xxx基樁承載能力自平衡測試技術第四工程有限公司xxx內容提要：本文著重介紹了采用自平衡測試技術進行試驗樁的目的、試驗依據及技術的測試原理、方法和測試分析方法，并根據此技術提供的數據、成果對大橋的鉆孔樁進行優化。關鍵詞：大橋試驗樁承載能力自平衡測試技術1.概述1.1工程概況國道主干線xxx繞城公路東北段xxx主橋采用大跨度預應力混凝土連續梁結構，引橋采用預應力混凝土簡支梁結構。橋跨總體布置形式為2×40m＋3×40m＋4×40m簡支轉連續梁（南引橋）＋90.5m＋3×138m＋90.5m變截面大跨度預應力混凝土連續梁（主橋）＋4×40m＋10×（3×40m）簡支轉連續梁（北引橋）。橋梁全長2324.92m，主橋長595m，引橋長1729.92m。大橋位于松花江下游11公里處，起訖里程為XXX，大橋全寬28m，雙向四車道，設計洪水頻率為P=1/300，通航標準為Ⅲ級航道，抗震荷載按Ⅶ度設防。主橋4個主墩均采用鋼筋混凝土實體墩，墩身采用上、下行分離式，墩身截面尺寸橫橋向為6m，順橋向為4.58～5m。承臺為整體式，承臺平面形狀為六邊形，每個承臺下設16根直徑為2.0m的鉆孔灌注樁，樁長為70m、75m。鉆孔灌注樁按梅花形布置。本次試樁選擇在松花江南岸38號墩附近（離主墩的鉆孔樁20m）橋中線，試樁直徑2.0m，樁長70m。試樁位置見圖1。圖1試樁樁位布置圖1.2地質條件該橋位處地質條件復雜，覆蓋層為淤泥，自上而下巖土分布依次為粉砂、細砂、中砂、粗砂、礫砂、中砂、粗砂、全風化砂巖、強風化砂巖、強風化泥巖、弱風化泥巖、弱風化砂巖、弱風化泥巖，持力層為弱風化泥巖。2.試樁目的及試驗依據2.1試樁目的確定單樁極限承載力、樁身彈性變形、巖土塑性變形、樁身軸力分布、樁側巖土分層實測摩阻力、樁側摩阻力與樁端阻力的分擔情況，了解基樁的承載性狀等。2.2試驗依據a.《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）b.《公路橋涵地基基礎設計規范》（JTJ024-85）c.《xxx主橋鉆孔樁基礎施工圖設計》樓d組.靈《李xx屑x動工程地質鉗柱狀圖》猜e挪.朽《公路工則程水泥混廉凝土試驗柱規程》齡（愈JTJ0驢34-9惱3蝶）你3宗.軋自平衡試軟驗方法名3.望1堆測試原理樸云獨自平衡測蒸試法是利雷用試樁自池身反力平景衡的原則避，在樁端優附近或樁昂身某截面釀處預先埋頭設單層（籮或多層）檢荷載箱，鋸加載時荷念載箱以下勞將產生端棗阻燈和考/暑或向上的滾側阻以抵聞抗向下的球位移，同廳時荷載箱宅以上將產熊生向下的謀側阻以抵慚抗向上的遣位移，上羊下樁段的菊反力大小員相等、方執向相反，臣從而達到叼試樁自身閃反力平衡謝加載的目始的。試驗描時，在地奪面上通過煌油泵加壓永，隨著壓咳力的增加幸，荷載箱詞伸長，上嫩下樁段產幟生彈（塑丹）性變形鳳，從而促孕使樁側和兔樁端阻力列逐步發揮票。荷載箱商施加的壓何力可通過記預先標定秧的油泵壓眼力表測得詞，荷載箱碌頂底板的瘦位移可通錘過預先設含置的位移遍棒，用位曠移傳感器卷測得。由零此可測得孔上下樁段腐兩珍條奮Q減～頂S街曲線及相澆應任的狼S究～館lg鐘t程曲線，采掘用合理的貍測試數據同等效轉換木方法和承漂載力確定浙方法，即鞭可確定基宅樁的極限習承載力、恢樁側、樁守端阻力分傷擔情況等才。影自平衡加線載受力示肚意及試驗對典型曲線倒見友圖參2.社圖忌2醫弄自平衡加拾載受力示甚意及試驗秘典型曲線龜3.寄2詢測試系統吐自平衡測異試系數由經加載系數戲、敏數據采集稱系統和荷四載與位移竿的量測裝之置汁組成，見形圖稿3兼。逮圖踢3堪悠自平衡測猾試系統示摟意圖殺3.2.向1拍加載系統全自平衡試浙樁法的主驚要裝置是瞞特別設計兆的液壓千覆斤頂式的廟荷載箱，染根據試驗麥樁徑和試休驗荷載的航大小，荷闊載箱內設歉置一個或赴多個千斤踏頂并聯而哀成，為使竭荷載箱兩輝端的樁身脖受力均勻獸、便于和敵鋼筋籠焊郵接，在千襖斤頂上、啞下分別用寄適當厚度古的鋼板連物接。它按騎不同的樁旦型、截面能尺寸和荷側載大小設遭計制作。恨它主要由末活塞、頂旬蓋、底蓋簽及箱壁四趁部分組成姑。為保證鬼垂直受力紋，荷載箱天平放于試伏樁中心，透荷載箱的衰軸線應盡倦量與樁身醋軸線保持禍一致；荷棗載箱位移蠅方向與樁經身軸線夾磚角思≤它5細o朗，荷載箱或極限加載渾能力應大跡于預估極斧限承載力懇的陳1.衫2營倍。通過番定點的液賞壓設備生郵產廠家，棒按設計圖菌紙保質、椒及時提供罩產品及美櫻國劑6000免kNM渣T負S飲試驗機及根法號國蹦/頁國產油泵粗對荷載箱弱進行標定衣，以保證摟加載的準保確性。寧3.2.忙2腿數據采集眠系統餡采貌用吹RS-J香Y唱C桃基樁測試這儀全自動誤實時觀測垂并自動記代錄測試數吊據，采集婦精度高。掠自動判穩醒并提醒進份行下級荷果載的測試惑。冠3.2.戰3攻牢荷載與位崖移的量測朽裝置得采用連于俘荷載箱輸威壓管的壓柿力表測定淚油壓，根圣據荷載箱穗標定曲線寒換算荷載扔。位移測蟻試采用位脆移傳感器嗚測量，在背樁頂設置暑測點測量份樁頂位移因；并通過據伸出樁頂惱的位移棒編測量荷載丸箱頂底板葉的向上和廉向下位移盤；位移管踐布置見附滔圖貨1購。蓋固定和支田承位移傳鳥感器或百顧分表的基旨準梁采用速一端固定波一端豎向臺約束的方型式，且與岸試樁保持掏一定的距蕩離，以保險證不受氣睛溫、振動憶及其他外花界因素影牽響其豎向齡變位。基魔準梁必須齒具有相當糞的剛度（跑建議旁用調I40覺a畜以上的工朵字鋼），殼并應避免板日照和雨撓淋。試樁潮與基準樁吩之間的中架心距離按翁下述原則吸確定筑：電a路.住試樁與基存準樁的中丘心距離奇應開≥從3線D洽（沃D異為試樁樁屈徑）券；棉b慮.晶基準樁與剩試樁的中拔心距離不像小糧于充4嘗m幫。廁3.2.翁4神告樁身受力著觀測蠅為進行單柿樁荷載傳碧遞分析，隙即在樁頂塌荷載作用份下樁身軸托力沿深度時的變化，荒在鋼筋籠匆不同深度此位置（樁孔側土層分驕界處及樁振底處）埋趣設振弦式削鋼筋計（檔每層稀埋墳3寸～錢4泰支），鋼蘭筋計與主東筋焊接。言當樁進行隆靜載荷試攜驗時，用波專用測試狗儀測出頻夸率值，通族過換算公餃式，即可殼得出樁身卷軸力，相騎鄰兩測試攀截面的軸部力之差即扎為該段樁她身側阻力擊。堆樁身軸力資測試與加侄壓荷載及伙沉降觀測窩同步進行農，在每級公荷載加載雜完畢和穩撓定時，通周過測試儀屬測讀加載畫過程樁身井各斷面的糕受力，同則時可通過秧計算反映厚各段樁身抱樁側摩阻呆力的發展闖情況。鋼葵筋計的埋茫設情況見陷附蚊圖走1鎮。萍3.沉3帆測試方法旁3.3.后1駕試驗加載塞方式抹試驗采用棒慢速維持抗荷載法，削即逐級加慧載，每級首荷載達到斃相對穩定兩后方可進拉行下一級綢加載，直勒至試樁破臣壞（或達成到預定的傾最大加載確量），然兼后分級卸站載至零。猛3.3.波2族加載分級泄及位移觀面測切3.3.芳2.烏1幼加載分級貨每級加載盆為預估極貌限荷載壞的檢1/1強0盞～峰1/1碰5灶，第一級響可紛按吧2芽倍分級荷孩載施加，偵對于預估喪荷載的最勝后幾級，挖可根據實少際情況適該當加密，陡對判斷極廉限承載力貍精度有所揭幫助。材3.3.姓2.無2項位移觀測腫每級加載堂完畢后怠按松0爸、咳5怨、榆1芒0亂、甩15mi找n仙各測讀一勞次，以后疏每壓隔珍15mi葉n絡測讀一次傲，累攪計霧1引h鳴以后每寧隔昏30mi商n炸測讀一次撇。系3.3.習2.及3糖位移相對多穩定標準尊在每級荷嚇載作用下撲，若樁身財位移量在學每小時內士小堂于任0.1m勸m費，或試樁灣的位移速黨率雖未達哈到小果于帽0.1m超m/巾h財，但在連子續觀測分的穴30mi旨n鼻位移量中劫，出現相弟鄰三次平畝均位移速號率（葉由何1.5堪h萬內連續觀殖測瓜的寶4弦次位移量蔬計算）呈團現衰減，溉即可認為答該級荷載謙的位移已始經穩定。蝦3.3.船3喜終止加載嶄條件訊當出現下俯列情況之貴一時，即舊可終止加借載。普a給．總位移童量雖未達命到創40m屢m由，但已達謀到極限加微載能力；伐總位移量互大于或等楚于葉40m質m處，本級荷睜載下的位胡移量等于霉或大于前科級荷載下膏位移量古的吊5征倍；累總位移量侄大于或等痕于攔40m黃m魚，本級荷斯載加上災后凍24變h賣未達穩定森；嚷總位移量職達刷到搏40m負m拖，繼續增糠加二級或貢二級以上鴉荷載仍無申陡變；誓e專．揭飲達到荷載葡箱最大行緒程。攤3.3.噸4覺卸載與卸務載回彈觀凝測卻卸載分級崖為加載分界級驚的閥2干倍，卸載透后惡隔棉15mi削n鈴測讀一次川，辟讀認2議次后，鉤隔蹈30mi鄙n棉再讀一次綁，即可卸杯下一艇級荷載。掘卸載至零項后，惑在洽3寧～惹4追h尾再讀一次較。貢3找．鏟4舟貼施工配合攝及測試時芒的注意事訪項脹a.膏荷載箱與細鋼筋籠的師焊接必須斃保證鋼筋籃籠與荷載稼箱基本在貝同一軸線丸上，焊點頭保證質量份；為保證裳導管順利將穿過荷載圾箱，在荷串載箱上下勵連接導向槳鋼筋，其僅數量與主督筋相同，屈導向鋼筋見與主筋及煎荷載箱的矩連接應平投順不阻礙孤導管的自壯由進出；三導向鋼筋繳段的箍筋撲應適當加疾密。恩b.微位移棒外絨護管（壓閉漿管）及富聲測管的火連接最好犁用套管接拿頭并與鋼狹筋籠焊接享成整體，喬管壁無孔鈴洞，確保省管路不滲徐入泥漿。蜜為保證上坐述要求，富施工時要糧嚴格按如期下操作步懲驟進行：悲荷載箱與浙鋼筋籠焊巖接；元最下段位天移棒分別屯焊接于荷拿載箱的上出、下頂底勻板；趁將此段位款移棒外護嫁管焊接于浩上、下頂徐底板，檢社查下底板制上的護管觀通過上頂器板是否順煩暢，并將攻其與鋼筋勉籠焊接；柔并考慮下確底板位移悶棒的伸縮荷裝置。扎依次接長其位移棒及憲外護管至桂樁頂適當性位置，外達護管與鋼疊筋籠焊接拖，并檢查貧護管是否殊有孔洞；謙液壓管路避的保護與兆固定；蚊其它工作璃完備后，唐準備下放夠鋼筋籠。飄c.賄鋼筋籠放睡入樁孔中犬后進行二按次清孔。天d.肺樁身砼灌領注時，導顯管經導向臣鋼筋通過扇荷載箱到公達樁端附峽近灌注砼芳，當砼頂呀面接近荷輔載箱底板舟位置時，毀應放慢導邊管提升速崖度，當荷盯載箱頂板度上部砼悶在廳2淋～累3磨m烈范圍時，農方可將導凝管拔過荷酬載箱，然沫后灌注砼修至設計樁矛頂。蓋e.巷基準樁、狼基準梁的斜設置由按呼上述要求創完成蒸。在整個繪測試過程鐘中做好導奸線保護、盲儀器設備壇的防震和繪免受氣候踏等外在因孟素的影響責。測試中叔發現異常增情況，應魚立即停止紹加載，分龜析原因、追解決問題釋，然后方妥可繼續加站載。任測試期間醬應保證不置間斷供電馳。捕f.略由于測試臭環境的特企殊性，為遣盡量減少診試樁時外縱部因素的毫影響，必筆須搭設防乘風防雨蓬傻，確保測醒試時不受跨外界環境執的影響；百試驗時試樓樁周俊圍踢10形m牽內不得有劍較大的振庸動。準g.遭灌注混凝蜓土時應制得作一定量刃的混凝土閱試塊，待洽測試時作江混凝土的坡彈性模量住試驗。掛h.臘試驗前應給先進行超稅聲波檢測變樁身質量粒，在樁身鍬質量滿足魄要求的前洋提下進行綢基樁自平使衡測試。撒3.5跳紛荷載箱埋孤設位置及枝加載程序軌根據提供縣的試樁樁后位處地質屯鉆孔資料童，經詳細磚計算確定強荷載箱的幻埋設位置蓄及加載程樸序。波3.5.強1藍肅荷載箱埋王設位置肢荷載箱底鑄面位于標且高嫂55.6將1松m蝶。拆愁3.5.允2暢咳荷載箱加賀載程序顛試樁混凝偷土強度及棕休止期達教到要求后季，且超聲館波樁身質客量檢測合各格，即可左進行測試族。對荷載獻箱施加油遙壓，以測爽出樁身上悄段、下段照的極限側滾阻力和極僚限端阻力協。拘初步擬定碑的荷載箱區加卸載分量級見丘表迫1對，并可根澤據實際情籠況加以調震整。中表團1趁穴荷載箱擬巖加逃卸冒載分級表界項目筐加卸載級劣別內荷載歲（角k污N擴）祥加載翻1明4400破2犬8800皮3館1320這0惜4桂1760流0慌5鼓2200堵0壓6訊2640桂0脾7名3080香0俯8走3520信0蹲9讀3960斜0符10偶4400版0戒11濫4840朗0愈12籌5280飽0非13襯5720綠0社14彎6160餅0扁15牽6600額0額卸載任1躬5280欲0及2弓4400蘆0帖3贈3520蔥0寶4董2640行0帖5帖1760碗0郊6嫌8800么7覺0伐4綿.蟲自平衡測醫試分析方現法簡4.橋1既轉換原理瞎及方法臺4.1.薪1仰轉換原理談自平衡測暖試時可測紅定各級荷伍載箱荷載摧及相應的臘向上、向穩下的位移怎量，若預灑先沿樁身楚分層埋設頸測試元件晴，可測定運樁身不同都深度的應墾變或軸力乖。通過樁柜身軸力分格布可計算散各分段單去元的平均患樁側摩阻杠力；同時朋由樁身各素點的應變港或軸力、臟各分段單葉元的平均等斷面剛度屋，可計算弓出各單元眨中點位移奇量；既可炊得到簡化狡的樁側摩滋阻鴨力與樁身扛位移的關略系。玉在轉換時惰作出以下斥假定既：油a舒.荒樁為彈性棕體所；翁b道.青各分段單劉元的彈性盛變形可由委單元上、鴉下端面的業平均軸力脈和斷面剛地度求得哭；表c摧.旺自平衡測釣試法測得墓的下段樁給樁頂荷載饒與向下沉巖降量的關陪系以及上悠段樁各分私段單元的鼠樁側摩阻孔力與位移咳的關系，犧在向傳統橋靜載樁頂缺荷載轉換局時同樣適低用，這樣鳳偏于保守慘；或根據例有關資料洪分層設定盡正負摩阻令比值系數壯，使轉換腎結果更趨華于實際情周況。按以招上假定，厭轉換時將擊自平衡測屈試的荷載搭分段傳遞馬方式變為陶傳統靜載居的自上而虛下的傳遞瑞方式。朱將自平衡菜測試法中璃的荷載箱躲以上樁段構劃分脆為計n淹個單元（附見墻圖扯4貞），轉換扭后任一單寄元頂管點嗎i戶的樁身軸俱力窩P脫i規和相應沉輩降烘量不S消i性可表示為銳：洲晚濟糧圖朝4登將上段樁單刪元及節點納編號阿猜續逼汁籍脹鳳碼答請（雪1速）網徒櫻攔（流2韻）軋式中，駐P在j元——劃i伐=獅n唉+促1構點的樁身總軸力即荷折載箱荷載紐；證S密j徐-堪—恩—架自平衡法丹中荷載箱茫底板的向糠下位移量歪；煩τ臂m慚—甩—芽傳統靜載勻受力方式速下樁親身讓m膏單元的平既均側摩阻檢力；腿U頂m繳—保—遇m賄點的樁周伐長熱；窗A醋m淘E歌m藍—輸—招m繞點處樁身鳳剛度；枕h帳m系—揪—拉m南單元分段山長度癥。踏矛綠東交咽篇桿合轉換后樁綠單元旁i系的中點沉薪降量剃S杜mi拐可表示為腳：意旱怒啦樣徑（陳3謊）拼將式仗（羊1耽）代入式籠（兩2券）和夾（副3搶），可得將當毅i氧=旗n笛時，有轟由于彈性浩壓縮遞推唉轉換是通看過理論彈陶性壓縮量評計算上段貫樁的位移鋪，因此上里段樁樁側酷摩阻力顯題得尤為重煤要。計算截時可由自蹤平衡測得塊的樁側摩研阻力與樁早身位移的剃關系進行司公式擬合斬，對于未晴充分激發厲的土層摩勢阻力，可貓根據地質領鉆孔資料慕進行外延歷。財同時考慮仔超長樁樁鑒側摩阻力犬向下傳遞軟而引起的弦樁端位移禽，應榜用猴Mind辯li劇n些公式對樁硬端荷載傳廈遞函數進壘行修正，痛以模擬樁僚端的實際善受力狀況錘。場然后再根兩據荷載箱盯的各級荷癢載及相應申的向上、華向下位移圖量，利用衛以上公式續計算傳統退靜載下的莊樁頂荷載卻及相應沉具降。截4.1.悉2懇轉換方法后按照埋設冷測試元件瞇的層數，扣將自平衡君測試法中肯的荷載箱凈以上樁段喉劃分余為叫n舍個單元，建利用上述虧原理及改機進的荷載榨傳遞函數步，按位移賊協調法并幫借助實測娛數據，就校可進行有雀效的轉換闖。計算步瘡驟如下：惰a項.殃假定下段瓣樁的樁頂棒荷載（或慧樁端阻力弓）狼P貍n+1熔—俱—酷荷載箱加耽載量，然劍后按實測兆的荷載屬σ普b狠～向下位犯移呀S襲b渠曲線計算線相應的樁倚身向下位晚移艙S諷n+1程。徑b援.腿按改進的皺樁側摩阻錄力傳遞函亂數，用位雷移協調法拘按式謎（駕1旨）、鵝（繁2猜）、勿（飽3腹）從荷載衛箱處遞推殲至樁頂，麥由此可得啊到樁頂荷使載和沉降揉；狀c痛.夏根據上段附樁各單元秋樁側摩阻愚力，計算舞由樁側摩辟阻力所引臂起的樁端豈附加沉降嶄，并將此裙值疊加至困相應的樁噴身向下位洗移煩S趁n+1鬼；撒d銷.介重粘復摘②倍～伸③歡計算，直柏至前后兩亞次計算的腦樁頂荷載守或沉降小炸于容許值加而收斂；吳e敬.昆若已知樁殊頂荷載，諸則可通過統不斷調整羨下段樁的錘樁頂荷載待（或樁端希阻力）儲P憤n+1女，重馳復吐a印～咬d唇直至計算垮的樁頂荷閃載與實際蹦荷載相差土很小。濟4.若2安基樁軸力離及相關指督標的計算講方法薯4.2.鮮1拿軸力計算苗為進行單北樁荷載傳馬遞分析，酸即在樁頂程荷載作用負下樁身軸員力沿深度請的變化，票試樁在灌型注水下混虧凝土前，晉在鋼筋籠努不同深度戀位置（樁猛側土層分兇界處）埋飲設跡JXG-結1網振弦式鋼育筋應力傳蛙感器。當杠樁進行靜喂載荷試驗嬸時，鋼筋行計中鋼弦巷的振動頻帶率由于受軋力就會發到生變化，悲用振弦式質頻率儀測爽出鋼弦的講頻率變化驅就可得出晴鋼弦的受肌力大小，抵通過下述遵公式，即妄可得出樁奇身軸力，于相鄰兩測賴試截面的狗軸力之差錯即為該段蜻樁身側阻稻力。樁身燈軸力計算討公式為：公其中革：健論P晃(擊i,j件)---旦-仿第晴i康級荷載作流用下數j獲截面樁身灣軸伍力貍(霸kN);棋E富c味、言Es戲---波-浙分別為混尚凝土和鋼依筋的彈性母模辭量陪(玉MPa)地;留A畝c嗽、衫As-貿--漠-軋分別為樁歲身截面積夢和鋼筋截掉面券積姿(閘m皆2竹);炭f膊(嘩0,棒j饒)---圣-涌加載亡前新j鑒截面鋼筋呢計的頻孩率心(玉Hz);斯f螺(蹄i,j腎)---塔-投第懇i好級荷載作慮用下萬j診斷面鋼筋拆計算頻持率柳(榮Hz);貞k鼠---潮-警鋼筋計的盒率定系早數斬(飛kN/H卡z胡2聾)侍。想樁身軸力貝測試與加狂壓荷載及艦沉降觀測印同步進行布，在每級城荷載加載倦完畢和穩襪定時，通替過振弦式媽頻率儀測候讀加載過巾程樁身各燦斷面的受鵝力。跡4.2.較2苗樁側摩阻肢力計算淺自平衡加坡載方式下筒樁身各單渠元錦i木的平均摩愿阻力痕4.2.納3灰樁身截面摧位移計算紗為求得樁哥側摩阻力泰的荷載傳曉遞函數，朗需計算各暮樁段中點廈的樁身位榆移。各單泳元頂點尚i墊的位移量詞則各樁段林單元中點釣位移量沿式中，址P剪i翁‘晚—紡—炮自平衡加搏載方式下噴樁身各單窮元農i覺點的樁身僚軸力；臺S顏j巷—凈—飾自平衡法蛋中荷載箱罰頂板的向懶上（或向賠下）位移普量；其它啊同上。館5假.播試驗提交男的成