桩承载力自平衡测试技术
1 总 则
1.1 自平衡试桩法是接近于竖向抗压（拔）桩的实际工作条件的一种试验方法，可确定单桩竖向抗压（拔）极限承载力和桩周土层的极限侧摩阻力、桩端土极限端阻力。为使自平衡试桩法的测试做到技术先进、经济合、安全可靠、确保质量，特制定本规程。
1.2 自平衡试桩法适用于粘性土、粉土、砂土、岩层中的钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩等，特别适用于传统静载试桩相当困难的水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩等情况。
对直径D≥1.5m试桩检测可采用小直径桩模拟测试以确定单位面积的摩阻力、端阻力极限值，模拟桩的直径不应小于800mm，最后根据实际尺寸通过换算确定单桩极限承载力。当埋设有桩身应力、应变测量元件时，尚可直接测定桩周各土层的极限侧阻力。
1.3 用于工程桩承载力评价时，在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%，工程总桩数在50根以内时不应少于2根，其它条件下不应少于3根。
1.4 从成桩到开始试验的间歇时间：在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应小于10d；对于粉土和粘性土，不应少于15d。
1.5 试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。为缩短试桩养护时间，混凝土可适当提高强度等级，或掺入早强剂。
2 测试设备
2.1 试验加载采用专用的荷载箱，必须经法定检测单位标定。荷载箱平放于试桩中心；荷载箱位移方向与桩身轴线夹角≤50，荷载箱极限加载能力应大于预估极限承载力的1.2倍。
2.2 荷载与位移的量测仪表：采用联于荷载箱的压力表测定油压，根据荷载箱率定曲线换算荷载。试桩位移一般采用百分表或电子位移计测量。采用专用装置分别测定向上位移和向下位移。对于直径很大及有特殊要求的桩型，可对称增加各一组位移测试仪表。固定和支承百分表的夹具和基准梁在构造上应确保不受气温、振动及其他外界因素的影响以防止发生竖向变位。
2.3 试桩和基准桩之间的中心距离应大于等于3D且不小于2.0m。
2.4 荷载箱宜在成孔以后，混凝土浇捣前设置。护管与钢筋笼焊接成整体，荷载箱与钢筋笼焊接在一起，护管还应与荷载箱顶盖焊接，焊缝应满足强度要求，并确保护管不渗漏水泥浆。荷载箱摆放处一般宜有加强措施，可配置加密钢筋网2层。在人工挖孔桩底用高强度等级的砂浆或高强度等级混凝土将桩底抹平。
2.5 荷载箱摆设位置应根据地质报告进行估算。当端阻力小于侧阻力时，荷载箱放在桩身平衡点处，使上、下段桩的承载力相等以维持加载。当端阻力大于侧阻力时，可根据桩长径比、地质情况采取以下措施：
（a）允许情况下适当增加桩长；
（b）桩顶提供一定量的配重；
（c）加载至摩阻力充分发挥，而端部采用1.2条方法测试单位面积极限值，再根据实际尺寸经换算后确定端阻力值。
3 试验方法
3.1 试验加载方式：采用慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载达到相对稳定后方可加下一级荷载，直到试桩破坏，然后分级卸载到零。当考虑结合实际工程桩的荷载特征，可采用多循环加、卸载法（每级荷载达到相对稳定后卸载到零）。当考虑缩短试验时间，对于工程桩作检验性试验，可采用快速维持荷载法，即一般每隔一小时加一级荷载。
3.2 加卸载与位移观测：
3.2.1 加载分级：每级加载为预估极限荷载的1/10~1/15，第一级可按2倍分级荷载加荷。
3.2.2 位移观测：每级加载后在第1h内应在5、15、30、45、60（min）测读一次，以后每隔30min测读一次，每次测读值记入试验记录表（h、min分别表示小时及分钟）。
3.2.3 位移相对稳定标准：每一小时的位移不超过0.1mm并连续出现两次（由1.5h内连续三次观测值计算），认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。
3.2.4 终止加载条件：当出现下载情况之一时，即可终止加载。
（a）已达到极限加载值；
（b）某级荷载作用下，桩的位移量为前一级荷载作用下位移量的5倍；
（c）某级荷载作用下，桩的位移量大于前一级荷载作用下位移量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定；
（d）累计上拔量超过100mm。
3.2.5 卸载与卸载位移观测：每级卸载值为每级加载值的2倍。每级卸载后隔15min测读一次残余沉降，读两次后，隔30min再读一次，即可卸下一级荷载，全部卸载后，隔3~4h再读一次。
4 资料整理
4.1 试验概况：整理成表格形式（见表4.1-1、表4.1-2、表4.1-3），并应对成桩和试验过程出现的异常现象作补充说明。
单桩紧向静载试验概况表 表4.1-1
工程名称 | | 地址 | | 试验单位 | |
试桩编号 | | 桩型 | | 试验起止时间 | |
成桩工艺 | | 桩断面尺寸（mm） | | 桩长 | |
混凝土 强度等级 | 设计 | | 灌注桩虚土厚度（m） | | 配筋 | 规格 | | 配筋率（%） | |
实际 | | 灌注充盈系数（%） | | 长度 | |
| | | | | | | | | |
综合柱状图 表4.1-2
层 次 | 土层名称 | 描 述 | 地质符号 | 相对标高 | 荷载箱位置 | 试桩平面布置示意图 |
1 | | | | | | |
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3 | | | | | | |
4 | | | | | | |
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土的物理力学指标 表4.1-3
层次 | 深度（m） | γ （kN/m3） | ω(%) | e | Sr | Wp(%) | Ip | Il | a1-2 (a2-3) | Es (Mpa) | φ(o) | fk(kPa) |
1 | | | | | | | | | | | | |
2 | | | | | | | | | | | | |
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试验： 资料整理： 校核：
4.2 单桩竖向静载试验记录见表4.2。
单桩竖向静载试验记录表 表4.2
荷载 （kN） | 观测时间 日/月时分 | 间隔时间 （min） | 向上位移（mm） | 向下位移（mm） |
表1 | 表2 | 平均 | 累计 | 表1 | 表2 | 平均 | 累计 |
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试验： 资料整理： 校核：
4.3 单桩竖向静载试验荷载—沉降汇总表4.3。
单桩竖向抗压静载试验结果汇总表 表4.3
序号 | 荷载 （kN） | 历时(min) | 向上位移(mm) | 向下位移(mm) |
本级 | 累计 | 本级 | 累计 | 本级 | 累计 |
| | | | | | | |
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试验： 资料整理： 校核：
4.4 确定单位竖向极限承载力：一般应绘制Q-S上、Q-S下，S上-lgt、S下-lgt、S上-lgQ、S下-lgQ曲线。
4.5 当进行桩身应力、应变测定时，应整理出有关数据的记录表和绘制桩身轴力分布、侧阻力分布，桩端阻力-荷载、桩端阻力-沉降关系等曲线。
5 单桩竖向极限承载力的确定
5.1 根据位移随荷载的变化特征确定极限承载力，对于陡变型Q-S曲线取Q-S曲线发生明显陡变的起始点。
5.2 对缓变形Q-S曲线，按位移值确定极限值，极限侧阻取对应于向上位移S上=40~60mm对应的荷载；极限端阻取S下=40~60mm对应荷载，或大直径桩的S下=（0.03~0.06）D(D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值)的对应荷载。
5.3 根据位移随时间的变化特征确定极限承载力，下段桩取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值，上段桩取S-lgt曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值。
分别求得上、下段桩的极限承载力Qu上、Qu下，然后考虑桩自重影响，得出单桩竖向抗压极限承载力为
（1） 式中：W——荷载箱上部桩自重；
对于粘性土、粉土γ=0.8；对于砂土γ=0.7。
单桩竖向抗拔极限承载力为
Qu=Qu上 （2）
5.4 单桩竖向极限承载力标准值应根据试桩位置、实际地质条件、施工情况等综合确定，当各试桩条件基本相同时，单桩竖向极限承载力标准值可按下列步骤与方法确定。
5.4.1 计算试桩结果统计特征值。
（a）按上述方法，确定n根正常条件试桩的极限承载力实测值Qui；
（b）按下式计算n根试桩实测极限承载力平均值Qum
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