5月23日发表的《市政项目工程桩应进行承载力检验怎么破?》文章中提到的自平衡法检测,实际上有它的局限性,专门开一篇文章介绍下它的检测原理。
目前大量高层建筑、特大公路桥梁的建设对基桩单桩承载力提出了很高的要求,单桩承载力超过 100000kN。显然堆载法、锚桩法难以满足需要,同时在一些特殊场地堆载法、锚桩法也无法施展,为了克服传统静载荷试验存在的不足,美国西北大学Osterberg于 20 世纪 80年代研究开发了一种新型的静载试桩法。该试验加压装置简单,不需要压重平台,不需要锚桩反力架,能节省时间且能直接测出桩的侧阻力和端阻力。
该方法的主要装置是液压千斤顶式的荷载箱。该荷载箱一般被安设于桩身端部,打入桩随桩而打入土中,灌注桩将其与钢筋笼焊接而沉入桩孔。
该荷载箱由特别设计的液压千斤顶式的装置组成,在高内压下该装置能施加非常大的荷载。在荷载箱中心的顶部,焊接一根延伸到地表的导管,在加荷前预先标定荷载箱。导管内有一根与管底相连的小管子,延伸至地表,且通过密封圈从大管里露出,该小管作为测量管可以测量荷载增加时荷载箱底下向下的位移。可以用油或者水产生压力。在桩身混凝土的强度达到设计要求后,对荷载箱内腔施压,将在端产生一个向上的力,在端土层产生一个等值反向的力。随着压力的增加,测量管向下移动,并且桩身向上移动,使桩端土层荷载增加和桩侧摩阻力逐步发挥,此时,荷载箱向上桩侧总摩阻力等于向下端土阻力。桩端土层向下的位移由百分表2测量,顶向上的位移由百分表1测量。另有一根从荷载箱顶延伸到地表上的管子,管中放测量杆,用来测量荷载顶向上的位移。
因此,测量杆和百分表1的读数给出桩身混凝土的压缩量。随着压力增加,可得到向上的力与位移的关系图和向下的力与位移的关系图,从而可以得到荷载箱上部的极限侧阻力值,亦即得到Q-s曲线的弹塑性段(图10-52),但由于荷载箱上部桩侧土的破坏而得不到整根桩的 Q-s全曲线。也就是说自平衡法确定的单桩极限承载力是依靠荷载箱上部土层侧阻的 Q-s曲线经过理论推算整根桩Q-s曲线的后支发展情况而得到的,所以与常规的破坏性静载试验还有一定的误差。自平衡测试完毕,试桩作为工程桩,要用水泥浆灌注荷载箱的腔体以保证桩身完整(图 10-50、图 10-51)。