自平衡试桩报告.doc

目 录

1工程概况 1
2 地质条件 2
2.1地层分布情况表 2
3 试桩概况 2
4 试验方法及仪器设备 4
4.1试验方法 4
4.2试验仪器及设备 4
5 试验情况及结果分析 5
5.1 试验情况 5
5.2 竖向抗压极限承载力确定 5
5.3 主要土层极限摩阻力确定 6
6 结论 7
附图集一 8
附图集二 15

1工程概况
表1-1 工程概况表
工程名称
某公路改造工程
工程地点

委托单位

建设单位

勘察单位

设计单位

基桩施工单位

监理公司

检测目的
确定竖向极限承载力；
确定桩周围各土层的极限摩阻力；
检验钻孔桩贯注桩施工工艺。
检测依据
《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）
桩型
人工挖孔桩
桩径(mm)
1200
工程桩总数
―――
检测桩数
2根
设计桩长
30#-1
30米
桩端持力层
30#-1
弱风化石灰岩
38#-4
33米
38#-4
弱风化石灰岩
混凝土强度等级
水下C30
抽检类型
指定
最大加载值
30#-1
10000×2kN
检测方法
自平衡
38#-4
10000×2kN
其他

2 地质条件
2.1地层分布情况如下：
试桩地层分布情况表
层号
层名
层底深度
层厚li
τi kPa
τi li
[σ0] kPa
③2
强风化灰岩
33
33
120
3960
600

试桩地层分布情况表
层号
层名
层底深度
层厚li
τi kPa
τi li
[σ0] kPa
②2
碎石土
4.7
4.7
80
376

④2
强风化灰岩
8.38
3.68
140
1173.2

④3
弱风化石灰岩
30
21.62
180
5400
1800

3 试桩概况
试桩施工过程中一切正常。有关试桩参数详见表3-1，荷载箱位置以及试验元件布置详见图3-1。

表1.1 试桩参数一览表
墩号
桩径
(mm)
桩顶标高（m）
桩底标高（m）
桩长
（m）
地质钻孔号
预定加载值
kN
30#
1500
+1955.20
+1925.20
30
ZK577-30-Z
20000
38#
1500
+1905.60
+1872.6
33
ZK577-36-Y
20000

图3-1 试桩30#-1、38#-1试桩荷载箱及试验元件布置图

4 试验方法及仪器设备
4.1试验方法
自平衡法是基桩静载试验的一种新方法。该法是把一种特制的加载装置－荷载箱，和钢筋笼焊接在一起埋入桩内，将荷载箱的高压油管引到地面，然后浇注成桩。由高压油泵在地面向荷载箱充油加载，荷载箱将力传递到桩身，其上部桩身的摩擦力与下部桩的摩擦力及端阻力相平衡－自平衡来维持加载。根据向上向下Q-s曲线、s-lgT曲线、s-lgQ曲线以及等效转换曲线确定基桩承载力，见示意图4.1-1。
图4.1-1 自平衡测试示意图
4.2试验仪器及设备
表4.2-1 试验仪器及设备表
设备
生产厂家
仪器型号
使用数量
标定单位
荷载箱

电子位移计

数据采集仪

精密压力表

电动油泵

———

5 试验情况及结果分析
5.1 试验情况
5.1.1 加卸载分级
试验按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）附录B“试桩试验办法”进行，每级加载值为预估极限承载力的1/15。按15级14次加载，第一次按两倍荷载分级加载。卸载分3级，每级卸载量为5倍荷载分级，见表5.1-1。
表5.1.1-1　30-1# （K578+292）和38#-4 （K578+052）试桩加卸载分级表
荷载级别
对应荷载(kN)
荷载级别
对应荷载(kN)
2
2×2667
12
2×16000
3
2×4000
13
2×17333
4
2×5333
14
2×18667
5
2×6667
15
2×20000
6
2×8000
16
2×16000
7
2×9333
17
2×12000
8
2×10667
18
2×8000
9
2×12000
19
2×4000
10
2×13333
20
2×0
11
2×14667

5.1.2 测试情况
1）30#-1 (K578+292)试桩于2008年04月16日开始测试，17日加载至第15级时上下位移较小故又加了一级（对应加载值为2×10667kN，达到设计要求2×[P]）时即卸载。
根据现场实测数据绘制的Q-s曲线、s-lgT曲线和s-lgQ曲线（详见附图集1），取＝10667kN，＝10667kN。
2）38#-4 (K578+052)试桩于2008年04月18日开始测试，19日当加载至第15级时上下位移较小故又加了一级（对应加载值为2×10667kN，达到设计要求2×[P]）时即卸载。
根据现场实测数据绘制的Q-s曲线、s-lgT曲线和s-lgQ曲线（详见附图集1），取＝10667kN，＝10667kN。
5.2 竖向抗压极限承载力确定
5.2.1 根据规程确定
由《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）公式(1)：
Qu=+Q (5.2.1-1)
Qu： 单桩竖向抗压极限承载力；
Q：荷载箱上部桩的极限加载值，按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）附录B“试桩试验办法”确定；
Q：荷载箱下部桩的极限加载值，按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）附录B“试桩试验办法”确定；
W： 荷载箱上部桩有效自重；
g： 荷载箱上部桩侧阻力修正系数, 对于粘性土、粉土g=0.8，对于砂土g=0.7, 对于岩石g=1.0。
根据地质资料，土层主要以岩石为主，取γ＝1，计算结果见表5-2。
表5.2.1-1 规程公式(1)计算结果
试桩编号
30#-1(K578+292)
38#-4(K578+052)
Qu上(kN)
10667
10667
Qu下(kN)
10000
10667
W(kN)
1060
995
γ
0.8
0.8

(kN)
>(10667-1060)/1+10667
=20274kN
>(10667-995)/1+10667
=20339kN
5.3 主要土层极限摩阻力确定
5.3.1 轴力计算
应变量可由桩身预埋的应变计读数求得，其计算公式为：
（5.3.1-1）
式中： ——应变计在某级荷载作用下的应变量；
——应变计在某级荷载作用下读数；
——应变计系数；
B——应变计计算修正值；
在同级荷载作用下，试桩内混凝土所产生的应变量等于钢筋所产生的应变量，相应桩截面微单元内的应变量即为钢筋的应变量，其计算公式如下：
（5.3.1-2）
　 （5.3.1-3）
　 （5.3.1-4）
　　 　　　　　　　　（5.3.1-5）
式 中：——某级荷载作用下桩身截面混凝土产生的应变量；
——某级荷载作用下桩身截面混凝土产生的应力值（kN/m2）；
——某级荷载作用下钢筋产生的应力值（kN/m2）；
——混凝土的塑性系数；
——桩身混凝土弹性模量（kN/m2）；
——钢筋弹性模量（kN/m2）；
——桩身截面混凝土的净面积（m2）；
——桩身截面纵向钢筋总面积（m2）；
——某级荷载作用下桩身某截面的轴向力（kN）。
在建立试桩标定截面处的PZ～Psi相关方程后，各量测截面的桩身轴向力PZ值便可由相应的相关方程求得。（计算结果详见附图集2）

5.3.2 侧摩阻力计算
各土层桩侧摩阻力qs可根据下式求得：
（5.3.2-1）
式中：qs——桩侧各土层的摩阻力（kN/m2）；
ΔPZ——桩身量测截面之间的轴向力PZ之差值（kN）；
ΔF——桩身量测截面之间桩段的侧表面积（m2）。（计算结果详见附图集2）

6 结论
本次试验取得了较好的效果，通过对试验数据的整理分析，得出如下结论：
30-1#(K578+292)试桩的竖向抗压极限承载力大于20274kN；
38#4(K578+052)试桩竖向抗压极限承载力大于20339kN；

附 图 集 一

自平衡法实测曲线

附 图 集 二

自平衡法计算图表汇总

表1 38#-4(YK578+052)桩身加载轴力图 (单位:kN)
荷载
级数
桩顶（1905.6m）
截面1（1901.6m）
截面2（1896.6m）
截面3（1891.6m）
截面4（1886.6m）
荷载箱（1882.6m）
1
0
135
448
763
1079
1340
2
0
208
674
1143
1614
2000
3
0
281
903
1528
2156
2670
4
0
354
1131
1913
2698
3340
5
0
427
1357
2293
3233
4000
6
0
500
1586
2678
3775
4670
7
0
573
1814
3063
4318
5340
8
0
645
2041
3443
4853
6000
9
0
718
2269
3828
5395
6670
10
0
791
2498
4213
5937
7340
11
0
867
2726
4594
6472
8000
12
0
940
2954
4979
7014
8670
13
0
1013
3183
5364
7556
9340
14
0
1089
3411
5745
8091
10000
截面5（1881.6m）
截面6（1876.6m）
截面7 (1873.6m)
1277
816
551
1906
1245.8
861.4
2545
1682.6
1177.8
3183
2119.4
1493.2
3812
2549.2
1804.6
4451
2986
2120
5090
3422.8
2435.4
5719
3853.6
2746.8
6357
4289.4
3063.2
6996
4726.2
3378.6
7625
5157
3690
8263
5593.8
4005.4
8902
6030.6
4320.8
9531
6461
4632

图1 38#-4( YK578+052)桩身加载轴力曲线
表2 38#-4( YK578+052)桩侧摩阻力深度分布 （单位kPa）
荷载级数
1905.6m~1901.6m
1901.6m~1896.6m
1896.6m~1891.6m
1891.6m~1886.6m
1886.6m~1882.6m
1882.6m~1881.6m
1
7.16196
13.2841
13.369
13.4114
13.8464
13.369
2
11.0347
19.7776
19.9049
19.9898
20.4779
19.9474
3
14.9075
26.3984
26.5258
26.6531
27.2685
26.5258
4
18.7802
32.9768
33.189
33.3164
34.0591
33.3164
5
22.653
39.4703
39.725
39.8947
40.6905
39.8947
6
26.5258
46.0912
46.3458
46.558
47.4811
46.4731
7
30.3985
52.6696
53.0091
53.2637
54.2187
53.0515
8
34.2182
59.2479
59.5026
59.8421
60.8501
59.6299
9
38.091
65.8263
66.1659
66.5054
67.6407
66.4205
10
41.9638
72.4472
72.7867
73.1687
74.4313
72.9989
11
45.9957
78.8982
79.2802
79.7046
81.0627
79.5773
12
49.8684
85.4766
85.9435
86.3679
87.8533
86.3679
13
53.7412
92.0974
92.5643
93.0312
94.6439
92.9463
14
57.7731
98.5485
99.0578
99.5671
101.275
99.5247
1881.6m~1876.6m
1876.6m~1873.6m
19.5654
18.7449
28.0197
27.1907
36.6013
35.7072
45.1405
44.2945
53.5948
52.6696
62.1764
61.2568
70.758
69.8441
79.1698
78.2899
87.7515
86.7357
96.3331
95.323
104.745
103.769
113.284
112.356
121.866
120.943
130.295
129.375

图2 38#-4( YK578+052)桩侧摩阻力深度分布曲线
表3 38#-4( YK578+052)桩侧摩阻力—位移表 单位：位移（mm） 摩阻力（kPa）
荷载级数
1905.6m~1901.6m
1901.6m~1896.6m
1896.6m~1891.6m
1891.6m~1886.6m
位移
摩阻力
位移
摩阻力
位移
摩阻力
位移
摩阻力
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0.06
7.16
0.06
13.28
0.07
13.37
0.08
13.41
2
0.13
11.03
0.13
19.78
0.14
19.90
0.16
19.99
3
0.19
14.91
0.19
26.40
0.21
26.53
0.23
26.65
4
0.26
18.78
0.27
32.98
0.28
33.19
0.31
33.32
5
0.36
22.65
0.37
39.47
0.39
39.73
0.42
39.89
6
0.50
26.53
0.51
46.09
0.53
46.35
0.57
46.56
7
0.77
30.40
0.78
52.67
0.80
53.01
0.85
53.26
8
1.12
34.22
1.13
59.25
1.16
59.50
1.21
59.84
9
1.56
38.09
1.57
65.83
1.60
66.17
1.66
66.51
10
1.98
41.96
1.99
72.45
2.03
72.79
2.09
73.17
11
2.38
46.00
2.39
78.90
2.43
79.28
2.50
79.70
12
2.86
49.87
2.87
85.48
2.91
85.94
2.99
86.37
13
3.33
53.74
3.34
92.10
3.39
92.56
3.46
93.03
14
3.71
57.77
3.72
98.55
3.77
99.06
3.85
99.57
荷载级数
1886.6m~1882.6m

1882.6m~1881.6m

位移
摩阻力
位移
摩阻力
位移
摩阻力
位移
摩阻力
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0.09
13.85
0.05
13.37
0.04
19.57
0.03
18.74
2
0.18
20.48
0.10
19.95
0.08
28.02
0.07
27.19
3
0.26
27.27
0.16
26.53
0.14
36.60
0.12
35.71
4
0.34
34.06
0.22
33.32
0.19
45.14
0.16
44.29
5
0.46
40.69
0.32
39.89
0.29
53.59
0.26
52.67
6
0.61
47.48
0.41
46.47
0.38
62.18
0.34
61.26
7
0.90
54.22
0.56
53.05
0.52
70.76
0.48
69.84
8
1.27
60.85
0.80
59.63
0.76
79.17
0.71
78.29
9
1.72
67.64
1.06
66.42
1.01
87.75
0.96
86.74
10
2.16
74.43
1.34
73.00
1.28
96.33
1.23
95.32
11
2.58
81.06
1.65
79.58
1.59
104.75
1.53
103.77
12
3.07
87.85
1.97
86.37
1.90
113.28
1.84
112.36
13
3.56
94.64
2.31
92.95
2.24
121.87
2.16
120.94
14
3.96
101.28
2.77
99.52
2.69
130.30
2.61
129.38

图3 38#-4( YK578+052)桩侧摩阻力—位移曲线
表4 38#-4( YK578+052)桩等效转换表

桩顶荷载（kN）
桩顶位移（mm）
0
0.00
3043.12
0.22
3870.94
0.32
4735.32
0.43
5598.65
0.54
6570.90
0.70
7505.84
0.85
8584.87
1.05
9866.90
1.36
11207.00
图4 38#-4( YK578+052)桩顶等效转换曲线
1.68
12595.50
2.03
14045.30
2.41
15529.00
2.80
17060.50
3.21
18765.40
3.75

表5 38#-4( YK578+052)桩端阻力－位移表
桩端荷载(kN)
桩端位移(mm)
0
0
551.00
0.03
861.40
0.06
1177.80
0.11
1493.20
0.16
1804.60
0.26
2120.00
0.33
2435.40
0.47
2746.80
0.70
3063.20
0.95
3378.60
图5 38#-4( YK578+052)桩端阻力－位移曲线
1.21
3690.00
1.51
4005.40
1.82
4320.80
2.14
4632.00
2.59

表6 30#-1(YK578+292)桩身加载轴力图 (单位:kN)
荷载
级数
桩顶（1955.2m）
截面1（1947.2m）
截面2（1942.2m）
截面3（1937.2m）
截面4（1932.2m）
荷载箱（1930.8m）
截面5（1927.2m）
1
0
263
584
911
1242
1340
820
2
0
399
877
1364
1857
2000
1338
3
0
535
1172
1822
2480
2670
1863
4
0
672
1468
2281
3103
3340
2388
5
0
807
1761
2734
3717
4000
2906
6
0
944
2057
3192
4340
4670
3431
7
0
1080
2353
3651
4963
5340
3956
8
0
1216
2646
4103
5578
6000
4473
9
0
1352
2941
4562
6201
6670
4999
10
0
1489
3237
5020
6824
7340
5524
11
0
1626
3531
5473
7437
8000
6041
12
0
1763
3827
5932
8060
8670
6566
13
0
1899
4123
6390
8683
9340
7091
14
0
2038
4417.5
6844
9298
10000
7614

图6 30#-1(YK578+292)2桩身加载轴力曲线
表7 30#-1(YK578+292)桩侧摩阻力深度分布 （单位kPa）
荷载级数
1955.2m~1947.2m
1947.2m~1942.2m
1942.2m~1937.2m
1937.2m~1932.2m
1932.2m~1930.8m
1930.8m~1927.2m
1
6.97628
13.6236
13.8783
14.048
14.8544
30.652
2
10.5838
20.2869
20.6689
20.9235
21.6753
39.0223
3
14.1913
27.0351
27.5868
27.9263
28.7994
47.5695
4
17.8253
33.7832
34.5047
34.8867
35.9235
56.1167
5
21.4063
40.4889
41.2953
41.7197
42.8959
64.4871
6
25.0403
47.2371
48.1708
48.7225
50.02
73.0343
7
28.6478
54.0277
55.0887
55.6829
57.1441
81.5815
8
32.2553
60.6909
61.8369
62.6008
63.965
90.0108
9
35.8628
67.4391
68.7972
69.5612
71.089
98.499
10
39.4969
74.1873
75.6727
76.564
78.2131
107.046
11
43.1309
80.8505
82.4208
83.3546
85.3372
115.475
12
46.7649
87.5987
89.3388
90.3149
92.4612
124.023
13
50.3724
94.3893
96.2142
97.3177
99.5853
132.57
14
54.0595
100.989
102.984
104.151
106.406
140.645

图7 30#-1(YK578+292)桩侧摩阻力深度分布曲线
表8 30#-1(YK578+292)桩侧摩阻力—位移表 单位：位移（mm） 摩阻力（kPa）
荷载级数
1955.2m~1947.2m
1947.2m~1942.2m
1942.2m~1937.2m
1937.2m~1932.2m
位移
摩阻力
位移
摩阻力
位移
摩阻力
位移
摩阻力
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0.01
6.98
0.02
13.62
0.02
13.88
0.04
14.05
2
0.01
10.58
0.02
20.29
0.03
20.67
0.05
20.92
3
0.02
14.19
0.03
27.04
0.05
27.59
0.07
27.93
4
0.04
17.83
0.05
33.78
0.07
34.50
0.11
34.89
5
0.06
21.41
0.08
40.49
0.10
41.30
0.14
41.72
6
0.07
25.04
0.09
47.24
0.12
48.17
0.16
48.72
7
0.14
28.65
0.16
54.03
0.20
55.09
0.25
55.68
8
0.26
32.26
0.28
60.69
0.32
61.84
0.38
62.60
9
0.42
35.86
0.45
67.44
0.49
68.80
0.55
69.56
10
0.63
39.50
0.66
74.19
0.71
75.67
0.78
76.56
11
0.88
43.13
0.91
80.85
0.96
82.42
1.04
83.35
12
1.16
46.76
1.20
87.60
1.25
89.34
1.33
90.31
13
1.43
50.37
1.47
94.39
1.53
96.21
1.62
97.32
14
1.84
54.06
1.88
100.99
1.94
102.98
2.04
104.15
荷载级数
1932.2m~1930.8m
1930.8m~1927.2m
位移
摩阻力
位移
摩阻力
0
0
0
0
0
1
0.05
14.85
0.28
30.65
2
0.07
21.68
0.37
39.02
3
0.09
28.80
0.62
47.57
4
0.13
35.92
0.91
56.12
5
0.17
42.90
1.42
64.49
6
0.20
50.02
1.96
73.03
7
0.29
57.14
2.58
81.58
8
0.43
63.97
3.16
90.01
9
0.61
71.09
3.54
98.50
10
0.84
78.21
4.09
107.05
11
1.10
85.34
4.72
115.48
12
1.40
92.46
5.40
124.02
13
1.69
99.59
5.98
132.57
14
2.12
106.41
6.70
140.65

图8 30#-1(YK578+292)2桩侧摩阻力—位移曲线
表9 30#-1(YK578+292)2桩等效转换表

桩顶荷载（kN）
桩顶位移（mm）
0
0.00
5385.24
0.56
6602.58
0.71
8634.29
1.06
10914.30
1.46
13506.20
2.10
14492.60
2.70
15162.60
3.38
15822.60
4.00
16492.60
图9 30#-1(YK578+292)桩顶等效转换曲线
4.43
17162.60
5.04
17822.60
5.71
18492.60
6.44
19162.60
7.06
19822.60
7.84

表10 30#-1(YK578+292)桩端阻力－位移表

桩端荷载(kN)
桩端位移(mm)
0
0
820
0.28
1338
0.36
1863
0.61
2388
0.90
2906
1.40
3431
1.94
3956
2.56
4473
3.14
4999
3.51
5524
图10 30#-1(YK578+292)2桩端阻力－位移曲线
4.06
6041
4.69
6566
5.36
7091
5.94
7614
6.66

24