第２８卷第２期 ２０ｌ４年４月 土 工 基 础 Ｓｏｉｌ Ｅｎｇ．ａｎｄ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｖｌ０１．２８ ＮＯ．２ Ａｐｒ．２０１４ 单桩水平静载荷不同试验方法的对比分析 宝艳军 ，唐冬梅 （１．湖南科创电力工程技术有限公司，长沙４１０００７；２．湖南省交通科学研究院，长沙４１００１５） 摘要：在相同地质条件下，对同一种设计桩型，分别采用慢速维持荷载法和单向多循环加卸荷载法两种试验方 法，得出静载试验Ｑ～ 、ｙ￣ｌｇｔ曲线及Ｈ～ｆ～ｙ。、Ｈ～ＡＹ。／△Ｈ曲线，并结合数据统计分析，初步得出两种试验 方法的单桩水平荷载的关系。 关键词：单桩静载试验；ｆ临界荷载；极限荷载；极差 中图分类号：ＴＵ４７３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—３１５２（２０１４）０２一Ｏ１ ５４—０５ 推荐方案跨越方式为“耐一直一直一耐”，档距分布 １ 前言 单桩水平静载试验，从理论上讲，其试验状态应 尽可能模拟桩的实际工作状态。而工程桩的实际受 力状况比较复杂，若要完全模拟桩的实际状况进行 试验是很困难的。试验考虑到江河边风力作用时间 长，作用荷载频繁，采用慢速维持荷载法进行水平试 验，试验时桩顶不加竖向压应力，桩顶自由状态下进 行。为了对比分析慢速维持荷载法与单向多循环加 载法两种试验方法荷载的关系，对试验桩Ｓ１～Ｓ３ 进行了慢速维持荷载法静载试验，备用桩ＢＳ１、ＢＳ２ 进行了单向多循环加卸载法静载试验。 为“４７０ ｍ一１４７６ ｍ一５００ ｍ”，铁塔呼高为“３９ ＩＴＩ一 １６３ ｍ～１６３ ｍ一３９ ｍ”。根据国内外绝大多数大跨 越工程的经验，本工程推荐采用钻孔灌注桩基础。 试验桩布置采用“一”字形设计，共９根，钻孔灌注 桩，桩径为Ｏ９００ ｍｍ，桩端必须进入强风化泥质粉 砂岩１．５Ｄ（１．７ ｍ）和必须进入中等风化泥质粉砂 岩，实际桩长为１９．１～１９．６ ｍ，设计混凝土强度标 号为Ｃ３０。钢筋笼为通长配筋，Ｓ１～Ｓ３、ＢＳ１、ＢＳ２ 共５根基桩配２Ｏ根０２５ ｍｍ ＨＲＢ３３５钢筋；Ｍ１～ Ｍ４共４根基桩配１８根０３２ ｍｍ ＨＲＢ３３５钢筋。 Ｓｌ～Ｓ３、ＢＳ１、ＢＳ２桩顶部１ ＩＩ１铺设 ８ｒａｍ ＨＲＢ３３５ 钢筋网片三层，桩上部０．６ ｍ采用钢护筒保护，高出 ２ 工程概况 ２．１试验桩的类型及相关技术参数 地面３０ ｃｍ；ＭＩ￣Ｍ４桩钢筋主筋高出桩顶１．０ ｍ，如 图１所示。 ２．２试验区工程地质条件 某±８００ ｋＶ特高压直流输电大跨越工程，工程 ／ 跨越段属赣江冲积平原区，为河漫滩、平原及岗 图例 ２ Ｍｌ ５１ 门Ｈ Ｔ Ｍ己 ０ｎ丫 ２ Ｎ３ Ｓ３ 门Ｈ丫 Ｍ４ 一 ＢＳ 一 ９ｏＯ试桩 ３．０ｍ ｎｍ丫 ７４．ｎ ｎ 丫 门Ｈ 一９ｏｏ锚桩 图１试桩区平面示意图 地，地形平缓开阔，局部略有起伏。试验区上部覆盖 层为第四系河流相冲积粉质粘土、砂土及卵、砾石， 下部基岩为侏罗系砂岩。由上到下地层分布为： ０～３．５ ｍ，可塑状粉质粘土；３．５～５．４ ｒｎ，硬塑 收稿日期：２０１３－１０—１１ 状粉质粘土；５．４～６．１ ｍ，可塑状粉质粘土；６．１～ １６．４ ＩＴＩ，密实卵石；１６．４～１７．４ ｍ，中密粗砂；１７．４ ～１９．０ Ｙｎ，强风化泥质粉砂岩；１９．４～３０．Ｏｍ，中等 风化泥质粉砂岩。 作者简介：宝艳军（１９７８一），男，工程师，研究方向为岩土工程设计及地基与桩基检测。 第２期 宝艳军等：单桩水平静载荷不同试验方法的对比分析 试验区地下水位埋深为４．５ ｍ，近３～５年最高 （３）荷载与变形量测仪器：本次试验采用ＲＳ— ＪＹＢ型桩基静载荷试验仪，加载采用１个１００吨千 水位为３．０～５．０ ＩＴＩ。场地环境类型为Ⅱ类。按干 湿交虑，场地地下水对混凝土结构具中等腐蚀 性，对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具 微腐蚀性。 斤顶，变形观测采用高灵敏度量程５０ ｍｍ的电子位 移传感器，加载读数均为计算机自动采集。 ３．２桩的水平静载荷试验法 本次单桩水平静载试验采用慢速维持荷载法、 ３单桩水平静载试验方法 单向多循环加载法进行水平试验，试验位置为地面 下１．０ ｍ处。 ３．１试验装置及实验设备 （１）反力装置：试验桩选用Ｓ１～Ｓ３、ＢＳ１、ＢＳ２， ４试验资料整理与分析 反力桩选用Ｍ２～Ｍ４，中间为千斤顶及刚性传力筒 互相连接。试验装置见图２。 ４．１慢速维持荷载法试验 Ｓ１试验桩，加荷分级为５０ ｋＮ，最大加荷为５５０ 位移 ｋＮ，在加载至５５０ ｋＮ时，其相应水平位移量ｙ最大 为３２．８９ ｉＴｌｎ３，本级历时１８０ ｍｉｎ，位移总量超过３０ １ＴＩＩＴＩ。 基准粱 基准桩 分析Ｑ～ｓ曲线，在２００ ｋＮ荷载前，曲线呈直线状，在 一二二二 ＝＝＿＿ 一二二 ：：：＝ 二＝＝＝＝＝ ０一一＿．． 『一～～ ２００ ｋＮ后，曲线明显逐渐下延，呈抛物线状，２００ ｋＮ 位移传感器 、ｌ、１ １ｌ 一— 一一ｊ—＿１ ——一 （ 、一、一１、ｒ ～１、～一一 一 一卜 点为其拐点。在５５０ ｋＮ荷载时，水平位移量已超 ［＝＝：＝ — —＝＝＝——＝一＝＝＝＝ ＝＝＝＝ —＝＝一 过３０ ｍｍ，表明桩体破坏。推荐ｓ１试验桩极限荷 图２单桩水平静载试验装置示意图 载为５００ ｋＮ（破坏前一级荷载），临界荷载为１５０ ｋＮ （２）加载系统：采用１个１００吨千斤顶，手动超 （拐点前一级荷载），曲线见图３。 高压一套，对桩施加水平力。 Ｓ ２试验桩，加荷分级为５ ０ ｋＮ，最大加荷为 ０一 曲线 ～１ｇｒ曲线 １ ５ ３０４５６０９０ｌ ５Ｏ ２４０ ４８０ Ｏ ＯＯ ；８ （ａｒｉｎ） ３ ５０ ００ ｋＩＮ ２５０ ｋＮ ７ ００ Ｈ ３００ ｋＮ ｌ０ ５０ ３５０ ｋＮ １４ ００ ４００ｋＮ ｌ ７ ５０ ２１ ００ ・４５０ ｋＮ ２４ ５０ ２８ Ｏ０ ３ｌ ５０ ３５ Ｏ０ 图３ Ｓｌ试验桩Ｑ～ 曲线与Ｙ Ｉｇｔ曲线 ６００ ｋＮ，在加载至６００ ｋＮ时，其相应水平位移量最 验桩极限荷载为５５０ ｋＮ（破坏前一级荷载），临界荷 大为３２．１７ ｍｍ，本级历时９０ ｒａｉｎ，位移总量超过 载为２００ ｋＮ（拐点前一级荷载），曲线如图４所示。 ３０ｒａｍ，分析Ｑ～ 曲线，在２５０ ｋＮ荷载前，曲线呈 Ｓ３试验桩，加荷分级为４５ ｋＮ，最大加荷为５４０ 直线状，在２５０ ｋＮ后，曲线明显逐渐下延，呈抛物 ｋＮ，在加载至５４０ ｋＮ时，其相应水平位移量最大为 线状，２５０ ｋＮ点为其拐点，在６００ ｋＮ荷载时，水平 ３２．３３ ｍｍ，本级历时９０ ｒａｉｎ，位移总量超过３０ ｍｍ， 位移量已超过３０ ｍｍ，表明桩体破坏。推荐ｓ２试 分析Ｑ～ 曲线，在２２５ ｋＮ荷载前，曲线呈直线状，在 １５６ 土 工 基 础 ２Ｏ１４ Ｑ￣ｙＩ￣线 ０．００ ３ ５０ ７ ００ ０ ００ ３ ５０ ｙ￣ｌｇｔ曲线 ｉｎ） ７ Ｏ０ １０ ５Ｏ ｌ４ ＯＯ １７ ５０ ２１ Ｏ０ ２４ ５０ １０ ５Ｏ ｌ４ ００ １７ ５０ ２ｌ ００ ２４ ５０ ２８ ００ ２８ ００ ３１ ５０ ３５ ００ ３ｌ ５０ ３５ ００ 图４ ｓ２试验桩Ｑ～Ｙ曲线与Ｙ～ｌ 曲线 ２２５ ｋＮ后，曲线明显逐渐下延，呈抛物线状，２２５ ｋＮ 点为其拐点，在５４０ ｋＮ荷载时，水平位移量已超过 ３０ ＩＴＩＩＴＩ，表明桩体破坏。推荐Ｓ３试验桩极限荷载为 ～ｙ曲线 Ｏ ４９５ ｋＮ（破坏前一级荷载），临界荷载为１８０ ｋＮ（拐 点前一级荷载），曲线如图５所示。试验桩Ｓ１～ｓ３ 桩试验数据见表１。 ｙ￣ｌｇｔ曲线 ０ ００ ３ ３ ５０ ７ ７ ００ １０ １４ ｌ ７ ２１ １０ ５０ 】４ ００ ｌ７ ５０ ２４ ２８ ３１ ２１ ００ ２４ ５０ ２８ ００ ３５ ３１ ５０ ３５ ００ 图５ Ｓ３试验桩Ｑ—ｊ，曲线与Ｙ—ｉｇｔ曲线 表１ Ｓ１～ｓ３桩试验数据 ４．２单向多循环加载法试验 ＢＳ１桩，单向多循环加载法，加荷分级为５０ ｋＮ，最大加荷为４５０ ｋＮ。在加载至４５０ ｋＮ时，其 相应水平位移量 最大为３７．８５ ｍＩＴｌ，位移总量超 ＡＶ 过３０ ＩＴｌｍ，分析Ｈ～ 曲线，该曲线存在明显第二 拐点，单桩水平极限荷载推荐为４００ ｋＮ，临界荷载 ＡＶ 按Ｈ～ 曲线第一拐点取值为２００ ｋＮ。试验数 据见表２，曲线如图６所示。 ＢＳ２桩，单向多循环加载法，加荷分级为５０ ｋＮ， 最大加荷为５００ ｋＮ，在加载至５００ ｋＮ时，其相应水 第２期 宝艳军等：单桩水平静载荷不同试验方法的对比分析 平位移量最大为４２．００ ｍｍ，位移总量超过３０ ｍｍ， 曲线第一拐点取值为２００ ｋＮ。试验数据见表２，曲 分析Ｈ～ 曲线，该曲线存在明显第二拐点，单桩 线如图７所示。 ４．３试验成果综合分析 水平极限荷载推荐为４００ ｋＮ，临界荷载按Ｈ～ 根据试验桩与备用桩试验结果绘制的曲线，试 Ⅳ～ｆ～ 曲线 ｈ） Ｈ～ＡＹ ｌ＆Ｈ妊线 Ｏ ＯＯ Ｎ） ４ ００ ８ ００ ｌ２ ００ ｌ６ ００ ２０ ００ ２４ ００ ２８ Ｏ０ ３２ Ｏ０ ３６ ＯＯ ４０ ＯＯ 图６ ＢＳＩ桩Ｈ～卜， 曲线与Ｈ～ＡＹｏ／Ａｎ曲线 表２ ＢＳ１、ＢＳ２试验数据 ＢＳＩ桩试验结果 ＢＳ２桩试验结果 验桩Ｓ１～Ｓ３采用慢速维持荷载法的试验曲线类型 试验数据的误差较小，经统计两种试验方法得出的 基本相同；备用桩ＢＳ１～ＢＳ２采用单向多循环加卸 极限荷载及临界荷载满足其极差不超过平均值的 载法的试验曲线类型基本相同。说明本场地条件下 ３０ 。试验综合成果见表３。 １５８ 土 工 基 础 ２Ｏ１４ Ｈ－Ａ Ｙｏ／ＡＨ曲线 ０ ４ ９¨ ＂ Ｏ ６ ０ ５ ０ ４ ０ ３ ０ ２ Ｏ １ ０ ０ ０ ５０ １００ １ ５Ｏ ２００ ２５０ ３００ ３ ５０ ４００ ４５０ ５Ｏ０ 图７ ＢＳ２桩Ｈ～ｆ～ｙ０曲线与Ｈ～△ｙ０／△Ｈ曲线 表３试验综合成果 试验方法可以得出，慢速法得出的单桩水平临界荷 载为１７７ ｋＮ，单向多循环法得出的单桩水平临界荷 载为２００ ｋＮ，两者结果较为一致，表明相同条件下 试验方法对试验结果影响较小。 参 考 文 献 ［１］ 建筑地基基础设计规范（ＧＢ５０００７—２０１１）Ｉｓ］．北京：中国建筑 工业出版社，２０１１． ５ 结论 ［２］ 建筑桩基技术规范（ＪＧＪ９４—２００８）［ｓ］．北京：中国建筑ｌ丁业出 版社，２００８． ［３］ 建筑基桩检测技术规范（ＪＧＪ１０６—２００３）［Ｓ］．北京：中国建筑 对比慢速维持荷载法和单向多循环加载法两种 工业出版社，２００３． Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｓｔａｔｉｃ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｔｅｓｔｓ ｏｎ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｉｌｅｓ ＢＡＯ Ｙａｎｊ ｕｎ ，ＴＡＮＧ Ｄｏｎｇｍｅｉ （１．Ｈｕｎａｎ Ｋｅｃｈｕａｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｓｈａ，４ ｌ ０００７ ２．Ｔｒａｆｆｉｃ ｓｃｉｅｎｃｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｈｕｎａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１５） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｗｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｏａｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｐｉｌｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｐｉｌｅ ｔｙｐｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ：Ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ ｌｏａｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｍｏｎｏｔｏｎｉｃ ｃｙｃｌｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｄｉｆ－ ｆｅｒｅｎｔ Ｑ～ ， ～ｌｇｔ ａｎｄ Ｈ～ｔ－－Ｙｏ，Ｈ～ＡＹ０／ＡＨ ｃｕｒｖｅｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｂｏｔｈ ｌｏａｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｉｌｅ；Ｓｔａｔｉｃ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｔｅｓｔ；Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｌｏａｄ；Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｌｏａｄｉｎｇ
