專利名稱：單樁豎向抗拔靜載試驗的改進測試方法
技術領域：
本發(fā)明屬土木建筑技術領域，具體涉及樁基檢測技術領域。
背景技術：
單樁豎向抗拔靜載試驗主要測量樁頂荷載和樁頂位移兩個參數(shù)，根據(jù)樁頂荷載、樁頂位移測量結果分析評定單樁豎向抗拔承載力。單樁豎向抗拔靜載試驗可根據(jù)現(xiàn)場條件選擇地基支墩橫梁反力裝置、反力樁橫梁反力裝置。目前單樁豎向抗拔靜載試驗主要根據(jù)JGJ106-2003、ASTMD3689-90等規(guī)范進行檢測或測試，為消除或控制反力荷載對試驗樁測試結果的影響，這些規(guī)范對加載反力裝置、位移測量系統(tǒng)、位移測量儀表作出了下列規(guī)定(1)地基支墩橫梁反力裝置①支墩與試驗樁之間的距離JGJ106-2003規(guī)定試驗樁中心與反力支墩邊的距離大于等于4d且大于2.0m，d為試驗樁設計直徑；ASTMD3689-90規(guī)定反力支座到試驗樁的凈距不小于5倍試驗樁直徑，且不小于2.5m。
②基準樁與反力支墩、試驗樁之間的距離JGJ106-2003規(guī)定基準樁與試驗樁之間的中心距離大于等于3-4d且大于2.0m，基準樁與壓重平臺支墩邊的距離大于等于4d且大于2.0m；ASTMD3689-90規(guī)定基準樁到反力支墩、試驗樁的凈距離不小于2.5m。
(2)反力樁橫梁反力裝置①反力樁與試驗樁之間的距離JGJ106-2003規(guī)定試驗樁與錨樁之間的中心距離大于等于3-4d且大于2.0m；ASTMD 3689-90規(guī)定反力樁到試驗樁的凈距不小于5d，且不小于2.5m。
②基準樁與試驗樁、反力樁之間的距離JGJ106-2003規(guī)定基準樁與試驗樁、錨樁之間的中心距離大于等于3-4d且大于2.0m；ASTMD3689-90規(guī)定基準樁到反力樁、試驗樁的凈距離不小于2.5m。
(3)位移測量儀表技術參數(shù)
JGJ106-2003規(guī)定位移測量儀表宜采用位移傳感器或大量程百分表，測量誤差不大于0.1％FS，分辨力優(yōu)于或等于0.01mm；ASTMD3689-90規(guī)定位移測量表精度0.25mm，分辨力0.25mm。
(4)隨著樁基設計荷載和樁徑的不斷增大，反力荷載對試驗樁抗拔承載力和基準樁位移的影響日益突出。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)JGJ106-2003、ASTMD3689-90給出的單樁豎向抗拔靜載試驗方法存在以下不足和缺陷①缺少反力荷載對試驗樁抗拔承載力影響的理論基礎。
②缺少反力荷載、試驗樁荷載對基準樁位移影響量的試驗基礎。
③地基支墩橫梁反力裝置中，支墩邊與試驗樁中心的距離的規(guī)定，未考慮支墩寬度的影響。國內(nèi)規(guī)范給出的試驗樁中心與支墩邊的距離大于等于4d且大于2.0m的規(guī)定，造成大直徑樁靜載試驗難以執(zhí)行規(guī)范的現(xiàn)狀。
④反力樁與試驗樁之間的距離的規(guī)定從3d-6d不等，存在較大的差異。
⑤基準樁與試驗樁、反力樁、支墩邊之間的距離的規(guī)定，沒有區(qū)分抗壓樁、抗拔樁、支墩的差異。
⑥當受試驗條件的限制，反力荷載對試驗樁抗拔承載力的影響量較大時，沒有提出偏離放行的試驗方法。
⑦大型荷載試驗，由于基準點難以避開反力荷載擾動區(qū)，國內(nèi)規(guī)范規(guī)定的儀表參數(shù)的不恰當性，造成對基準樁位移的監(jiān)測往往難以進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于控制與消除單樁豎向抗拔靜載試驗中支墩、反力樁周圍土體附加應力與變形對測試結果的影響，而提供一種單樁豎向抗拔靜載試驗的改進測試方法，從而提高測量結果的準確性。
為達上述目的，本發(fā)明提供的單樁豎向抗拔靜載試驗的改進測試方法，包括以下具體測試措施(1)確定基準點的選取原則選取反力荷載、試驗樁荷載對地基變形影響小于1mm的地基變形點作為基準點；(2)確定反力荷載對試驗樁抗拔承載能力影響量的控制原則反力荷載對試驗樁抗拔承載能力的影響量小于5％最大加載量；(3)確定位移測量儀表的技術參數(shù)位移測量儀表的最小分度值不大于抗拔試驗樁臨界位移100mm的1.0％即1mm，示值誤差不大于±1.0％FS；(4)確定反力支墩與試驗樁之間的距離根據(jù)試驗設備條件、地基支墩尺寸、支墩地基荷載水平確定地基支墩與試驗樁的距離，地基支墩與試驗樁的凈距離選取為1b-5b且大于等于2m，其中b為反力支墩寬度，此條件下獲得的承載力需乘以承載力折減系數(shù)；(5)確定支墩地基荷載水平①支墩地基荷載水平，試驗樁反力施加于支墩地基的壓應力小于等于支墩地基承載力特征值的1.5倍；②采取的技術措施為增加支墩地基承載力或增加支墩承載面積；(6)確定反力樁與試驗樁之間的中心距離①反力樁與試驗樁的中心距離大于等于6d且大于2m，d為反力樁的直徑或邊寬；②選取反力樁與試驗樁的中心距離為3d-5d且大于2m，此條件下獲得的承載力需乘以承載力折減系數(shù)；(7)確定基準樁與支墩、反力樁、試驗樁之間的距離①基準樁與支墩邊的距離大于等于1.5b且大于3m，反力施加于支墩地基的壓應力滿足小于等于支墩地基承載力特征值的1.5倍；②基準樁與抗壓樁的中心距離大于等于4d且大于2m，在d大于等于1.5m的條件下取大于等于6m；③基準樁與抗拔樁的中心距離大于等于6d且大于2m，在d大于等于1.0m的條件下取大于等于6m；④在抗壓樁樁徑大于1.5m、抗拔樁樁徑大于1.0m，且基準樁與抗壓樁、抗拔樁的中心距離取6m的條件下，根據(jù)實際情況確定是否采取對基準樁位移的監(jiān)測措施；(8)確定基準樁的監(jiān)測措施①當基準點的位移超過1mm的條件下，采用第二級位移測量系統(tǒng)對基準樁的位移進行監(jiān)測；②第一級位移測量系統(tǒng)測量試驗樁相對于基準樁的上拔位移，第二級位移測量系統(tǒng)測量基準樁相對于不動點的位移；③第二級位移測量系統(tǒng)采用與第一級同樣的基準梁系統(tǒng)、位移測試儀表進行測量，或采用分辨率優(yōu)于1mm的位移測量儀器進行測量；(9)確定承載力折減系數(shù)①對地基支墩橫梁反力裝置，在支墩與試驗樁的凈距離為1b-5b的條件下，承載力折減系數(shù)取0.90；②對反力樁橫梁反力裝置，在反力樁與試驗樁的中心距離為6d、5d、4d、3d的條件下，承載力折減系數(shù)分別取1、0.95、0.90、0.85。
本發(fā)明還提出，對工程樁的驗收檢測，最大試驗荷載換算系數(shù)取承載力折減系數(shù)的倒數(shù)，其最大試驗荷載取設計要求的極限荷載與最大試驗荷載換算系數(shù)的乘積，在承載力折減系數(shù)取1.0、0.95、0.90、0.85的條件下，最大試驗荷載換算系數(shù)分別取1/1.0、1/0.95、1/0.90、1/0.85。
另外本發(fā)明也提出，單樁靜載試驗是在現(xiàn)場進行的，需確定位移測量誤差的控制標準位移測量誤差小于5％的所測總位移。
本發(fā)明提供的單樁豎向抗拔靜載試驗的改進測試方法，是建立在單樁豎向靜載試驗樁土受力性狀分析、反力荷載對試驗樁抗拔承載力影響量分析、反力荷載與試驗樁荷載對基準樁影響量分析的基礎上，以下對本發(fā)明作進一步的描述一、試驗依據(jù)抗壓樁、抗拔樁、支墩周圍土體變形的試驗結果，為合理控制與消除反力支座周圍土體變形對試驗結果的影響，開展了17個支墩周圍土體的變形試驗、16個抗壓樁周圍土體的變形試驗、7個抗拔樁周圍土體的變形試驗。
(1)支墩周圍土體變形試驗支墩周圍土體變形試驗進行了支墩寬度為0.7m、1m、2m的三種原型試驗共17個，得到的支墩周圍土體變形與支墩距離的關系為支墩地基荷載小于地基極限承載力時，支墩周圍土體變形量距離支墩邊1b且大于2m處地基變形在2mm以內(nèi)，b為支墩寬度；距離支墩邊1.5b且大于3m處地基變形在1mm以內(nèi)；支墩地基荷載大于地基極限承載力時，支墩周圍地基變形量較大，可能沉降也可能隆起。
(2)抗壓樁周圍土體變形試驗抗壓樁周圍土體變形試驗進行了樁徑為400mm、500mm、1000mm、1200mm的四種原型試驗共16個，得到的樁周土體變形區(qū)域、樁周圍土體變形與樁中心距離的關系為擠土式預制抗壓樁地表土體、深部土體的變形影響區(qū)域為4d-7d，d為樁徑，距離樁中心大于4d后樁周土體的變形量小于1mm。
灌注樁地表土體的變形影響區(qū)域大于等于4d，距離樁中心大于4d后樁周土體的變形量小于1mm。
(3)抗拔樁周圍土體的變形試驗抗拔樁周圍土體變形試驗進行了樁徑為400mm、500mm的兩種原型試驗共7個，得到的樁周土體變形區(qū)域、樁周圍土體變形與樁中心距離的關系為抗拔樁地表土體的變形影響區(qū)域為2d-6d，大于6d后樁周土體的變形量小于1mm。
二、理論依據(jù)(1)根據(jù)滑移線理論的分析和土體摩察角參考值計算支墩周圍地基的變形破壞區(qū)域為2b-9b，b為支墩寬度。
(2)支墩荷載對試驗樁抗拔承載力的影響支墩荷載對試驗樁抗拔承載力的影響，可分為支墩地基附加應力、支墩周圍土體變形、支墩周圍土體的壓密作用對試驗樁抗拔承載力的影響。根據(jù)支墩地基附加應力建立其對試樁承載力影響的計算表達式，以分析支墩地基附加應力對試樁承載力的影響，根據(jù)支墩地基周圍土層的變形實測結果分析支墩地基變形與壓密作用對試樁承載力的影響，在此基礎上，確定反力支墩與試驗樁之間的距離。具體分析結果為當支墩地基荷載在地基極限承載力以下，且支墩邊離樁邊的距離大于1b且大于2m時，支墩地基荷載對樁承載力的影響范圍大致為10％～15％。
(3)反力樁荷載對試驗樁抗拔承載力的影響反力樁荷載對試驗樁抗拔承載力的影響采用彈性理論分析反力樁周圍土體應力對試樁抗拔承載力的影響，并結合群樁效應中的樁間距對基樁承載力影響的現(xiàn)有研究成果，建立反力樁荷載對試驗樁抗拔承載力影響的半理論半經(jīng)驗的關系。
①反力樁周圍土體應力對試驗樁樁抗拔承載力的影響反力樁對試驗樁周圍土體產(chǎn)生的附加切向應力，根據(jù)剪切位移解可簡單的表示成Δτ＝τ0r0/r。Δτ反力樁對試驗樁周圍土體產(chǎn)生的附加切向應力，τ0試驗樁樁土界面土體的切向應力，r0試驗樁的半徑，r反力樁中心與試驗樁邊的距離。
當試驗樁與反力樁的中心距為6d時，r＝11r0，對試驗樁抗拔承載力的影響量為9％；當試驗樁與反力樁的中心距為5d時，r＝9r0，對試驗樁抗拔承載力的影響量為11％；
當試驗樁與反力樁的中心距為4d時，r＝7r0，對試驗樁抗拔承載力的影響量為14％；當試驗樁與反力樁的中心距為3d時，r＝5r0，對試驗樁抗拔承載力的影響量為20％。
②根據(jù)群樁效應分析樁間距對基樁承載力的影響群樁中的樁-樁相互作用，其樁是同向受力，可能導致增強效應或削弱效應；而反力樁荷載對試驗樁抗拔承載力的影響，反力樁與試驗樁的受力方向相反，反力樁對其試驗樁周圍土體產(chǎn)生的附加應力、變形可部分抵消試驗樁樁周土的應力、變形，這種作用可認為對試驗樁抗拔承載力起有利作用，即可提高試驗樁樁周土的承載力。這種有利作用可參照群樁效應進行確定，即反力樁荷載對試驗樁抗拔承載力的提高幅度如下反力樁與試驗樁的中心距離為6d時，小于等于5％反力樁總荷載；反力樁與試驗樁的中心距離為5d時，小于等于10％反力樁總荷載；反力樁與試驗樁的中心距離為4d時，小于等于15％反力樁總荷載；反力樁與試驗樁的中心距離為3d時，小于等于20％反力樁總荷載。
③反力樁荷載對試驗樁承載力影響的綜合分析根據(jù)①、②反力樁荷載對試驗樁抗拔承載力影響的分析結果，可綜合歸納成表1。
表1 反力樁荷載對試驗樁抗拔承載力的影響量建議值

改進測試措施的詳細描述(1)確定基準點的選取原則選取反力荷載、試驗樁荷載對地基變形影響小于1mm的地基變形點作為基準點，其依據(jù)如下根據(jù)支墩、樁周圍土體變形的實測結果知，支墩地基變形的影響范圍為2b-9b，樁周土體的變形影響范圍在2d-7d以上，要選擇不動點作為基準點，既不現(xiàn)實也不經(jīng)濟，選取小于1mm的地基變形點作為基準點，可滿足單樁豎向靜載試驗的要求。
(2)確定反力荷載對試驗樁抗拔承載能力影響量的控制原則反力荷載對試驗樁抗拔承載能力的影響量小于5％最大加載量，其依據(jù)如下反力荷載對單樁豎向抗拔承載力存在不同程度的影響，尤其大噸位樁基靜載試驗反力荷載對試驗樁抗拔承載力存在相當程度的影響，要完全消除反力荷載對試驗樁承載力的影響，既不現(xiàn)實，也將過大的增加測試成本；此外，按分級確定單樁承載力，如分十級加載，則分析評定誤差接近10％；因此，建議反力荷載對試驗樁抗拔承載能力影響量的控制原則如下反力荷載對試驗樁抗拔承載能力的影響量應小于5％的最大加載量。
(3)確定位移測量儀表的技術參數(shù)位移測量儀表的最小分度值不大于抗拔試驗樁臨界位移100mm的1.0％即1mm，示值誤差不大于±1.0％FS，其依據(jù)如下位移測量是在現(xiàn)場進行的，位移測量誤差的控制標準可取為位移測量誤差小于5％的所測總位移。為使測量儀器的準確度滿足要求，一般應使測量儀器的允許誤差為被測對象允許誤差的1/3~1/10。同時由位移控制樁的承載力時，抗拔樁的臨界位移為100mm，因此建議位移測量儀表采用如下的計量性能要求準確度不應低于1.0級，最小分度值不宜大于抗拔試驗樁臨界位移100mm的1.0％即1mm，示值誤差應為±1.0％FS。
(4)確定反力支墩與試驗樁之間的距離根據(jù)試驗設備條件、地基支墩尺寸、支墩地基荷載水平確定地基支墩與試驗樁的距離，地基支墩與試驗樁的凈距離可選取為1b-5b且大于等于2m，b為支墩寬度，此條件下獲得的承載力需乘以承載力折減系數(shù)；其依據(jù)如下根據(jù)支墩地基荷載對試驗樁抗拔承載力影響的理論分析結果和確定反力荷載對試驗樁抗拔承載能力影響量的控制原則反力荷載對試驗樁抗拔承載能力的影響量小于5％最大加載量，可將地基支墩橫梁反力裝置支墩與試驗樁之間的距離確定為反力施加于支墩地基的壓應力滿足小于等于支墩地基承載力特征值的1.5倍，支墩邊與抗拔試驗樁的中心距離為1b-5b，支墩地基荷載對抗拔試驗樁承載力的影響大致為10-15％。在此條件下獲得的承載力需乘以承載力折減系數(shù)。
(5)確定支墩地基荷載水平①支墩地基荷載水平，試樁反力施加于支墩地基的壓應力小于等于支座地基承載力特征值的1.5倍；②技術措施增加支墩地基承載力或增加支墩承載面積。其依據(jù)如下支墩地基荷載大于地基極限承載力時，支墩地基荷載對試驗樁抗拔承載力有較大的影響，為有一定的安全儲備，建議試樁反力施加于支墩地基的壓應力小于等于支座地基承載力特征值的1.5倍；反力支墩地基在大多數(shù)情況下，其地基承載力都不能直接滿足反力荷載要求，尤其是軟弱地基，為此須對支墩地基進行地基處理，以增加支墩地基承載力，或擴大支墩地基的承載面積。
(6)確定反力樁與試驗樁之間的中心距離①反力樁與試驗樁的中心距離大于等于6d且大于2m，d為錨樁的直徑或邊寬；②當受試驗條件限制，可根據(jù)實際情況選取反力樁與試驗樁的中心距離為3d-5d且大于2m，但此條件下獲得的承載力需乘以承載力折減系數(shù)；其依據(jù)如下根據(jù)反力樁荷載對試驗樁抗拔承載力影響的理論分析結果和確定反力荷載對試驗樁抗拔承載能力影響量的控制原則反力荷載對試驗樁抗拔承載能力的影響量小于5％最大加載量，可將反力樁與試驗樁的中心距離確定為大于等于6d且大于2m。鑒于現(xiàn)行國內(nèi)規(guī)范JGJ106-2003、JTJ041-2000對反力樁與試驗樁的中心距離規(guī)定為3-4d的現(xiàn)狀，以及測量裝置中的鋼梁、基準梁受運輸條件、現(xiàn)場安裝等條件的限制，以及工程樁間距的限制等，反力樁與試驗樁的中心距離也可取為5d、4d、3d且大于2m；反力樁荷載對試驗樁豎向抗拔承載力的提高幅度分別為小于等于5％、10％、15％、20％的最大試驗荷載，在此條件下獲得的承載力需乘以承載力折減系數(shù)。
(7)確定基準樁與支墩、反力樁、試驗樁之間的距離①基準樁與支墩邊的距離大于等于1.5b且大于3m，反力施加于支墩地基的壓應力滿足小于等于支墩地基承載力特征值的1.5倍；②基準樁與抗壓樁的中心距離大于等于4d且大于2m，當d大于等于1.5m時可取大于等于6m；③基準樁與抗拔樁的中心距離大于等于6d且大于2m，當d大于等于1.0m時可取大于等于6m；④當抗壓樁樁徑大于1.5m、抗拔樁樁徑大于1.0m，且基準樁與抗壓樁、抗拔樁的中心距離取6m時，應根據(jù)實際情況確定是否采取對基準樁位移的監(jiān)測措施；其依據(jù)如下根據(jù)支墩、樁周土體變形量的實測結果，建立的反力樁荷載、抗拔試驗樁荷載、反力支墩荷載對基準樁位移影響定量關系①支墩地基變形對基準樁變形的影響，支墩地基荷載小于支墩地基極限承載力時，距離支墩邊1.5b且大于3m處基準樁變形在1mm以內(nèi)。
②基準樁離抗壓樁的中心距離大于等于4d時，抗壓試驗樁對基樁變形的影響小于1mm。
③基準樁離抗拔試驗樁的中心距離大于等于6d時，抗拔試驗樁對基樁變形的影響小于1mm。
根據(jù)①-③的試驗結果和基準點的選取原則，可確定基準樁與支墩、反力樁、試驗樁之間的距離?？紤]到型鋼一般為12m長，以及運輸條件的限制，基準梁不宜長于12m，當抗壓樁樁徑大于1.5m、抗拔樁樁徑大于1.0m，且基準樁與抗壓樁、抗拔樁的中心距離取6m時，應根據(jù)實際情況確定是否采取對基準樁位移的監(jiān)測措施。
(8)確定基準樁的監(jiān)測措施①當基準點的變形超過1mm的條件下，采用第二級位移測量系統(tǒng)對基準樁的位移進行監(jiān)測；②第一級位移測量系統(tǒng)測量試驗樁相對于基準樁的上拔位移，第二級位移測量系統(tǒng)測量基準樁相對于不動點的位移；③第二級位移測量系統(tǒng)既可采用與第一級同樣的基準梁系統(tǒng)、位移測試儀表進行測量，也可采用分辨率優(yōu)于1mm的位移測量儀器進行測量；其依據(jù)如下鑒于測量裝置中的鋼梁、基準梁受運輸條件、現(xiàn)場安裝等條件的限制，基準點往往難以避開支墩和試驗樁擾動區(qū)，當反力荷載、試驗樁荷載對基準樁變形影響超過1mm的條件下，建議采用監(jiān)測基準系統(tǒng)變形的方法來確保試驗樁位移測試結果的準確性。具體監(jiān)測原則如下位移測量可采用兩級測量系統(tǒng)，第一級位移測量系統(tǒng)測量試驗樁相對于基準樁的上拔位移，第二級位移測量系統(tǒng)測量基準樁相對于不動點的位移。第二級位移測量系統(tǒng)既可采用與第一級同樣的基準梁系統(tǒng)、位移測量儀表進行測量，也可采用儀表精度為1mm、分辨力優(yōu)于1mm的測量儀表進行測量。
(9)確定承載力折減系數(shù)①對地基支墩橫梁反力裝置，當支墩與試驗樁的凈距離為1b-5b時，支墩地基荷載對試驗樁抗拔承載力的影響大致為10-15％，承載力折減系數(shù)取0.90；②對反力樁橫梁反力裝置，當反力樁與試驗樁的中心距離為6d、5d、4d、3d時，反力支座荷載對試驗樁抗拔承載力影響量為5％、10％、15％、20％的最大加載量，則承載力折減系數(shù)分別取1、0.95、0.90、0.85；其依據(jù)如下鑒于現(xiàn)行國內(nèi)規(guī)范JGJ106-2003對反力樁與試驗樁的中心距離規(guī)定為3-4d的現(xiàn)狀，以及測量裝置中的鋼梁、基準梁受運輸條件、現(xiàn)場安裝等條件的限制，以及工程樁間距的限制等，導致反力荷載對試驗樁抗拔承載力影響量超過5％最大加載量的控制原則。為兼顧現(xiàn)行國內(nèi)規(guī)范現(xiàn)狀、運輸條件和現(xiàn)場試驗條件的限制，提出如下的偏離放行測試措施，以確保測試結果的準確性和測試成本的經(jīng)濟性。
承載力折減系數(shù)當反力荷載對試驗樁抗拔承載力影響量大于5％的最大加載量時，將在此條件下獲得的試驗樁抗拔承載力乘以一個小于等于1的承載力折減系數(shù)，從而得到試驗樁的真實承載力，以消除反力荷載對試驗樁抗拔承載力的影響。
具體做法是反力荷載對試驗樁抗拔承載力影響量為5％、10％、15％、20％的最大加載量時，則承載力折減系數(shù)分別取1、0.95、0.90、0.85，以保證反力支座荷載對試驗樁承載力影響量小于5％最大加載量的控制原則。
(10)確定最大試驗荷載換算系數(shù)對工程樁的驗收檢測，最大試驗荷載換算系數(shù)取承載力折減系數(shù)的倒數(shù)，其最大試驗荷載取設計要求的極限荷載與最大試驗荷載換算系數(shù)的乘積，當承載力折減系數(shù)取1.0、0.95、0.90、0.85時，最大試驗荷載換算系數(shù)分別取1/1.0、1/0.95、1/0.90、1/0.85；其依據(jù)同(9)。
與現(xiàn)有技術比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)反力荷載對試驗樁抗拔承載能力影響量控制在5％最大試驗荷載以內(nèi)。
(2)提出的位移測量儀表計量性能要求，改進的基準點的選取原則、基準樁的監(jiān)測方法，使現(xiàn)場單樁豎向抗拔靜載試驗的位移測量方法更具有可操作性和合理性。
(3)提出的承載力折減系數(shù)的概念，反力荷載對試驗樁抗拔承載力影響量應小于5％的控制原則，兼顧了現(xiàn)行國內(nèi)規(guī)范的現(xiàn)狀、運輸條件和現(xiàn)場試驗條件的限制，使大噸位單樁豎向抗拔靜載試驗更具有可操作性，改變了部分靜載試驗難以合理消除反力荷載對試驗樁抗拔承載力影響的現(xiàn)狀。
(4)可解決國內(nèi)規(guī)范關于試驗樁、反力樁、反力支墩、基準樁之間距離沿用60-70年代小樁徑的不合理規(guī)定，在特定試驗條件下與ASTMD3689接軌，當試驗樁與反力支墩、反力樁之間的距離不滿足標準試驗條件時，采用承載力折減的解決方法，具有更強的工程實用性。
(5)提高了單樁豎向抗拔靜載試驗測試測結果的準確性，降低了測試成本。


圖1為本發(fā)明所述19號樁支墩地基橫梁反力裝置平面布置示意2為本發(fā)明所述23號樁反力樁橫梁反力裝置平面布置示意3為本發(fā)明所述460號工程樁反力樁橫梁反力裝置平面布置示意4為本發(fā)明所述422號工程樁反力樁橫梁反力裝置平面布置示意圖具體實施方式
下面列舉一部分具體實施例對本發(fā)明進行說明，有必要在此指出的是以下具體實施例只用于對本發(fā)明作進一步說明，不代表對本發(fā)明保護范圍的限制。其他人根據(jù)本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的修改和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
實施例11 工程概況廣東省佛山市順德區(qū)文化廣場樁基工程，基礎擬采用樁徑為φ500的預應力管樁，設計樁長為20～50米，單樁抗拔承載力特征值為470kN，為指導設計和施工，須開展基樁豎向抗壓承載力靜載試驗。
工程地質(zhì)情況由素填土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂、強風化花崗片麻巖等組成。
本實施例以試驗樁號19的試驗樁為例，樁徑Φ500，樁長22m，破壞性試驗。
2 測試方案預估單樁抗拔極限荷載為1500kN，采用支墩地基橫梁反力裝置，如圖1所示。
(1)主梁采用450×600×11000的鋼梁，單根梁承載力2500kN。支墩采用長3m、寬2m的兩個支墩，支墩邊到試驗樁中心的距離取3.5m。
(2)支墩地基荷載水平支墩地基經(jīng)碎石換填處理后，支墩地基承載力特征值為100kPa，預估單樁抗拔極限荷載為1500kN，則支墩反力施加于支墩地基的壓應力為1500/6/2＝125kPa，小于支墩地基承載力特征值的1.5倍，即100×1.5＝150kPa。
(3)確定支墩邊到試驗樁的距離支墩邊到試驗樁中心的距離取3.5m，則支墩到試驗樁的凈距離為3.25m，即支墩到試驗樁的凈距離為1.625b，b為支墩寬度。須對承載力進行折減。
(4)一級基準系統(tǒng)的安裝基準梁采用8m的工字鋼，兩根，基準梁之間的距離取1.0m，基準樁平行于基準梁長度方向的間距取8m，垂直于基準梁方向的間距取1.0m?；鶞蕵杜c試驗樁中心的距離為4m，滿足大于等于6d且大于2m的要求，d為試驗樁樁徑，本實施例樁徑為500mm?；鶞蕵杜c反力支墩邊的距離為3.9m，滿足大于等于1.5b且大于3m的要求，b支墩寬度2m。
(5)承載力折減系數(shù)的確定本例承載力折減系數(shù)取0.90。
(6)加卸荷程序采用分級慢速維持荷載法。
3測試結果(1)單樁荷載位移測試結果單樁荷載位移測試結果如表2所示。
表2 19號樁荷載位移測試結果

測試結果19號樁極限承載力實測結果為1200kN。消除支墩地基荷載對試驗樁承載力的影響后，19號樁的實際極限承載力為1200kN×0.90＝1080kN。
實施例21 工程概況廣東省佛山市順德區(qū)文化廣場樁基工程，基礎擬采用樁徑為φ500的預應力管樁，設計樁長為20～50米，單樁抗拔承載力特征值為470kN，為指導設計和施工，須開展基樁豎向抗壓承載力靜載試驗。
工程地質(zhì)情況由素填土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂、強風化花崗片麻巖等組成。
本實施例以試驗樁號23的試驗樁為例，樁徑Φ500，樁長22m，破壞性試驗。
2 測試方案預估單樁抗拔極限荷載為1500kN，采用反力樁橫梁反力裝置，如圖2所示。
(1)主梁采用450×600×11000的鋼梁，單根梁承載力2500kN。反力樁采用Φ500的預應力管樁，樁長20m，反力樁到試驗樁的中心距離取4m。
(2)確定反力樁到試驗樁的中心距離反力樁到試驗樁的中心距離取4m。滿足反力樁到試驗樁的中心距離大于等于6d且大于2m的要求。
(3)基準系統(tǒng)的安裝基準梁采用8m的工字鋼，兩根，基準梁之間的距離取1.0m，基準樁平行于基準梁長度方向的間距取8m，垂直于基準梁方向的間距取1.0m?；鶞蕵杜c試驗樁中心的距離為4m，滿足大于等于6d且大于2m的要求，d為試驗樁樁徑，本實施例樁徑為500mm?；鶞蕵杜c反力樁的中心距離為5.31m，滿足大于等于4d且大于2m的要求。
(4)承載力折減系數(shù)的確定本例承載力折減系數(shù)取1.0。
(5)加卸荷程序采用分級慢速維持荷載法。
3 測試結果(1)單樁荷載位移測試結果單樁荷載位移測試結果如表3所示。
表3 23號樁荷載位移測試結果

測試結果23號樁極限承載力為1080kN。
實施例31 工程概況廣東省佛山市順德區(qū)文化廣場樁基工程，基礎擬采用樁徑為φ500的預應力管樁，設計樁長為20～50米，單樁抗拔承載力特征值為470kN，須開展基樁豎向抗壓承載力靜載試驗，為樁基工程驗收提供依據(jù)。
工程地質(zhì)情況由素填土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂、強風化花崗片麻巖等組成。
本實施例以試驗樁號460號的試驗樁為例，樁徑Φ500，樁長19.0m，工程驗收試驗。
2 測試方案設計要求單樁抗拔極限荷載為940kN，采用反力樁橫梁反力裝置，如圖3所示。
(1)主梁采用450×600×11000的鋼梁，單根梁承載力2500kN。反力樁采用兩根Φ500的預應力管樁，為現(xiàn)有工程樁，反力樁到試驗樁的中心距離為4d即2m。
(2)確定反力樁到試驗樁的中心距離反力樁到試驗樁的中心距離為2m。不滿足反力樁到試驗樁的中心距離大于等于6d且大于2m的要求。須對承載力進行折減。
(3)基準系統(tǒng)的安裝基準梁采用8m的工字鋼，兩根，基準梁之間的距離取1.0m，基準樁平行于基準梁長度方向的間距取8m，垂直于基準梁方向的間距取1.0m。
基準樁與試驗樁中心的距離為4m，滿足大于等于6d且大于2m的要求，d為試驗樁樁徑，本實施例樁徑為500mm。基準樁與反力樁的中心距離為4.27m，滿足大于等于4d且大于2m的要求。
(4)承載力折減系數(shù)與最大試驗荷載的確定本例反力樁余試驗樁的中心距離為4d，承載力折減系數(shù)取0.90。最大試驗荷載換算系數(shù)取1/0.90，則最大試驗荷載取940×1/0.90＝1050kN。
(5)加卸荷程序采用分級慢速維持荷載法。
3 測試結果(1)單樁荷載位移測試結果單樁荷載位移測試結果如表4所示。
表4 460號工程樁荷載位移測試結果

測試結果460號工程樁極限承載力實測為大于等于1050kN。消除反力樁荷載對試驗樁承載力的影響后，460號工程樁的實際極限承載力為大于等于1050kN×0.90＝945kN。滿足工程樁承載力特整值為470kN的驗收要求。
實施例41 工程概況廣東省廣州市芳村區(qū)某發(fā)展項目樁基工程，基礎采用樁徑為φ1000-1600的沖孔灌注樁，設計樁長為10～20米，單樁抗拔承載力特征值φ1000為1600kN，單樁抗拔承載力特征值φ1200為2000kN，單樁抗拔承載力特征值φ1600為3300kN，須開展基樁豎向抗拔承載力靜載試驗，為樁基工程驗收提供依據(jù)。工程地質(zhì)概況主要由粉質(zhì)粘性土、強風化泥質(zhì)粉砂巖、中風化泥質(zhì)粉砂巖和微風化泥質(zhì)粉砂巖等組成。
本實施例以φ1600的沖孔灌注樁，單樁承載力設計值為3300kN的單樁抗拔靜載試驗為例。試驗樁號為422號工程樁，樁長15.4m。
2 測試方案要求單樁抗拔承載力極限荷載為6600kN，采用反力樁橫梁反力裝置，如圖4所示。
(1)主梁采用500×1500×11000的鋼梁，單根梁承載力5000kN。反力樁采用Φ1600的沖孔灌注樁，反力樁到試驗樁的中心距離為6.4m。
(2)確定反力樁到試驗樁的中心距離反力樁到試驗樁的中心距離為4d即6.4m。不滿足反力樁到試驗樁的中心距離大于等于6d且大于2m的要求。須對抗拔承載力進行折減。
(3)基準系統(tǒng)的安裝基準梁采用12m的工字鋼，兩根，基準梁之間的距離取2.0m，基準樁平行于基準梁長度方向的間距取12m，垂直于基準梁方向的間距取2.0m?；鶞蕵杜c試驗樁中心的距離為6m，不滿足大于等于6d且大于2m的要求，d為試驗樁樁徑，本實施例樁徑為1600mm?；鶞蕵杜c反力樁的中心距離為8.07m，滿足大于等于4d且大于2m的要求。須對基準樁進行變形監(jiān)測。
(4)基準樁位移的監(jiān)測可選用分辨力優(yōu)于1mm的位移測量儀表對基準樁位移進行監(jiān)測，本方案采用兩套方案對基準樁位移進行監(jiān)測。方案1采用二級基準梁系統(tǒng)和百分表進行檢測，二級基準梁長8米，采用懸挑4m的方式進行安裝，二級基準梁的基準樁離試驗樁的中心距離為10.0m，滿足大于等于6d且大于2m的要求。方案2采用張緊的鋼絲和鋼直尺進行監(jiān)測，鋼直尺的分辨力為1mm，估讀至0.5mm，鋼絲的間距為20m，其基準點到反力樁的距離為7.0m，滿足大于等于4d且大于2m的要求，其基準點到試驗樁的距離為11.66m，滿足大于等于6d且大于2m的要求。
(5)承載力折減系數(shù)和最大試驗荷載的確定反力樁到試驗樁的中心距離為4d，本例承載力折減系數(shù)取0.90。最大試驗荷載換算系數(shù)取1/0.90，則最大試驗荷載取6600×1/0.90＝7333kN。
(6)加卸荷程序采用分級慢速維持荷載法。
3 測試結果(1)單樁荷載位移測試結果單樁荷載位移測試結果如表5所示。
表5 23號樁荷載位移測試結果

(2)基準樁位移監(jiān)測結果基準樁位移監(jiān)測結果二級基準梁系統(tǒng)監(jiān)測結果如表6所示，基準梁中點位移取基準樁位移的平均值。張緊的鋼絲和鋼直尺監(jiān)測結果基準樁位移為零。
表6 5-70號樁基準樁位移監(jiān)測結果

測試結果422號工程樁極限承載力實測為大于等于7333kN。消除反力樁荷載對試驗樁承載力的影響后，422號工程樁的實際極限承載力為大于等于7333kN×0.90＝6600kN。滿足工程樁承載力特整值為3300kN的驗收要求。
權利要求
1.一種單樁豎向抗拔靜載試驗的改進測試方法，其特征是包括以下具體測試措施(1)確定基準點的選取原則選取反力荷載、試驗樁荷載對地基變形影響小于1mm的地基變形點作為基準點；(2)確定反力荷載對試驗樁抗拔承載能力影響量的控制原則反力荷載對試驗樁抗拔承載能力的影響量小于5％最大加載量；(3)確定位移測量儀表的技術參數(shù)位移測量儀表的最小分度值不大于抗拔試驗樁臨界位移100mm的1.0％即1mm，示值誤差不大于±1.0％FS；(4)確定反力支墩與試驗樁之間的距離根據(jù)試驗設備條件、地基支墩尺寸、支墩地基荷載水平確定地基支墩與試驗樁的距離，地基支墩與試驗樁的凈距離選取為1b-5b且大于等于2m，其中b為反力支墩寬度，此條件下獲得的承載力需乘以承載力折減系數(shù)；(5)確定支墩地基荷載水平①支墩地基荷載水平，試驗樁反力施加于支墩地基的壓應力小于等于支墩地基承載力特征值的1.5倍；②采取的技術措施為增加支墩地基承載力或增加支墩承載面積；(6)確定反力樁與試驗樁之間的中心距離①反力樁與試驗樁的中心距離大于等于6d且大于2m，d為反力樁的直徑或邊寬；②選取反力樁與試驗樁的中心距離為3d-5d且大于2m，此條件下獲得的承載力需乘以承載力折減系數(shù)；(7)確定基準樁與支墩、反力樁、試驗樁之間的距離①基準樁與支墩邊的距離大于等于1.5b且大于3m，反力施加于支墩地基的壓應力滿足小于等于支墩地基承載力特征值的1.5倍；②基準樁與抗壓樁的中心距離大于等于4d且大于2m，在d大于等于1.5m的條件下取大于等于6m；③基準樁與抗拔樁的中心距離大于等于6d且大于2m，在d大于等于1.0m的條件下取大于等于6m；④在抗壓樁樁徑大于1.5m、抗拔樁樁徑大于1.0m，且基準樁與抗壓樁、抗拔樁的中心距離取6m的條件下，根據(jù)實際情況確定是否采取對基準樁位移的監(jiān)測措施；(8)確定基準樁的監(jiān)測措施①當基準點的位移超過1mm的條件下，采用第二級位移測量系統(tǒng)對基準樁的位移進行監(jiān)測；②第一級位移測量系統(tǒng)測量試驗樁相對于基準樁的上拔位移，第二級位移測量系統(tǒng)測量基準樁相對于不動點的位移；③第二級位移測量系統(tǒng)采用與第一級同樣的基準梁系統(tǒng)、位移測試儀表進行測量，或采用分辨率優(yōu)于1mm的位移測量儀器進行測量；(9)確定承載力折減系數(shù)①對地基支墩橫梁反力裝置，在支墩與試驗樁的凈距離為1b-5b的條件下，承載力折減系數(shù)取0.90；②對反力樁橫梁反力裝置，在反力樁與試驗樁的中心距離為6d、5d、4d、3d的條件下，承載力折減系數(shù)分別取1、0.95、0.90、0.85。
2.根據(jù)權利要求1所述的單樁豎向抗拔靜載試驗的改進測試方法，其特征是確定最大試驗荷載換算系數(shù)對工程樁的驗收檢測，最大試驗荷載換算系數(shù)取承載力折減系數(shù)的倒數(shù)，其最大試驗荷載取設計要求的極限荷載與最大試驗荷載換算系數(shù)的乘積，在承載力折減系數(shù)取1.0、0.95、0.90、0.85的條件下，最大試驗荷載換算系數(shù)分別取1/1.0、1/0.95、1/0.90、1/0.85。
3.根據(jù)權利要求1所述的單樁豎向抗拔靜載試驗的改進測試方法，其特征是確定位移測量誤差的控制標準位移測量誤差小于5％的所測總位移。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單樁豎向抗拔靜載試驗的改進測試方法，具體改進措施包括基準點的選取原則、反力荷載對試驗樁抗拔承載力影響量的控制原則、位移測量儀表的技術參數(shù)要求；確定加載反力裝置支墩、反力樁、與試驗樁之間距離的措施；確定基準樁與支墩、反力樁、試驗樁之間距離的措施；基準樁的監(jiān)測措施，承載力折減系數(shù)的確定方法。本發(fā)明合理控制與消除了反力荷載對試驗樁抗拔承載力的影響，兼顧了現(xiàn)行國內(nèi)規(guī)范的現(xiàn)狀、運輸條件和現(xiàn)場試驗條件的限制，可解決國內(nèi)規(guī)范關于試驗樁、反力支座、基準樁之間距離的不恰當規(guī)定，在特定試驗條件下與ASTMD3689接軌，使單樁豎向抗拔靜載試驗更具有可操作性和更強的工程實用性，提高了測試測結果的準確性，降低了測試成本。
文檔編號E02D33/00GK101046097SQ20071002769
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月25日 優(yōu)先權日2007年4月25日
發(fā)明者李廣平, 徐天平, 吳偉衡, 李超華, 張珊菊, 花蓓, 李浩年, 毛良基 申請人:廣東省建筑科學研究院