構(gòu)完好(無破損，混凝土無離析、斷裂現(xiàn)象)，則在各級(jí)荷載作用下混凝土產(chǎn)生的應(yīng)變量等于鋼筋產(chǎn)生的應(yīng)變量，通過量測(cè)預(yù)先埋置在樁體內(nèi)的應(yīng)變計(jì)，可以實(shí)測(cè)到各應(yīng)變計(jì)在每級(jí)荷載作用下所得的應(yīng)變，由此便可求得在各級(jí)荷載作用下各樁截面的樁身軸力值及軸力、摩

9、阻力隨荷載和深度變化的傳遞規(guī)律。1.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備基樁自平衡試驗(yàn)采用的儀器及設(shè)備有：荷載箱、電子位移器、數(shù)據(jù)采集儀、壓力表、百分表、加壓設(shè)備等。軸向應(yīng)力測(cè)試采用的儀器設(shè)備有：應(yīng)變計(jì)和應(yīng)變采集儀。1.1.4 測(cè)試系統(tǒng)加載采用荷載箱，通過高壓油泵輸油加載。試樁的位移量測(cè)采用電子位移計(jì)。經(jīng)應(yīng)變儀與電腦相連，由電腦控制量測(cè)并在電腦屏上實(shí)時(shí)顯示(QS)曲線和(S-IgT)曲線和(S-lgQ)曲線。1.2 樁身自平衡靜載試驗(yàn)的計(jì)算理論1.2.1 軸向力測(cè)試及相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算方法1 、單樁豎向抗壓極限承載力的計(jì)算據(jù)實(shí)測(cè)荷載箱上、下位移計(jì)算承載力公式:Q(jk=(Qu-Gp)/入+UQ式中：Quk為樁抗

10、壓極限承載力Qu+為上段樁極限承載力實(shí)測(cè)值，按公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)附錄B( JTJ041-2000) 附錄 B“試樁試驗(yàn)辦法”確定；Qu-為下段樁極限承載力實(shí)測(cè)值，按公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范“試樁試驗(yàn)辦法”確定；Gp為荷載箱上部樁有效自重；入為系數(shù)，對(duì)于粘土、粉土，入=0.8;對(duì)于砂土，入=0.7;對(duì)于巖石，入=1.0。該判斷方法適用于上、下段樁的極限承載力均測(cè)出的情況，且該法得出的載力值與位移無對(duì)應(yīng)關(guān)系。2 、軸力計(jì)算應(yīng)變量可由樁身預(yù)埋的應(yīng)變計(jì)讀數(shù)求得，其計(jì)算公式為:s=K&+B式中：S一應(yīng)變計(jì)在某級(jí)荷載作用下的應(yīng)變量；聯(lián)一應(yīng)變計(jì)在某級(jí)荷載作用下讀數(shù)；K應(yīng)變計(jì)系

11、數(shù)；B應(yīng)變計(jì)計(jì)算修正值；在同級(jí)荷載作用下，試樁內(nèi)混凝土所產(chǎn)生的應(yīng)變量等于鋼筋所產(chǎn)生的應(yīng)變量，相應(yīng)樁截面微單元內(nèi)的應(yīng)變量即為鋼筋的應(yīng)變量，其計(jì)算公式如下：!c=為oc=£EcGS=ESEsPz=(JSAS+vcAc式中：&某級(jí)荷載作用下樁身截面混凝土產(chǎn)生的應(yīng)變量；oc一某級(jí)荷載作用下樁身截面混凝土產(chǎn)生的應(yīng)力值(kN/m2);cs一某級(jí)荷載作用下鋼筋產(chǎn)生的應(yīng)力值(kN/m2)；v混凝土的塑性系數(shù)；2Ec樁身混凝土彈性模量(kN/m)；Es鋼筋彈性模量(kN/m2)；As樁身截面縱向鋼筋總面積(m2)；Ac樁身截面混凝土的凈面積(m2)；Pz某級(jí)荷載作用下樁身某截面的軸向力(kN)

12、；在建立試樁標(biāo)定截面處的PzPsi相關(guān)方程后，各量測(cè)截面的樁身軸向力Pz值便可由相應(yīng)的相關(guān)方程求得。3 、摩阻力計(jì)算各土層樁側(cè)摩阻力qs可根據(jù)下式求得：qs=Pz/AF式中：qs樁側(cè)各土層的摩阻力(kN/m2)； Pz一樁身量測(cè)截面之間的軸向力Pz之差值(kN); F樁身量測(cè)截面之間樁段的側(cè)表面積(m2)。4、截面位移計(jì)算為了得到樁周土摩阻力qs隨樁身沉降S的變化規(guī)律。即求得樁側(cè)實(shí)測(cè)的傳遞函數(shù)QsS關(guān)系，需確定各計(jì)算深度處樁身位移Si值，方法如下：Si=Si+1i式中：Si第i計(jì)算截面處的沉降量（Inm）;Si+1第i+1計(jì)算截面處的沉降量（Inm）；第i+1截面到第i截面間樁身的彈性壓縮量（

13、mm）,依據(jù)虎克定律按下式計(jì)算：i=（Pz,i+Pz,i+1）Li/（2AnEc）式中：Pz,i第i截面樁身軸向力（kN）:Li第i+1截面至第i截面處樁段長(zhǎng)度（m）:An一樁身換算截面面積：An=n2+nAs（Es/Ec1）式中：r一試樁半徑（mr）n一主鋼筋根數(shù)；As一單根主筋面積。1.2.2等效轉(zhuǎn)換方法傳統(tǒng)靜載試驗(yàn)的荷載作用于樁頂,樁側(cè)摩阻力由樁頂向下逐漸發(fā)展,樁側(cè)摩阻力方向向上,而在自平衡法中,上段樁的摩阻力由荷載箱處向上發(fā)展且方向向下,其受力機(jī)理與傳統(tǒng)方法不同。由于荷載箱將試樁分為上、下兩段樁,因而荷載傳遞也分為上、下段樁來分析。對(duì)于下段樁,似乎與傳統(tǒng)靜載試驗(yàn)的受力是一致的,但由于向

14、上的托力通過上段樁身對(duì)周圍土層產(chǎn)生向上的剪切應(yīng)力,降低了下段樁周圍土層的有效自重應(yīng)力,其應(yīng)力場(chǎng)與堆載法相應(yīng)部位樁周土層的應(yīng)力場(chǎng)是不同的。對(duì)于上段樁,由于向上的托力,上段樁承受的負(fù)摩阻力,但上托力作用點(diǎn)位于是樁下端,因而與抗拔樁的負(fù)摩阻力的分布不同。在樁承載力自平衡測(cè)試中,測(cè)定了荷載箱的荷載、垂直方向向上和向下的位移量,以及樁在不同深度的應(yīng)變,通過樁的應(yīng)變和斷面剛度,由上述公式可計(jì)算出軸向力分布,進(jìn)而求出不同深度的樁側(cè)摩阻力,利用荷載傳遞解析方法,將樁側(cè)摩阻力與變位量的關(guān)系、荷載箱荷載與向下變位量的關(guān)系,換算成樁頂荷載對(duì)應(yīng)的荷載沉降關(guān)系（圖2.3、圖2.4、圖2.5）。(a)自平衡測(cè)試曲線(b)

15、等效轉(zhuǎn)換曲線圖2.3自平衡測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)換示意圖Fig2.3Self-balaneetestingresultconvertdrawing在荷載傳遞解析中，作如下假定：1、 樁為彈性體；2、 可由單元上下兩面的軸向力和平均斷面剛度來求各單元應(yīng)變；3、 自平衡測(cè)試法中，樁尖的承載力一沉降量關(guān)系及不同深度的樁側(cè)摩阻力一變位量關(guān)系與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)法是相同的。圖2.4轉(zhuǎn)換單元示意圖n個(gè)點(diǎn)，任意一點(diǎn)i的Fig2.4Convertunitschematicdiagram目平衡測(cè)試法中，從裝荷載箱的深度起，將以上部分分割成樁軸向力Q和變位量S(i)可用下式表示:nQ(i)=Qaf(m)U(m)Um1:hm/2jmtS

16、iSjmi' Em-Am-1Em.1hmSiT J 巴！ 2 h i A(i E(i )+ A(i +1 向 +1 )式中:Qjn - 1點(diǎn)(荷載箱深度)的樁的軸向力(荷載箱荷載)，kn ;Sji =n -1點(diǎn)樁向下的變位量,m點(diǎn)(in之間的點(diǎn))的樁側(cè)摩阻力(假定向上為正值),m點(diǎn)處樁周長(zhǎng)，mm點(diǎn)處樁截面面積,m點(diǎn)處樁彈性模量,k Pa分割單元m的長(zhǎng)度,另外，單元i的中點(diǎn)變位量Sm(i)可用下式表示:Q(iA(i)E (i)” 3Q(i1 ) h(i) 3A i 1 E i1代入式中,可得:Q i _S iSm =t-1 -fA (i) E (i)h (i)A(i +1 尸(i +1

17、)LU2當(dāng)i = n時(shí),Sn_S A(n)E(n) ? An? 1En? 1.2q .f n U n 'U n 1 )iS (n )= o . + -SmSj An E(n) 3An 1 E n 1h fn_*r*2 Q + f (n (n )+U (n +1用以上公式，由自平衡測(cè)試出的樁側(cè)摩阻力T與變位量yn(i)的關(guān)系曲線，將f(i)作為yn(i)=sn(i)的形式，求出t，進(jìn)一步求出f(i)=t(i),還可由荷載箱荷載Q與沉降量Sj的關(guān)系曲線求出Qjo所以，對(duì)于S和Sn的2n個(gè)未知數(shù)，可建立2n個(gè)聯(lián)立方程式向上向下壓縮向上向下Qd5荷載箱荷載Qj單元中點(diǎn)變位量1一樁頭變橙；2荷載

18、箱變杭量：3樁端變位量；4荷載箱荷載t5一樁端軸向力圖2.5自平衡靜載試驗(yàn)法的軸向力、樁側(cè)摩阻力與變位量的關(guān)系Fig2.5Theinterrelationofaxialforce,frictionanddeflectionofself-balaneetentativepilingtechnique圖2.6表示由自平衡測(cè)試結(jié)果換算成等效樁頂荷載的具體荷載傳遞解析步驟。開始FLQ產(chǎn)Q(1卜SrS(1)Sfil最終值結(jié)束圖2.6等效樁頂荷載一位移曲線的解析流程Fig2.6Theanalysisflowchartofpilebolckequivalentload-displacement第二章樁身自平

19、衡靜載試驗(yàn)的操作方法由于樁身自平衡靜載試驗(yàn)進(jìn)入我國(guó)是在20世紀(jì)90年代的中期，并且進(jìn)入每個(gè)省份的時(shí)間不一，所以難免在操作上會(huì)比較佰生，為了保證試驗(yàn)工作的順利而有效的進(jìn)行，通常按如下程序進(jìn)行：2.1 自平衡靜載試驗(yàn)操作前準(zhǔn)備1 、根據(jù)需測(cè)試樁的相關(guān)數(shù)據(jù)，配好荷載箱的型號(hào)及數(shù)量；2 、測(cè)試前校驗(yàn)壓力表、百分表等儀器；3 、準(zhǔn)備好試驗(yàn)所需的基準(zhǔn)梁、芯棒、輸壓豎管、輸壓橫管等物品；4 、做好檢測(cè)方案、樁試驗(yàn)時(shí)間的確定及加載方案等；5 、計(jì)算出荷載箱底部需澆灌砼的高度，找好平衡點(diǎn)的位置，即確定好荷載箱的預(yù)埋方法及位置；6 樁鋼筋籠和荷載箱焊接，埋好輸壓管、芯棒等；7 、位移棒與鋼筋籠綁扎成整體，確保保護(hù)

20、管不滲泥漿；8 、埋荷載箱前檢查樁徑、樁長(zhǎng)、油管及鋼管長(zhǎng)度、鋼管距離；9 、下鋼筋籠；10 、澆灌樁身砼至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高；11 、保護(hù)油管及鋼管封頭，以防雜物漏入；12 、清理好樁周的場(chǎng)地；13 、安排好配合的人員；14 、試驗(yàn)前對(duì)測(cè)試儀器進(jìn)行調(diào)試；15 、所有試驗(yàn)設(shè)備安裝完畢之后，進(jìn)行一次系統(tǒng)檢測(cè)，對(duì)樁施加一較小的荷載進(jìn)行預(yù)壓，消除人為安裝帶來影響。2.2 荷載箱的預(yù)埋方法及位置確定前面我們提到，工程樁的種類和地質(zhì)條件是多種多樣的，樁的長(zhǎng)短、樁徑的大小等等也不盡相同，這就決定了樁承載力自平衡測(cè)試中荷載箱的位置有一個(gè)合理的位置，也就是“平衡點(diǎn)”的位置確定，它是一個(gè)困難而復(fù)雜的問題。在試驗(yàn)之前,根

21、據(jù)已有資料和試樁經(jīng)驗(yàn)來確定的所謂“平衡點(diǎn)”，從而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果存在一定的偏差是完全可能的，偏差的存在就會(huì)造成上、下兩段樁很少同時(shí)達(dá)到我們預(yù)先擬定的極限條件，即可能是其中一段達(dá)到極限承載力，另一段可能還沒有達(dá)到，從而導(dǎo)致上、下兩段樁的極限承載力不相等，這就使得測(cè)試結(jié)果并沒有真實(shí)反映樁的實(shí)際工作能力，由此判定的極限承載力必然小于真實(shí)的極限承載力，使得結(jié)果偏于保守。荷載箱擺放在什么位置，也是需要解決的問題。根據(jù)相關(guān)的參考文獻(xiàn)89，以下是荷載箱的幾種擺放位置，詳見圖3.1：匚匚.? J-M-xij-z:?c"jlFt-lJ(?)圖3.1荷載箱放置部位Fig.3.1Positionofloadc

22、ells圖(a)是一般常用位置，即當(dāng)樁身成孔后先在孔底稍作找平，然后在孔底放置荷載箱，此法適用于樁側(cè)阻力與樁端阻力大致相等的情況，或端阻力大于側(cè)阻力而試樁目的在于側(cè)阻極限的情況。如鎮(zhèn)江電廠高爐基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁預(yù)估端阻力大于側(cè)阻力，荷載箱擺放在樁端進(jìn)行測(cè)試。圖(b)是將荷載箱放置于樁身中的某一位置，此時(shí)如位置適當(dāng)，則當(dāng)荷載箱以下的樁側(cè)阻力與樁端阻力之和達(dá)到極限值時(shí)，荷載箱以上的樁側(cè)阻力同時(shí)達(dá)到極限值。如云南阿墨江大橋，荷載箱擺設(shè)在樁端上部25m處，這樣上、下段樁的承載力大致相等，確保測(cè)試順利加載。圖(c)為鉆孔樁抗拔試驗(yàn)時(shí)的放置位置。由于抗拔樁需測(cè)出整個(gè)樁身的側(cè)阻力，故荷載箱必須設(shè)在樁端，

23、而樁端處無法提供需要的反力，故將該樁鉆深，使加長(zhǎng)部分樁側(cè)阻力及樁端阻力能夠提供所需的反力。如上海吳淞口輸電塔大跨工程，樁長(zhǎng)44m,荷載箱下部再鉆深7m提供反力。圖(d)為挖孔擴(kuò)底樁抗拔試驗(yàn)時(shí)荷載箱的的放置位置。如江蘇省電網(wǎng)調(diào)度中心基礎(chǔ)工程，抗拔樁為挖孔擴(kuò)底樁，荷載箱擺在擴(kuò)大頭底部進(jìn)行抗拔試驗(yàn)。圖(e)為擴(kuò)大頭樁或當(dāng)預(yù)估樁端阻力小于樁側(cè)阻力而要求測(cè)定樁側(cè)阻力極限值時(shí)的情況，此時(shí)是將樁底擴(kuò)大，將荷載箱置于擴(kuò)大頭上。如南京北京西路軍區(qū)安居房工程。該場(chǎng)地地表5m下面軟、硬巖相交替，挖孔樁側(cè)阻力相當(dāng)大，故荷載箱置于擴(kuò)大頭上進(jìn)行測(cè)試。南京江浦農(nóng)行綜合樓采用夯擴(kuò)頭上進(jìn)行測(cè)試。圖(f)為測(cè)定嵌巖樁嵌巖段的側(cè)阻

24、力與樁端阻力之和。此法所測(cè)結(jié)果不致于與覆蓋土層側(cè)阻力相混。如仍需測(cè)定覆蓋土層的極限側(cè)阻力，則可在嵌巖段側(cè)阻力與端阻力測(cè)試完畢后澆灌樁身上段混凝土，然后再進(jìn)行測(cè)試。如南京世紀(jì)塔挖孔樁工程，設(shè)計(jì)要求測(cè)出嵌巖段側(cè)阻力，荷載箱埋在樁端，混凝土澆灌至巖層頂部，設(shè)計(jì)部門根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)。圖(g)為有效樁頂標(biāo)圖位于地面以下有一定距離時(shí)(如有地下室的圖層建筑)，而將輸壓管及位移棒引至地面方便地進(jìn)行測(cè)試。如南京電信局多媒體大廈，采用沖擊鉆孔灌注樁，三層地下室底板距地面14m預(yù)估該段樁承載力達(dá)8MN,而整樁預(yù)估承載力高達(dá)40MN。南京地鐵新街口站，底板距地面23m有效樁長(zhǎng)27m澆搗樁身混凝土至底板下部，

25、兩工程試樁分別形成14m23m空頭樁，測(cè)試結(jié)果消除了多余上部樁身側(cè)阻力的影響。圖(h)為若需測(cè)定兩個(gè)或以上土層的側(cè)阻極限值，可先將混凝土澆灌至下層土的頂面進(jìn)行測(cè)試而獲得下層土的數(shù)據(jù)，然后再澆灌至上一土層，進(jìn)行測(cè)試，依次類推，從而獲得整個(gè)樁身全長(zhǎng)的側(cè)阻極限值的情況。如江蘇省電網(wǎng)調(diào)度中心挖孔樁工程。荷載箱擺在樁端，上部先澆2.5m混凝土，測(cè)出巖石極限側(cè)阻力后，上部再澆混凝土，測(cè)樁端承載力及后澆樁段的承載力。圖(i)為采用兩只荷載箱，一只放在樁下部，一只放在樁身上部，分別測(cè)出三段樁極限承載力的情況。如潤(rùn)揚(yáng)大橋世業(yè)洲高架橋鉆孔樁，樁徑1.5m,樁長(zhǎng)75m,一只荷載箱距樁頂63m,另一只荷載箱擺在20m

26、處。由于地震液化的影響，上部20m的砂土層側(cè)阻力必須扣除。故首先用下面一只荷載箱測(cè)出整個(gè)承載力，間隔15天后再用上面一只荷載箱測(cè)出上部20m樁側(cè)阻力，扣除該部分側(cè)阻力即為該樁實(shí)際應(yīng)用承載力。荷載箱預(yù)埋位置為樁身向下及向上阻力相平衡的中間點(diǎn)，該中間點(diǎn)為荷載箱上段樁身向上抗拔力與荷載箱下段樁向下側(cè)阻力、樁端阻力之和相等的位置，在測(cè)試前，要考慮上、下兩端樁提供的力是否足夠，需要采取什么措施等等，如果不能滿足，應(yīng)事先計(jì)劃好要采取的輔助措施。比如樁較短情況下，上端樁側(cè)阻力可能不夠時(shí)，要不要在樁頂提供一定重量的配重等等。2.3樁試驗(yàn)時(shí)間的確定及加載方案通常情況下，在樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下，成樁到開始試樁的時(shí)間：對(duì)于砂土不少于10天，對(duì)于粘性土和粉土不少于15天，對(duì)于淤泥或淤泥質(zhì)土不少于25天。本工程，考慮到粘土層和砂層并存，為安全起見，選擇在15后進(jìn)行樁試驗(yàn)。在所有試驗(yàn)設(shè)備安裝完畢之后，進(jìn)行一次系統(tǒng)檢測(cè)，方法是對(duì)樁施加一較小的荷載進(jìn)行預(yù)壓，目的是消除整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)和被測(cè)樁本身由于安裝等人為因素造成的影響，排除荷載箱及管路中的空氣，檢測(cè)管路接頭、閥門等是否漏油等，如一切正常，卸載至零，待位移計(jì)顯示讀數(shù)穩(wěn)定后，并記錄初始讀數(shù)，即可開始正式加載。加載方式可采用慢速維持荷載法，也可采用快速維持荷載法，本工程是用于檢驗(yàn)性試驗(yàn)，采用快速維持荷載法，即每隔一小時(shí)加一級(jí)荷載。1) 加載