[发明专利]管桩内外侧壁摩阻力测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管桩内外侧壁摩阻力测试方法。适用于岩土工程技术领域。

背景技术

大直径钢管桩和PHC管桩已广泛应用于海上风电、石油钻井平台、港口码头、火电厂及工民建等工程中，现有规范规定，管桩的承载力等于桩侧阻力加桩端阻力，桩侧阻力由桩外侧阻力和桩内侧阻力组成，一般假设桩内侧摩阻力为约0.6倍桩外侧摩阻力，但没有或无法提供原位测试分别获得桩外侧阻力和桩内侧阻力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种管桩内外侧壁摩阻力测试方法，以原位测试获得桩外侧阻力和桩内侧阻力。

本发明所采用的技术方案是：一种管桩内外侧壁摩阻力测试方法，其特征在于步骤如下：

a、管桩施打于土体内，在管桩外侧的土体内、紧贴管桩埋设有用于测量荷载作用下管桩桩身产生的应变变化量的应变传感器；

b、管桩内留有土塞土体，对管桩进行静载荷测试：在管桩上端施加P_1j荷载，应变传感器测得第i层土层位置管桩桩身产生的应变变化量ε_p1j,i；

c、取出管桩内土塞土体，对管桩进行静载荷测试：在管桩上端施加P_2j荷载，应变传感器测得第i层土层位置管桩桩身产生的应变变化量ε_p2j,i；

d、根据测得的应变变化量ε_p1j,i和ε_p2j,i，获得

第i层土层管桩的外侧壁摩擦力为

第i层土层管桩的内侧壁摩擦力为

其中E为管桩1弹性模量，ΔH_i为第i层土层厚度，R_1i和R_2i为第i土层位置管桩外径和内径。

所述应变传感器包括应变计、应力计及分布式光纤。

本发明的有益效果是：本发明在管桩中埋设应变传感器，通过对同一根管桩进行二次静载荷对比试验(一次管桩内有土塞土体，另一次取出土塞土体)，从而可计算出各级荷载作用下管桩内、外侧壁摩阻力。本发明方法具有原理简单，使用设备常规，且实用、经济等优点，可有效解决目前管桩内外侧壁摩阻力无法测试计算问题，具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为管桩内有土塞土体时静载荷试验的示意图。

图2为管桩内土塞土体取出后静载荷试验的示意图。

具体实施方式

本实施例在管桩1外侧紧贴管桩外侧壁埋设应变传感器2，应变传感器2包括应变计、应力计及分布式光纤等，可采用管桩1打(压)前埋设，也可采用在管桩1中埋设预埋件后在管桩1打(压)后埋设，管桩1进行静载荷试验前，应变传感器2应埋设好。

将埋设有应变传感器2的管桩1打(压)入土层4、砂层5和持力层6中后，利用静载荷试验设备，对该管桩1进行二次静载荷试验：

第一次静载荷试验时，管桩1内有土塞土体3，在管桩1上端施加P_1j荷载(见图1)；第二次静载荷试验时，取出管桩1内土塞土体3，即管桩1内无土体，在管桩1上端施加P_2j荷载(见图2)。二次静载荷时的荷载分级与荷载大小一致。

本实施例中设管桩1弹性模量为E(kPa)，第i土层厚度ΔH_i(m)，第i土层位置管桩1外径为R_1i(m)和内径R_2i(m)。

第一次静载荷试验时，在管桩1外侧壁和内侧壁土共同作用下各土层的总侧壁阻力计算公式如式(1)。

第二次静载荷试验时，在管桩1外侧壁土作用下各土层的外侧壁摩阻力计算公式如式(2)。

将式(2)代入式(1)并整理后，各土层的内侧壁摩阻力计算公式如式(3)。

式(1)～式(3)中，ε_p1j,i——第一次静载荷试验时，第j级荷载作用在第i土层位置管桩1桩身产生的应变变化量；ε_p2j,i——第二次静载荷试验时，第j级荷载作用在第i土层位置管桩1桩身产生的应变变化量；f_s1j,i——第二次静载荷试验时，第j级荷载作用在第i土层位置管桩1外侧壁摩阻力(kPa)；f_s2j,i——第j级荷载作用在第i土层位置管1桩内侧壁摩阻力(kPa)。

本实施例的原理如下：本实施例利用应变传感器2，通过对该管桩进行第一次静载荷试验，测定并计算在管桩1外侧壁和内侧壁土共同作用下各土层的总侧壁阻力。