自 平 衡 静 载 试 验
检 测 报 告
工程名称：武汉市轨道交通四号线二期工程区间及车站土建施工第一标段首义路站自平衡静载试验
工程地点：武汉市武昌区
委托单位：武汉地铁集团有限公司
检测日期：2012年7月7日 至7月11日
报告总页数：23页
报告编号： [2012] 字第（1449）号
合同编号：KC2012404
江西正壹程材料有限公司
2012年11月2日
武汉市轨道交通四号线二期工程区间及车站土建施工第一标段首义路站自平衡静载试验检测报告
项 目 负 责 ：
现场检测人员：
（上岗证号）
报 告 编 写:
（上岗证号）
校 核：
（上岗证号）
审 核：
（上岗证号）
授权签字人:
声明：
1. 本报告涂改、错页、换页、漏页无效；
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3. 本报告无我单位相关技术资格证书章无效；
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6．如对本检测报告有异议或需要说明之处，可在报告发出后15 天内向本检测单位书面提出,本单位将于5日内给予答复。
检测单位：江西正壹程材料有限公司
地 址：-
邮 编：-
电话及传真：15170014127
首 页
工程名称 |
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检测性质 | 委托检测 |
检测依据 | 《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003） 《基桩静载试验 自平衡法》（JT/T 738-2009） |
委托单位 | 武汉地铁集团有限公司 | 电话 | ---- |
地 址 | 武昌张之洞路与首义路的交叉路口处 | 邮编 | 430071 |
结构型式 | 地下两层侧式站台 | 层数 | 2层 |
建筑面积 | 19628m2 | 桩型 | 钻孔灌注桩 |
砼强度等级 | C30 | 设计持力层 | （11-2）中细砂混粉质粘土 |
工程桩总数 | 106 | 施工日期 | 2012.6.7-2012.6.11 |
检测桩数 | 3根 | 加载方式 | 慢速维持荷载法 |
检测方法 | 自平衡法 | 检测时间 | 2012.7.7-2012.7.11 |
桩号 | 桩径 （mm） | 桩长 （m） | 单桩承载力特征值（kN） | 预定最大加载力 （kN） |
LZ2-50 | 1200 | 15 | 2300 | 2300×2 |
LZ2-49 | 1200 | 15 | 2300 | 2300×2 |
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江西正壹程材料有限公司
2012.11.2
目 录
1概述.. 1
2场地工程地质条件.. 1
3试验依据.. 3
4试验原理及方法.. 3
5数据处理.. 6
6数据分析及结果.. 8
7结论.. 10
8附图、表.. 11
1概述
工程名称 |
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工程地点 | 武昌张之洞路与首义路的交叉路口处 |
建设单位 | 武汉地铁集团有限公司 |
勘察单位 | 中煤国际工程集团武汉设计研究院 |
设计单位 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 武汉市政工程设计研究院有限责任公司 |
施工单位 | 中国建筑一局（集团）有限公司 |
监理单位 | 中国水利水电建设工程咨询中南公司 |
质量监督站 | 武汉市市政工程质量监督站 |
检测依据 | 《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003） 《基桩静载试验 自平衡法》（JT/T 738-2009） |
结构型式 | 地下两层侧式站台 | 层数 | 2层 |
建筑面积 | 19628m2 | 桩型 | 钻孔灌注桩 |
砼强度等级 | C30 | 设计持力层 | （11-2）中细砂混粉质粘土 |
检测性质 | 委托检测 | 试验时间 | 2012.7.7-7.10 |
检测桩数 | 3根 | 加载方式 | 慢速维持荷载法 |
桩号 | 桩径 （mm） | 桩长 （m） | 单桩承载力设计值 （kN） | 预定最大加载力（kN） |
LZ2-50 | 1200 | 15 | 2300 | 2300×2 |
LZ2-49 | 1200 | 15 | 2300 | 2300×2 |
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2场地工程地质条件
根据本次地表地质调查和勘探，拟建场地出露和揭露的地层：近代人工填土层（Ｑml）、第四系全新统湖积（Q4l）、冲积（Q4 al）层、上更新统冲、洪积层（Q3al+pl）、中更新统冲、洪积层（Q2al+pl）、下更新统冲、洪积层（Q1al+pl），下伏基岩为志留系坟头组泥岩（第20a单元层）组成。
表1 场地工程地质条件
略~
3试验依据
1）《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）
2）《基桩静载试验 自平衡法》（JT/T 738-2009）
3）《武汉市轨道交通4号线二期工程施工图设计首义路站 第二册车站结构 第一分册维护结构计算书》
4）《武汉市轨道交通四号线二期工程V标段首义路站岩土工程勘察报告》
4试验原理及方法
4.1自平衡承载力测试原理简介
自平衡测桩法是将一种特制的加载设备——，在指定位置与钢筋笼焊接，由高压油泵向荷载箱冲油而加载，如图1所示。
图1 基桩自平衡法静载试验示意图
荷载箱上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力平衡来维持加载。根据向上向下Q-s、s-lgt曲线确定桩身承载力。
加载采用慢速维持荷载法，测试按《建筑技术规范》（JGJ 106—2003）和《基桩静载试验 自平衡法》（JT/T 738-2009）。
4.2测试仪器设备
现场检测设备包括荷载箱、高压油泵、压力表和位移量测装置，见表2。
表2 现场检测设备一览表
设备 | 型号 | 编号 | 量程 | 检定日期 | 证书编号 |
百分表 | 0-50mm | 0110205 | 50mm | 2012.2.23 | JL2012020651060 |
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压力表 | 0-60MPa | 112 | 60MPa | 2012.2.27 | JL2012020651020 |
4.3荷载箱埋设
根据地质勘探报告提供的有关地质参数计算，荷载箱埋设至桩底的位置见表3。
表3 荷载箱埋设位置
桩号 | 桩径（mm） | 桩长（m） | 承载力特征值(kN) | 荷载箱上部桩自重kN） | 桩身弹性模量（kPa） | 荷载箱埋设至桩底的距离(m) |
LZ2-50 | 1200 | 15 | 2300 | 271 | 3.0×107 | 5.4 |
- |
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4.4试验荷载及沉降测量
试验荷载值通过压力表测量，再由千斤顶的标定曲线换算给出；试桩沉降通过位移测试装置顶端架设的机械式百分表测量，所有百分表均用磁性表座固定于基准梁上，基准梁在独立的基准桩上安装。
4.5现场检测
4.5.1加卸载
（1）荷载分级：加载应分级进行。每级加载量为最大加载量或预估极限承载力的1/10，按10级9次加载，第一级按两倍荷载分级加载。
（2）卸载也应分级进行，每级卸载量为2~3个加载级的荷载值。
（3）加卸载应均匀连续，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的10%。
4.5.2位移观测和稳定标准
（1）位移观测：采用慢速维持荷载法。每级加载后在第1h内应在第5min、10min、15 min、30 min、45 min、60 min测读位移，以后每隔30min测读一次。达到相对稳定后方可加载下一级荷载。卸载到零后应至少观测2h，测读时间间隔同加载。
（2）沉降相对稳定标准：在每级加（卸）载的向上、向下位移量在下列时间内均不大于0.1mm：
a）桩端为巨粒土、粗粒土或坚硬黏质土，最后30min；
b）桩端为半坚硬黏质土或细粒土，最后1h；
（3）终止加载条件及极限加载值：
a）向上、向下两个方向应分别判定和取值，平衡状态下两个方面都应达到终止加载终止条件再终止加载。
b）每个方面的加载终止条件和相应的极限加载值的取值按以下规定：
①当荷载-位移（Q-s）曲线和位移-时间（s-lgt）曲线上有可判定极限承载力的陡降段；
②总位移量大于或者等于40mm，且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。取终止时荷载小一级的荷载为极限加载值。
③总位移量大于或者等于40mm，且本级荷载加上24h未达稳定，加载即可终止。取终止时荷载小一级的荷载为极限加载值。
④荷载已达到设计要求的最大加载量或上下位移已达荷载箱行程。
5数据处理
5.1承载力的确定
先根据4.5.2，确定试桩上段桩的加载极限值Qu和试桩下段桩的加载极限值Ql，然后根据各试桩的最终加载值，可按下式确定试桩的极限承载力：
（1）
式中：
P——试桩的单桩极限承载力，单位为千牛(kN)；
Qu——试桩上段桩的加载极限值，单位为千牛（kN）；
Ql——试桩下段桩的加载极限值，单位为千牛（kN）；
W——试桩荷载箱上部桩自重，单位为千牛（kN）；
——试桩的修正系数，根据荷载箱上部土的类型确定，砂土取=0.7。
5.2等效转换曲线
采用等效转换方法，将自平衡法测得的上下两段Q-s曲线，等效转换为常规方法桩顶加载的一条P-s曲线，以确定桩顶位移。
图2 自平衡法结果转换示意图
a)自平衡法曲线；b）等效转换曲线
（1）、桩上段的桩身压缩量
为荷载箱下段荷载及上段荷载引起的上段桩的弹性压缩量变形之和，即：
（2）
式中：
——受压桩上段在荷载箱下段力作用下产生的弹性压缩变形量；
——受压桩上段在荷载箱上段力作用下产生的弹性压缩变形量。
其中：
（3）
（4）
式中Ep——桩身弹性模量，单位为千帕（kPa）；
L——上段桩长度，单位为米（m）；
Ap——桩身截面积，单位为平方米（m2）；
W——试桩荷载箱上部桩自重，单位为千牛（kN）。
将式（2）、（3）代入式（1），可得桩身的弹性压缩量为：
（2）、桩顶等效荷载为：
（1）
式中P——试桩的单桩极限承载力，单位为千牛（kN）；
Qu——试桩上段桩的加载极限值，单位为千牛（kN）；
Ql——试桩下段桩的加载极限值，单位为千牛（kN）；
——试桩的修正系数，根据荷载箱上部土的类型确定，砂土取=0.7。
（3）、等效桩顶荷载P对应的桩顶位移s为：
s=sl+ （5）
式中：sl——荷载箱向下位移，可直接测定；
以上式中的相关参数见表4。
表4 计算公式所需相关参数
桩号 | 桩径（mm） | 桩长 （m） | 桩身截面积Ap（m2） | 上段桩长度L(m) | 荷载箱上部桩自重W（kN） | 桩身弹性模量Ep（kPa） |
LZ2-50 | 1200 | 15 | 1.13 | 9.4 | 271 | 3.0×107 |
| - |
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注：g取值10N/kg，C30的密度取经验值2500kg/m3。
6数据分析及结果
6.1 LZ2-50 数据分析及结果
LZ2-50桩自2012年7月7日开始，至7月8日结束。上段桩第7级沉降5.07mm，第8级沉降26.00mm，大于第7级沉降量的5倍；累计沉降44.73mm；下段桩第7级沉降-5.55mm，第8级沉降-28. 64mm，大于第7级沉降量的5倍；累计沉降-48.29mm。满足终止加载条件。因此，取第7级荷载为桩的极限加载值，即Qu≥1840kN， Ql≥1840kN。对应的静载试验结果汇总表和桩的Q-s、s-lgt曲线见附1.1、1.2。
按公式（1）计算桩的极限承载力P =4077kN；按公式（5）换算桩顶位移s=-48.88mm。等效转换曲线见附1.3。
试桩等效转换后单桩承载力极限值及对应的换算桩顶位移见表5。
表5 试桩自平衡法等效转换曲线分析结果
桩号 | 桩长（m） | 桩径（mm） | Qu / Ql （kN） | s上 （mm） | s下 （mm） | 单桩极限承载力 （kN） | 换算后极限承载力对应的桩顶位移（mm） |
LZ2-50 | 15 | 1200 | 1840 | 44.73 | -48.29 | 4077 | -48.88 |
| - |
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7结论
通过对自平衡法试检测数据的分析计算，得出桩LZ2-50 、LZ2-49 、LZ2-46的抗压承载力极限值分别为4077kN、4637kN、4076kN。
8附图、表
附1.1 LZ2-50立柱桩静载试验结果汇总表
工程名称：武汉市轨道交通四号线二期工程区间及车站土建施工第一标段首义路站自平衡静载试验 桩长：15m 桩径：1200mm
荷载编号 | 加载值 （kN） | 历时 （min） | 向上位移（mm） | 向下位移 （mm） | 换算后桩顶位移（mm） |
本级 | 累计 | 本级 | 累计 | 本级 | 累计 | 本级 | 累计 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 460×2 | 120 | 120 | 1.02 | 1.02 | -1.13 | -1.13 | -1.26 | -1.26 |
2 | 690×2 | 120 | 240 | 1.34 | 2.36 | -1.26 | -2.39 | -1.33 | -2.59 |
3 | 920×2 | 120 | 360 | 1.78 | 4.14 | -1.76 | -4.15 | -3.09 | -4.41 |
4 | 1150×2 | 120 | 480 | 2.13 | 6.27 | -2.34 | -6.49 | -3.73 | -6.82 |
5 | 1380×2 | 120 | 600 | 3.16 | 9.43 | -3.26 | -9.75 | -6.41 | -10.14 |
6 | 1610×2 | 120 | 720 | 4.23 | 13.66 | -4.35 | -14.10 | -8.15 | -14.56 |
7 | 1840×2 | 120 | 840 | 5.07 | 18.73 | -5.55 | -19.65 | -12.03 | -20.17 |
8 | 2070×2 | 120 | 960 | 26.00 | 44.73 | -28.64 | -48.29 | -36.85 | -48.88 |
测试日期：2012.7.7/8
附1.2 LZ2-50桩测试曲线图
单桩Q-s曲线
单桩s-lgt曲线
附1.3 LZ2-50等效桩顶荷载P-s曲线
