7 分层侧摩阻力试验

7 分层侧摩阻力试验

7.1 一般规定

7.1.1 分层侧摩阻力试验可用于桩身横截面尺寸基本恒定或已知的桩。

7.1.2 分层侧摩阻力试验采用的传感器应根据测试目的、试验桩型和施工工艺选用电阻应变式传感器、弦式传感器、光纤式应变传感器或滑动测微计。

7.1.3 传感器测量断面应设置在两种不同性质土层的界面处，且距桩顶和桩尖的距离不宜小于1倍桩径。在地面处或地面以上应设置一个测量断面作为传感器标定断面。传感器标定断面处应对称设置4个传感器，其他测量断面处可对称设置2～4个传感器，当桩径较大或试验要求较高时取高值。

7.1.4 采用滑动测微计时，可在桩身内通长埋设1根或1根以上的测管，测管内宜每隔1 m设测标或测量断面一个。

7.2 仪器设备

7.2.1 应变式传感器安装，可根据不同桩型选择以下方式。

7.2.1.1 电阻应变计可直接粘贴在钢桩身上，弦式和光纤式传感器可直接焊接或螺栓连接固定在钢桩身上。传感器应有足够的抗锤击能力，且安装完后应采取可靠的防护措施，保证传感器在钢桩沉桩过程中的存活率。

7.2.1.2 传感器可采用焊接或者绑焊工艺固定在混凝土桩的钢筋笼上；对采用蒸汽养护或高压蒸养的混凝土预制桩，应选用耐高温的传感器和导线

7.2.2 传感器及导线连接处应有足够的水密性，保证传感器在高水压测试条件下的存活率和稳定性。

7.2.3 电阻应变计及其连接电缆均应有可靠的防潮绝缘防护措施；正式试验前电阻应变计及电缆的系统绝缘电阻不应低于200 MΩ。

7.2.4 应变测量所用的仪器，宜具有多点自动测量功能，仪器的测试精度应优于或等于1 με。

7.2.5 弦式传感器应按主筋直径大小选择，并采用与之匹配的频率仪进行测量。频率仪的测试精度应优于或等于1 Hz,仪器的可测频率范围应大于桩在最大加载时频率的1.2倍。使用前应对传感器逐个检定，得出压力(拉力)与频率之间的关系。

7.2.6 带有接长杆弦式传感器可焊接在主筋上，不宜采用螺纹连接。

7.2.7 采用光纤式传感器进行分层侧摩阻力试验检测时应符合下列规定。

7.2.7.1 光纤式传感器应用到灌注桩和预制混凝土桩中，应至少布设1条沿桩身中心对称的U形回路测线；有条件时，宜布设多条对称U形回路测线。

7.2.7.2 光纤式传感器应用到钢管桩中，植入光纤构成U形回路风险较大时，应沿桩身轴线对称布设两条单独的测线；有条件时，宜布设多条对称的测线，

7.2.7.3 测试光纤植入过程中，应采用成熟的布设工艺和保护工艺，保证传感器的存活率。受检桩需要进行桩头处理时，应提前做好桩头光纤引线的保护措施。

7.2.8 滑动测微计测管的埋设应确保测标同桩身位移协调一致，并保持测标清洁。测管安装应符合下列规定。

7.2.8.1 对钢管桩，可通过安装在测管上的测标与钢管桩的焊接，将测管固定在桩内侧壁。

7.2.8.2 对非高温养护预制桩，可将测管预埋在预制桩中；管桩可在沉桩后将测管放入中心孔中，采用膨润土水泥浆填充测管与桩壁间的孔隙。

7.2.8.3 对灌注桩，应在浇筑混凝土前将测管绑扎在主筋上，并采取防止钢筋笼扭曲的措施。

7.2.9 滑动测微计测试前后，应进行仪器标定。

7.3 试验方法和成果分析

7.3.1 桩身分层侧摩阻力试验宜与基桩轴向抗压(抗拔)静载荷试验同步进行。

7.3.2 当桩身应变与桩身位移需要同时测量时，桩身位移测量应与桩身应变测试同步。

7.3.3 指定桩身断面的沉降和两个指定桩身断面间的沉降差，可采用位移杆测量。位移杆应具有一定的刚度，宜采用内外套管形式，外管固定在桩身，内管下端固定在需测试断面，顶端高出外管100 mm～200 mm,并可与固定断面位移同步。

7.3.4 测试数据整理应符合下列规定。

7.3.4.1 采用电阻应变式传感器测量，但未采用六线制长线补偿时，应按式(7.3.4-1)或式(7.3.4-2)对实测应变值进行导线电阻修正：

采用半桥测量时：

$$\varepsilon =\varepsilon ^{‘}\left (1+\dfrac{r}{R} \right ) \tag{7.3.4-1}$$

采用全桥测量时：

$$\varepsilon =\varepsilon ^{‘}\left (1+\dfrac{2r}{R} \right ) \tag{7.3.4-2}$$

式中	ε	——	修正后的应变值；
	ε^'	——	修正前的应变值；
	r	——	导线电阻(Ω)；
	R	——	应变计电阻(Ω)。

7.3.4.2 采用弦式传感器测量混凝土桩桩身应变时，应将传感器实测频率通过率定系数换算成力，再计算成与传感器断面处的混凝土应变相等的钢筋应变量。

7.3.4.3 采用滑动测微计测量时，应按下列公式计算应变值：

$$e=(e^{‘}-z_0)\cdot K \tag{7.3.4-3}$$

$$e=e-e_0\tag{7.3.4-4}$$

式中	e	——	仪器读数修正值；
	e^'	——	仪器读数；
	z₀	——	仪器零点；
	K	——	率定系数；
	ε	——	应变值；
	e₀	——	初始测试仪器读数修正值。

7.3.4.4 据处理时，应删除异常测点数据，求出同一断面有效测点的应变平均值，并按下式计算该断面处桩身轴力：

$$Q_{\mathrm{i} }=\overline{\varepsilon} _{\mathrm{i} }\cdot E_{\mathrm{i} }\cdot A_{\mathrm{i} }\tag{7.3.4-5}$$

式中	Q_i	——	桩身第i断面处轴力（kN）；
	${\bar{ε}}_{i}$	——	仪器读数；
	E_i	——	第i断面处桩身材料弹性模量(kPa)；当混凝土桩桩身测量断面与标定断面两者的材质、配筋一致时，应按标定断面处的应力与应变的比值确定；
	A_i	——	第i断面处桩身截面面积（m²）。

7.3.4.5 每级试验荷载下，应将桩身不同断面处的轴力值制成表格，并绘制轴力分布图。桩侧土的分层摩阻力和桩端阻力应按下列公式计算：

$$q_{\mathrm{si} }=\dfrac{Q_{\mathrm{i} }-Q_{\mathrm{i+1} }}{u\cdot l_{\mathrm{i}}}\tag{7.3.4-6}$$

$$q_{\mathrm{p} }=\dfrac{Q_{\mathrm{n} }}{A_0}\tag{7.3.4-7}$$

式中	q_si	——	桩第i断面与i+1断面间侧摩阻力(kPa);；
	i	——	桩检测断面顺序号，i=1,2,…,n,并自桩顶以下从小到大排列；
	Q_i	——	桩身第i断面处轴力(kN);
	Q_i+1	——	桩身第i+1断面处轴力(kN);
	u	——	桩身周长(m)；
	l₁	——	第i断面与第i+1断面之间的桩长(m)；
	q_p	——	桩的端阻力(kPa)；
	Q_n	——	桩端的轴力(kN);
	A₀	——	桩端面积(m²),对于开口桩，宜考虑桩端闭塞效应。

7.3.5 测量沉降杆位移的检测仪器应符合轴向抗压静载荷试验的技术要求，数据的测读应与桩顶位移测量同步。

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