岩土工程测试自平衡装置

桩基检测案例

某桩基自平衡静载试验方案

一、工程概况

1、某工业园区由1、2、3号厂房、选煤厂、办公楼、公寓、餐厅、供水站、绞车房、联合建筑、锅炉房等建筑组成。其中1、2、3号厂房基础为桩基础。

各拟建物结构概况表

2、场地地形地貌：场地位于贵阳盆地，属河谷地貌，小黄河从园区西侧流 过，三个厂房处于小黄河形成较为平坦的河漫滩上，部分建筑场地位于河床上。高程1074.01~1076.00m，整体上呈西高东低。

3、地质构造：建筑场地处于小河向斜西翼近轴部，地层为侏罗系地层，岩层产状略有变化，其产状为80 ∠54 ~95 ∠57 ，岩性为泥岩、粉砂岩。 4、场地岩土构成简况：场地由上至下，由耕植土、粉质粘土、淤泥质土、粉砂、卵石和基岩组成。

(1) 耕植土：黄褐色，含植物根系，结构较松散、厚度0.0—1.0m，层状稳定分布； (2) 粉质粘土：黄色、灰黄色，透镜状分布，局部夹粉土，厚度变化较小，一般厚度为1.00—2.00m，可塑状态；

(3) 淤泥质土：灰色~黑色，软塑状态，具臭味，局部夹有植物残骸，透镜状分布，厚度1.00~2.00m；

(4) 粉砂：灰白色、灰黄色，夹细砂，局部含少量粘粒，稍密~中密，为砂岩风化后搬运沉积，层状分布，厚度为1.00m~2.00m；

(5) 卵石：钻探反映，卵石粒2cm~6cm；磨园度较好，母岩成分为砂岩，厚度0~1.00m；

(6) 基岩：紫红色泥岩与褐红色、灰黄色泥质粉质砂岩，埋深3.00m~5.00m，顶部0~2.00m多呈土状或砂状，强风化。

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① 泥岩：紫红色，薄层——中厚层，质软，含砾质，微节理发育，遇水浸泡 极易风化软化，曝晒后开裂，岩芯多呈随块状，少呈短柱状；

② 粉砂岩：褐红色，中厚层—薄层，节理极发育，结构面上含泥质，岩芯多 呈碎块状——短柱状。

5、 地下水：场区地下水主要为上层滞水及基岩裂隙水，初见水位1.00m~2.00m，稳定水位2.00m~3.00m，地下水对基坑的开挖、基础的施工有一定影响。

3号厂房的结构形式为框架排架混合结构，单柱荷载为3350 KN，且对基础沉降极敏感，由于本建筑场地下伏基岩属软质岩石，且遇水浸泡极易风化软化，曝晒后开裂，给桩基础的施工带来很大困难，经建设单位、设计单位及勘察单位等有关部门共同研究，本工程采用全套管冲抓嵌岩桩基础，桩基础嵌入中风化岩层1d、2d（d为桩径），桩径为d = 800mm。

二、试验目的

根据桩基工程的工作特点及检测技术指标的要求，本试验根据国家《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ94-2008）、《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89中的“单桩竖向静载荷试验要点”进行，在试验时采用接近于工程桩的实际工作条件的试验方法，确定试桩的单桩竖向（抗压）极限承载力，作为设计依据。

检测内容主要有：在上述建筑场地进行不少于三根桩的静载荷试验，确定单桩竖向（抗压）极限承载力，并在桩底埋设压力盒、桩身埋设钢筋应力、应变测量元件，测试桩的极限端阻力及桩身应力、轴力的变化，分析嵌岩桩在受到竖向荷载时的荷载传递机理和沉降特性，确定最佳嵌岩深度，为整个工程的基础工程设计提供经济、合理、安全、科学的设计依据。

三、试验依据

3.1《建筑桩基技术规范 》（JGJ94-2008）

3.2 《建筑地基技术处理规范》（JGJ78-2002）

3.3 《桩基载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）

四、自平衡试桩法

自平衡测桩法是在桩身平衡点位置安设荷载箱，沿垂直方向加载，即可同时测得荷载箱上、下部各自承载力。自平衡测桩法的主要装置是一种经特别设计

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可用于加载的荷载箱。它主要由活塞、顶盖、底盖及箱壁四部分组成。顶、底盖的外径略小于桩的外径，在顶、底盖上布置位移棒。将荷载箱与钢筋笼焊接成一体放入桩体后，即可浇捣混凝土成桩。

试验时，在地面上通过油泵加压，随着压力增加，荷载箱将同时向上、向下发生变位，促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥，见图1。

数据采集传感线

应变仪

应变计

P

荷载箱

P

图1 桩承载力自平衡试验示意图

五、自平衡静载试验装置施工要求

由于自平衡测桩法的需要，自平衡试桩施工时应注意以下几点： 5.1 地面上绑扎和焊接钢筋笼，由施工单位负责，测试单位配合，位移棒外护管、声测管连接用套筒围焊，确保护管不渗泥浆，位移棒采用丝扣连接，并用管子钳拧紧，与钢筋笼绑扎成整体，运到工作平台上。

5.2 荷载箱应立放在平整地上，吊车将上节钢筋笼（外钢管）吊起与荷载箱上顶板焊接（所有主筋围焊，并确保钢筋笼与荷载箱起吊时不会脱离）保证钢筋笼与荷载箱在同一水平线上，再点焊喇叭筋，喇叭筋上端与主筋，下端与内圆边缘点焊，保证荷载箱水平度小于3%；然后荷载箱下底板与下节钢筋笼连接，焊接下喇叭筋（具体要求同上）。

5.3导管通过荷载箱到达桩端浇捣混凝土，当混凝土接近荷载箱时，拔导管速度应放慢，当荷载箱上部混凝土大于2.5m时导管底端方可拔过荷载箱，浇

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混凝土至设计桩顶；荷载箱下部混凝土坍落度宜大于200mm，便于混凝土在荷载箱处上翻。

5.4 位移棒外护管及声测管的连接最好用套管接头并与钢筋笼焊接成整体（套管和外护管直径要搭配好，对接不能产生错位现象），管壁无孔洞，确保管路不渗入泥浆。

5.5 埋完荷载箱，保护油管及钢管封头（用5mm厚钢板焊，防止水泥浆漏入）。 5.6 灌注混凝土时，要求制作一定量的混凝土试块，待测试时作混凝土强度、弹性模量试验。

5.7 测试期间应保证不间断供电（380V、220V两种电源），测试桩周围10米内不得有较大的振动。

5.8 采用一根平衡梁作为基准梁，须用I32a上工字钢，平衡梁两端间距至少大于8 m，一端焊接在基准桩上，一端自由支撑于基准桩上。基准桩采用I32a工字钢打入地面深度至少大于2m。如下图示：

5.9 为尽量减少试桩时外部因素的影响，须搭设防风蓬架（保护罩），确保测试仪表时不受外界环境的影响。

六、试验前期室内工作安排 6.1理论分析计算

(1)由设计单位提供桩基设计承载力要求。

(2)测试单位根据地勘资料进行桩基极限承载力分析。

(3)测试单位按自平衡法试桩理论进行计算，确定平衡点及试验荷载值。

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6.2仪器、设备测试元件的鉴定及标定

（1）加载系统（电动油泵、高压油管、荷载箱等）

加载前由省计量部门进行系统标定后，由生产厂家进行系统试压，以确保试验荷载的准确性，荷载葙工作压力为40MPa。 （2） 测试仪器的标定

所有设备（电子表、压力表）由省级计量标准站在实验室进行调试、标定。

七、试桩前期现场工作

7.1 桩头处理，打开护管封头，进行超声波检测试验（由于荷载箱内设置连接件，探头可顺利通过，对桩身混凝土检测没有影响）； 7.2 检查荷载箱是否正常工作，仪器初调；

7.3 布置平衡梁（基准梁），此基准梁长度由测试桩影响区域确定（本次定为8m），由施工单位负责。由检测单位完成测试仪器、设备的最后调试工作； 7.4 做混凝土试块强度、弹模试验； 7.5 搭设防风蓬架，由施工单位负责；

7.6提供一个可供测试的环境：测试桩周围10米内不得有较大的振动,如遇暴雨等恶劣天气则暂停测试。

八、现场试验、测试工作

现场测试时，施工、测试两方组成试桩现场指挥部，以保证测试顺利进行； 施工方协助测试方完成测试辅助工作，负责基准桩打入及平衡梁准备工作；

测试方做好测试记录、核对加载吨位，桩身位移。在整个测试过程中做好导线保护、仪器设备的防冲击、防振动和免受气候条件的影响措施，并及时整理、计算出相关数据。

九、试验程序

9.1加、卸载分级

加载分级：每级加载值为预估极限承载力的1/15。

卸载分级：卸载亦分级进行，每级卸载量为3个加载级的荷载值。 9.2 观测程序

（1）加载量测： 每级加载后在第1h内应在5、15、30、45、60min测读一次，以后每隔30min测读一次。电子位移传感器连接到电脑，直接由电脑

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控制测读，同时在电脑屏幕上显示Q-s曲线、s—lgt曲线和s—lgQ曲线。 （2）卸载量测：每级荷载卸载后，应观测桩顶的回弹量，观测办法与加载相同。卸载到零后，至少在2h内每30min观测一次。

（3）稳定标准：每级加载下沉量，在最后30min内如不大于0.1mm时即可认为稳定；

（4）荷载维持标准：加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载载维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。 （5）终止加载条件：

1）位移量大于或等于40mm，本级荷载的位移量大于或等于前一级荷载的位移量的5倍时，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载。

2）总位移量大于或等于40mm，本级荷载加上后24h未达稳定，加

载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载。

3）总位移量小于40mm，但荷载已达到压力箱极限或位移达到荷载箱行程，加

载即可终止。

十、试验数据分析及处理

10.1 报告提供的内容包括

（1）验证桩的极限承载力，对承载能力作出评价。 （2）绘制静压试验曲线图。

（3）按规范要求所测的其它数据。

10.2 单桩极限承载力判断标准：

实测荷载箱向上（Q+—s+）、向下（Q－—s－）两条曲线，根据位移协调原则，转换成传统桩顶Q—s曲线，如图5所示，根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000），判断单桩极限承载力。

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Q

图5 转换示意图

十一、进度安排

11.1. 计划5月6日内完成荷载箱的设计、生产和标定试压，同时制作好钢筋笼，钢筋笼应按试桩图纸和测试单位的图纸制作； 11.2. 5月6日下钢筋笼，浇灌混凝土；

11.3. 灌注桩浇好砼后15天进行测试，正常情况二天即可完成现场测试；

11.4. 现场测试后7天内提供初步报告，15天内提供最终试验报告。 十二、投入仪器设备

表2 仪器设备一览表

十三、试验结束后的灌浆措施

1、回填灌浆施工

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（1） 回填灌浆施工工艺流程

回填灌浆施工工艺流程见工艺流程框图。

（2）回填灌浆施工技术措施

① 回填灌浆在该部位衬砌砼达到70%设计强度后进行，回填灌浆分区段分两个次序加密进行施工。

回填灌浆施工工艺流程框图

不 合 格

不

合

格

② 回填灌浆的造孔使用手风钻进行，孔径不小于φ38mm，孔深深入岩石10cm，并测记砼厚度和空腔尺寸。

③ 回填灌浆的浆液配比一序孔为0.6:1（W/C）,二序孔采用1:1、0.8:1、0.6:1（W/C）；灌浆过程中，若遇到耗浆量过大，可改灌水泥沙浆；其掺入量必须通过试验确定，报工程师批准后执行。

④ 回填灌浆的压力为0.2～0.3Mpa，具体实施按工程师批准的灌浆

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压力执行。

⑤ 回填灌浆一序孔串浆待排出浓浆后堵死，串浆孔可视为灌浆结束。二序孔串浆必须扫孔后重新复灌；隧洞超挖较大的位置可根据实际情况预埋灌浆管进行施工。

⑥ 回填灌浆在规定的压力下，灌浆孔停止吸浆，并继续灌注5min后，即可结束该孔灌浆施工。

⑦ 回填灌浆结束以后，与固结灌浆孔位相同的孔可以不进行封孔，否则，必须用水泥砂浆球捣实封满，孔口与砼面齐平 十四、检测费用

桩基自平衡静载试验费用预算表

检测费用计算表

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注：

1. 试验费用均参照“2002年工程勘察设计收费标准” 2. 以上试验费用是按三个试验点计算（最大荷载为200KN）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bctj.html