一種變截面CFG樁復合地基靜載試驗自平衡組合裝置及方法與流程

本發明屬于土木工程技術領域，特別是涉及一種變截面cfg樁復合地基靜載試驗自平衡組合裝置及方法。

背景技術：

我國濱海平原、河口三角洲、湖盆地周圍及山澗谷地等有廣泛的軟弱土分布，地基處理費用在工程建設中所占比例非常大。cfg樁復合地基通過置換作用、排水作用、擠密作用和墊層作用使得地基承載力提高，沉降變形減小，具有施工周期短、質量易于控制、工程造價低等特點。其中，新型變截面cfg樁復合地基還增加了加固區內樁體按深度變剛度分布效果，使得復合地基進一步提高了沉降減小、地基承載力提高的目標，獲得良好的經濟效益和社會效益。

復合地基的實驗室模型試驗是研究復合地基承載機理、極限荷載的必要手段，一般主要采用具有固定反力架的反力梁系統，需要相對固定的場地條件、試驗環境，而且前期投入較大；同時，受到巖土材料非線性、變截面cfg樁的幾何非線性影響，該復合地基在承載機理、加固樁-地基相互作用、軟土地基與良好土層地基的荷載傳遞規律等規律有待進一步厘清，需要提供一種試驗裝置，便于勘察設計部門開展模型試驗，并結合現場試驗數據，提供相應的設計參數。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種變截面cfg樁復合地基靜載試驗自平衡組合裝置及方法，用來研究變截面cfg樁復合地基的承載機理和荷載傳遞規律，結合現場試驗數據，提供變截面cfg樁復合地基的設計參數。

本發明的技術方案如下：

一種變截面cfg樁復合地基靜載試驗自平衡組合裝置，包括模型箱體、荷載施加系統、數據測量系統；

所述荷載施加系統安裝在模型箱體上方，變截面cfg樁和模擬地基材料置于模型箱體內，荷載施加系統，包括：施力裝置、傳力裝置；施力裝置上部與加載反力用的傳力裝置連接，施力裝置采用逐級加載方式向下方的試驗箱體內的變截面cfg樁復合地基表面施加載荷，通過模型箱體自重、模擬地基材料自重、變截面cfg樁自重來平衡；

所述數據測量系統，包括荷載板位移測量裝置、樁身應變測量裝置、加載荷載值測量裝置、土壓力測量裝置、動靜態應變測試系統、計算機；加載荷載值測量裝置安裝在變截面cfg樁復合地基表面，荷載位移測量裝置布置在加載荷載值測量裝置上，樁身應變測量裝置布置在變截面cfg樁上，土壓力測量裝置埋設在變截面cfg樁的端部、變截面處以及樁周圍的土體中；荷載位移測量裝置、樁身應變測量裝置、加載荷載值測量裝置、土壓力測量裝置均與動靜態應變測試系統連接，動靜態應變測試系統與計算機連接。

所述模型箱體包括試驗箱體，內置變截面cfg樁和模擬地基材料；試驗所需加載的反力值大于試驗箱體及內置巖土體總重量的兩倍時試驗箱體下方安裝已澆筑混凝土的配重箱體。

所述試驗箱體是頂部敞口的箱體結構，設置有活動門。

所述試驗箱體頂部開口的左右兩側邊緣連接有帶孔條形板，帶孔條形板與荷載施加系統中的傳力裝置連接。

所述傳力裝置采用人字架反力裝置結構為兩根鋼棒焊接在一起，焊接處豎直方向焊接一根短鋼棒，人字架反力裝置下部兩端各自焊接一塊帶孔矩形板，焊接位置為帶孔矩形板中部且與人字架反力裝置端部截面中心對中；施力裝置采用手動式螺旋式千斤頂向變截面cfg樁施加的荷載與人字架反力裝置反力平衡；手動式螺旋千斤頂所施加的荷載由試驗箱體自重、變截面cfg樁自重、地基材料自重和配重箱體自重承擔。

所述加載荷載值測量裝置包括壓力傳感器和荷載板；施力裝置的頂端與壓力傳感器接觸，施力裝置的底面與荷載板接觸，荷載板安裝在變截面cfg樁上部的褥墊層表面，測量荷載板表面施加荷載量。

所述荷載板位移測量裝置采用雙向防震百分表，兩個雙向防震百分表對稱地布置在變截面cfg樁頂面的荷載板的對角線上，且雙向防震百分表的測桿垂直于荷載板表面，通過磁性表座將表身固定在獨立基準梁上。

所述樁身應變測量裝置采用電阻應變片，布置在變截面cfg樁表面，采用1/2橋連接，測量變截面cfg樁的應變變化。

采用所述的一種變截面cfg樁復合地基靜荷載試驗的自平衡模型試驗裝置進行的試驗方法，具體步驟如下：

(1)制作變截面cfg樁、選取與制備地基巖土體材料：

(2)將試驗箱體擺放在水平地面上，根據試驗加載所需要的反力值要求，選擇是否安放配重箱體：如需要，則在配重箱體安放平穩后澆筑混凝土，安放試驗箱體，將l型直角螺栓連接件通過試驗箱體外緣鉆孔插入混凝土中；如不需要，則將試驗箱體直接安放在地面上；

(3)制作變截面cfg樁復合地基；

(4)將試驗裝置靜置；

(5)安裝施力裝置、傳力裝置：安放褥墊層板，將褥墊層板中心與變截面cfg樁中心重合；將荷載板擱置在褥墊層上平面，兩個平面須充分接觸，保持同一水平；將傳力裝置與試驗箱體連接；安裝施力裝置和加載荷載值測量裝置，施力裝置底面與荷載板緊密平穩接觸，施力裝置上平面與壓力傳感器底部接觸，壓力傳感器頂部與傳力裝置相接，使荷載板中心、施力裝置中軸線、壓力傳感器中軸線和傳力裝置中軸線保持在同一直線上；

(6)安裝并調設荷載板位移測量裝置：在荷載板任意一條對角線上對稱地安裝2個同一規格的荷載板位移測量裝置用以測量荷載板沉降量；使荷載板位移測量裝置測量每一級荷載施加下的荷載板沉降量的量程足夠，在測量過程中不能觸碰荷載板位移測量裝置及基準梁；

(7)開啟數據測量系統，設定數據采集時間間隔；

(8)進行加載/卸載試驗，加載/卸載試驗過程中保持整個裝置連續通電狀態，且不能對任意物理參數進行重新設置或更改；施加各級荷載，記錄壓力傳感器壓力值、雙向防震百分表數值，在壓力傳感器數據穩定后施加下一級荷載；在出現：①本級荷載的荷載板沉降量為前一級荷載位移的兩倍，②壓力傳感器超過量程，⑧土應力計傳感器、電阻式應變片超過量程時，停止加載，開始卸載，每級卸載量為每級加載量的兩倍，直至卸載到零；

(9)使用動靜態應變測試系統和計算機讀取并記錄每一個試驗數據，待加卸載試驗結束之后，保存測量數據，斷開電源，關閉試驗裝置；依次拆除雙向防震百分表、基準梁、壓力傳感器、施力裝置、荷載板、褥墊層板、上部地基、壓力傳感器、土應力計、下部地基、變截面cfg樁。

所述步驟(3)具體步驟如下：

(3.1)填筑變截面cfg樁端以下的巖土體材料：首先將下部地基的巖土體材料鋪入試驗箱體內，然后將其抹平，用振搗器由外向內振搗夯實，反復循環待振搗夯實結束后鋪入下一層巖土體材料，振搗夯實，直至變截面cfg樁體的樁端平面；

(3.2)安放變截面cfg樁：當下部地基的巖土體材料填筑到變截面cfg樁的端部平面后，從傳力裝置垂下鉛錘，確定4根變截面cfg樁等距群樁的平面中心，使用直尺施放各個變截面cfg樁的中心點，埋設土應力計傳感器后，安放變截面cfg樁，對變截面cfg樁頂臨時固定，變截面cfg樁下部堆放制備的砂土，振搗密實；土壓力計傳感器引線按“蛇形”走勢埋設；變截面cfg樁的樁端部以上的砂土分次填筑完成，每填筑一次，連續循環由外到內的振搗夯實，布置和埋設第二層土應力計傳感器；

(3.3)填筑變截面cfg樁端上部地基的巖土體材料：在上部地基與下部地基的接觸面處鋪設保鮮膜；上部地基的巖土體材料分次填筑，使用平板振搗器從外向內振搗，埋設第三層土土應力計傳感器，土應力計傳感器、電阻應變片的傳感器引線按“蛇形”走勢埋設，直至到變截面cfg樁頂部標高，填筑完上部地基的巖土體材料之后，將上平面抹平，使其和變截面cfg樁頂平面基本保持一致。

有益效果：

1、本發明的變截面cfg樁復合地基增加了地基加固區內變截面cfg樁按深度變剛度分布效果，較原有的剛性樁復合地基的經濟效益和社會效益更為顯著，但因尚未形成可靠的設計理論，更需要相關的室內試驗工作為設計提供必要的參數，本發明的更為便捷地解決了該種復合地基的靜荷載試驗問題；

2、本發明的采用試驗箱體、配重箱體、人字架反力裝置的組合形式，解決了研究變截面cfg樁復合地基破壞機理、確定荷載設計值過程中需要固定式反力裝置或大量堆載的問題，便于制作、運輸、組裝和試驗等工作；

3、采用手動式螺旋千斤頂進行逐級加載，荷載大小由人工手動控制千斤頂，不會發生手動千斤頂的補壓不準問題。

附圖說明

圖1為本發明具體實施方式的一種變截面cfg樁復合地基靜載試驗自平衡組合裝置示意圖；

圖2為本發明具體實施方式的試驗箱體示意圖；

圖3為本發明具體實施方式的加勁肋及帶孔吊裝構件平面示意圖，(a)為加勁肋平面示意圖，(b)為帶孔吊裝構件平面示意圖；

圖4為本發明具體實施方式的試驗箱體的平面尺寸示意圖，(a)為側板平面尺寸示意圖，(b)為正面板平面尺寸示意圖，(c)為封底板平面尺寸示意圖，(d)為背面板平面尺寸示意圖；

圖5為本發明具體實施方式的試驗箱體各條形板平面尺寸示意圖，(a)為無孔條形板平面尺寸示意圖，(b)為帶孔條形板平面尺寸示意圖，(c)為正/背面條形板平面尺寸示意圖；

圖6為本發明具體實施方式的活動門及活動門把手、活動門固定條形擋板平面尺寸示意圖，(a)為活動門及活動門把手板平面尺寸示意圖，(b)為活動門固定條形擋板平面尺寸示意圖；

圖7為本發明具體實施方式的配重箱體平面尺寸示意圖，(a)為配重箱體正視圖尺寸示意圖，(b)為配重箱體側視圖平面尺寸示意圖，(c)為配重箱體俯視圖平面尺寸示意圖；

圖8為本發明具體實施方式的荷載施加系統正視圖；

圖9為本發明具體實施方式的帶孔矩形板平面尺寸示意圖；

圖10為本發明具體實施方式的等腰直角三角形鋼板平面尺寸示意圖；

圖中，g1-l型直角螺栓連接件；g2-配重箱體；g3-數據測量系統；g4-荷載施加系統；g5-雙向防震百分表；g6-試驗箱體；g7-鉆孔；g8-側板；g9-正面板；g10-封底板；g11-固定條形擋板；g12-活動門；g13-把手；g14-背面板；g15-正/背面條形板；g16-無孔條形板；g17-帶孔條形板；g18-螺栓孔；g19-加勁肋；g20-帶孔吊裝構件；g21-人字架反力裝置；g22-短鋼棒；g23-等腰直角三角形鋼板；g24-壓力傳感器；g25-手動式螺旋千斤頂；g26-荷載板；g27-帶孔矩形板。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細說明。

本實施方式提供如圖1所示的一種變截面cfg樁復合地基靜載試驗自平衡組合裝置，包括模型箱體、荷載施加系統g4、數據測量系統g3。

所述荷載施加系統g4安裝在模型箱體上方，變截面cfg樁和模擬地基材料置于模型箱體內，荷載施加系統g4，包括：施力裝置、傳力裝置；施力裝置上部與加載反力用的傳力裝置連接，施力裝置采用逐級加載方式向下方的試驗箱體內的變截面cfg樁復合地基表面施加載荷，通過模型箱體自重、模擬地基材料自重、變截面cfg樁自重來平衡，不需要外部反力梁系統。

所述數據測量系統g3，包括荷載板位移測量裝置、樁身應變測量裝置、加載荷載值測量裝置、土壓力測量裝置、dh3817k動靜態應變測試系統、計算機；加載荷載值測量裝置安裝在變截面cfg樁復合地基表面，荷載位移測量裝置布置在加載荷載值測量裝置上，樁身應變測量裝置布置在變截面cfg樁上，土壓力測量裝置埋設在變截面cfg樁的端部、變截面處以及樁周圍的土體中；荷載位移測量裝置、樁身應變測量裝置、加載荷載值測量裝置、土壓力測量裝置均與dh3817k動靜態應變測試系統連接，dh3817k動靜態應變測試系統與計算機連接。

模型箱體包括試驗箱體g6，內置變截面cfg樁和模擬地基材料；試驗所需加載的反力值大于試驗箱體g6及內置巖土體總重量的兩倍時試驗箱體g6下方安裝已澆筑混凝土的配重箱體g2。模型箱體中的所有構件均采用q235材料制成；試驗箱體g6通過l型直角螺栓連接件g1固定在配重箱體g2頂部；模型箱體基于確定的變截面cfg樁模型尺寸和盡量減少模型邊界條件的影響原則設計，其中的試驗箱體g6內凈空尺寸為：長×寬×高＝900mm×900mm×900mm。試驗箱體g6內置變截面cfg樁和模擬地基材料。

如圖2所示的試驗箱體g6是側板g8、正面板g9、封底板g10、背面板g14圍成的頂部敞口的箱體結構，其中的正面板g9設置有活動門g12，活動門g12上安裝有固定條形擋板g11，活動門g12上方安裝有把手g13，能夠上下抽拉，便于試驗箱體g6中地基的分層制作和變截面cfg樁的安裝就位，活動門及活動門把手、活動門固定條形擋板平面尺寸如圖6(a)～(b)所示。試驗箱體g6頂部開口的左右兩側邊緣連接有帶孔條形板g17，帶孔條形板g17下方且在試驗箱體g6的側板g8中上部的同一水平直線方向上縱向焊接(與無孔條形板g16及帶孔條形板g17焊接在一起)三個間距為210mm的如圖3(a)所示的加勁肋g19，將帶孔條形板g17固定到左右兩側的側板g8上，帶孔條形板g17上開有螺栓孔g18，試驗箱體g6頂部開口的左右兩側邊緣還連接有無孔條形板g16，且垂直于帶孔條形板g17；試驗箱體g6頂部開口的前后兩側邊緣連接有正/背面條形板g15，封底板g10的左右兩側開有若干鉆孔g7。試驗箱體g6的兩個側板g8中部同一水平直線方向上都焊接兩個間距為736mm的連接有帶孔吊裝構件g20，如圖3(b)所示。加勁肋g19和帶孔吊裝構件g20所采用鋼板厚度均為12mm。前述所有鋼材構件均通過滿焊焊接方式連接在一起。

如圖4(a)～(d)所示，試驗箱體g6的側板g8尺寸為：長×寬×厚＝900mm×900mm×8mm，背面板g14的尺寸為：長×寬×厚＝916mm×900mm×8mm，活動門g12的尺寸為：長×寬×厚＝916mm×420mm×8mm，封底板g10的尺寸為：長×寬×厚＝1044mm×916mm×8mm。在試驗箱體g6頂部開口的四周方向，正背面及左右側方向各焊接有兩塊條形板，各條形板的平面尺寸如圖5(a)～(c)所示，其中的正/背面條形板g15的尺寸為：長×寬×厚＝916mm×80mm×18mm，無孔條形板g16的尺寸為：長×寬×厚＝1120mm×80mm×18mm，帶孔條形板g17的尺寸為：長×寬×厚＝1120mm×80mm×18mm，且分別在帶孔條形板g17中間位置設有兩個用于固定安裝試驗箱體g6上部荷載施加系統g4中的人字架反力裝置g21的螺栓孔g18，通過該螺栓孔g18與荷載施加系統g4中的傳力裝置連接，螺栓孔g18直徑為30mm，螺栓型號為m30×1.25×80mm。

配重箱體g2為頂面開口的鋼板焊接箱體，如果試驗所需加載的反力值大于試驗箱體g6及內置巖土體總重量的兩倍，則需要在配重箱體g2中澆筑混凝土，其上安放試驗箱體g6，并將l型直角螺栓連接件g1通過試驗箱體g6下表面外緣上的鉆孔g7插入配重箱體g2的現澆混凝土中，在混凝土強度達到設計要求后開始試驗工作。配重箱體g2的平面尺寸如圖7(a)～(c)所示。

如圖8所示的荷載施加系統g4，施力裝置采用手動式螺旋千斤頂g25，最大起重重量根據試驗要求確定，本實施方式中手動式螺旋千斤頂的型號為ql5，最大起重重量為5噸，最大行程135mm；傳力裝置為人字架反力裝置g21，其結構采用兩根直徑為50mm、長度為780mm的鋼棒焊接在一起，焊接處豎直方向焊接一根直徑為50mm、長度為100mm的短鋼棒g22，以便于手動式螺旋千斤頂g25施加荷載，并在焊接處前后方向各采用一塊底邊長度為180mm的等腰直角三角形鋼板g23用于加固人字架反力裝置g21焊接效果，等腰直角三角形鋼板g23的平面尺寸如圖10所示；此外，人字架反力裝置g21下部兩端各自焊接一塊帶孔矩形板g27，帶孔矩形鋼板g27的尺寸為：長×寬×厚＝148mm×80mm×18mm，孔徑為30mm，焊接位置為帶孔矩形板g27中部且與人字架反力裝置g21端部截面中心對中，帶孔矩形板g27的平面尺寸如圖9所示。施力裝置即手動式螺旋千斤頂g25的底部安裝在數據測量系統中的荷載板g26上，手動式螺旋千斤頂g25的頂部與傳力裝置連接，順時針旋轉手動式螺旋式千斤頂g25的搖桿，向傳力裝置即人字架反力裝置g21施加力，由人字架反力裝置g21加載反力用至荷載板g26，實現向下方的試驗箱體內的變截面cfg樁復合地基表面施加載荷。

手動式螺旋式千斤頂g25向下壓變截面cfg樁的荷載與人字架反力裝置反力平衡；手動式螺旋千斤頂g25所施加的荷載由試驗箱體g6自重、變截面cfg樁自重、地基材料自重和配重箱體g2自重承擔。本實施方式中采用逐級加載方式施加荷載，荷載大小由人工手動控制手動式螺旋式千斤頂g25，通過螺栓將其與上部加載反力用的人字架反力裝置g21連接。試驗箱體g6的封底板g10超出試驗箱體g6外表面64mm，在封底板g10外緣中部沿邊長等距離開三個鉆孔g7。

數據測量系統g3，包括荷載位移測量裝置、樁身應變測量裝置、加載荷載值測量裝置、土壓力測量裝置、dh3817k動靜態應變測試系統、計算機。加載荷載值測量裝置安裝在變截面cfg樁復合地基表面，荷載位移測量裝置布置在加載荷載值測量裝置的荷載板上，樁身應變測量裝置布置在變截面cfg樁上，土壓力測量裝置埋設在變截面cfg樁的端部、變截面處以及樁周圍的土體中。荷載位移測量裝置、樁身應變測量裝置、加載荷載值測量裝置、土壓力測量裝置均與dh3817k動靜態應變測試系統連接，dh3817k動靜態應變測試系統與計算機連接。

(1)荷載板位移測量裝置

荷載板位移測量裝置采用量程為0～10mm，精度為0.01mm的雙向防震百分表g5，測量荷載板g26豎向沉降量，并將兩個雙向防震百分表g5對稱地布置在變截面cfg樁頂面的荷載板g26的對角線上，以控制加載過程中出現荷載偏心問題，且雙向防震百分表g5的測桿垂直于荷載板g26表面，通過磁性表座將表身固定在獨立基準梁上。

(2)樁身應變測量裝置

采用帶自動溫度補償的350-3aa高精度箔式電阻應變片，作為樁身應變測量裝置，柵長×柵寬＝3.2mm×3.1mm，靈敏系數為2.0。在獲取豎向加載試驗過程中軸力沿樁身的分布規律，在變截面cfg樁即變截面鋁管表面布置一定數量的電阻應變式應變片，采用1/2橋連接，測量變截面cfg樁的應變變化。

(3)土壓力測量裝置

變截面cfg樁復合地基的土壓力測量過程中需要測量的土壓力主要是變截面cfg樁的端部、變截面處以及樁周圍的土體間的土壓力，因此本實施方式中在這些地方埋設一定數量的量程0.1mpa的土應力計傳感器作為土壓力測量裝置，直徑為16mm，厚度6mm。

(4)加載荷載值測量裝置

加載荷載值測量裝置包括壓力傳感器g24和荷載板g26；手動式螺旋式千斤頂g25的螺桿頂端與壓力傳感器g24接觸，手動式螺旋千斤頂g25底面與荷載板g26接觸，荷載板g26安裝在變截面cfg樁上部的褥墊層表面，千斤頂所施加的總荷載量不超過20kn，確定單級荷載的施加值為0.5kn，采用量程為30kn的型號為byb-30的壓力傳感器g24，型號為byb-30，測量荷載板g26表面施加荷載量。

所有有關試驗的設備、材料等準備完成之后，選擇有開敞空間20m²的實驗室，將試驗箱體平穩安放在實驗室地面。將所有土應力計傳感器、電阻式應變片及壓力傳感器g24與數據測量系統g3正確地連接起來，調設各項參數，事先對土應力計傳感器、電阻式應變片和壓力傳感器g24進行檢測，判別其工作性能是否來良好，若無障礙，則對每一個待測土應力計傳感器和電阻式應變片做好相應的標記，以備后續操作。

采用上述的一種變截面cfg樁復合地基靜荷載試驗的自平衡模型試驗裝置進行的試驗方法，其具體步驟如下：

(1)制作變截面cfg樁、選取與制備地基巖土體材料：

制作變截面cfg樁：采用鋁管制作，將變截面cfg樁分為擴徑段和標準段，擴徑段鋁管和標準段鋁管的兩端均各自焊接等直徑、厚度為2mm的鋁板，擴徑段鋁管一端與標準段鋁管一端焊接構成變截面接口。擴徑段內外徑分別為40mm和36mm(2型)、52mm和48mm(3型)、70mm和66mm(3型)三種，變截面cfg樁長為165mm；標準段內外徑為27mm和25mm(1型)、樁長為365mm。

選取與制備地基巖土體材料：含水率為24.133％的中砂作為下部地基，內摩擦角和黏聚力分別為12.86°和7.581kpa的配制粘土為上部地基，含水率為24.0％，以備后續向試驗箱體內填筑巖土體。

(2)將試驗箱體擺放在水平地面上以保證平穩，并根據試驗加載所需要的反力值要求，選擇是否安放配重箱體：如需要，則在配重箱體安放平穩后澆筑混凝土，安放試驗箱體，將l型螺栓桿件通過試驗箱體外緣鉆孔插入混凝土中；如不需要，則可平穩地將試驗箱體直接安放在實驗室地面上。

(3)制作變截面cfg樁復合地基；

具體步驟如下：

(3.1)填筑70cm厚度的變截面cfg樁端以下部巖土體材料：首先將下部地基的巖土體材料按照高度為10～20cm鋪入試驗箱體內，然后將其抹平，用振搗器由外向內振搗夯實，反復循環3次，待振搗夯實結束后鋪入下一層巖土體材料，振搗夯實，直至變截面cfg樁體的樁端平面。

(3.2)安放變截面cfg樁：當下部地基的巖土體材料填筑到變截面cfg樁的端部平面后，從人字架反力裝置的短鋼棒垂下鉛錘，確定4根變截面cfg樁等距群樁的平面中心，使用直尺施放各個變截面cfg樁的中心點，埋設土應力計傳感器后，安放變截面cfg樁，采用小木方對變截面cfg樁頂臨時固定，變截面cfg樁下部堆放制備的砂土，振搗密實，使用水準尺檢查變截面cfg樁頂標高是否一致，用直尺檢查變截面cfg樁水平位置是否符合設計要求。土壓力計傳感器引線按“蛇形”走勢埋設；變截面cfg樁的樁端部以上的砂土厚度為40cm，分4次填筑完成，每次填筑厚度為10cm，每填筑一次，需連續循環進行3次由外到內的振搗夯實工作，待砂土填筑平面層至變截面cfg樁頂平面層距離為16.5cm時(變截面cfg樁即為變截面處)，布置和埋設第二層土應力計傳感器。

(3.3)填筑13cm的上部地基的巖土體材料：待安放變截面cfg樁完成之后，在上部地基與下部地基的接觸面處鋪設保鮮膜，減少上部含水率較高的黏土在振搗和靜置中的水流失；厚度13cm的上部地基的巖土體材料分2次填筑，使用平板振搗器從外向內振搗1次，埋設第三層土土應力計傳感器，土應力計傳感器、電阻應變片的傳感器引線按“蛇形”走勢埋設，直至到變截面cfg樁頂部標高，填筑完13cm的上部地基的巖土體材料之后，將上平面抹平，使其和變截面cfg樁頂平面基本保持一致。

在振搗和夯實過程中要防止破壞土應力計傳感器、電阻式應變片的傳感器引線。

(4)待上述步驟(3)完成之后，將試驗裝置靜置24h。

(5)安裝施力裝置和傳力裝置：靜置24h后，安放褥墊層板，將褥墊層板中心與變截面cfg樁中心重合；將荷載板g26平穩地擱置在褥墊層上平面，兩個平面須充分接觸，保持同一水平；用螺栓將人字架反力裝置g21牢牢地與試驗箱體g6連接在一起；安裝手動式螺旋千斤頂g25和壓力傳感器g24，手動式螺旋千斤頂g25底面須與荷載板g26緊密平穩接觸，手動式螺旋千斤頂g25上平面須與壓力傳感器g24底部緊密平穩接觸，壓力傳感器g24頂部與短鋼棒g22相接，最后對荷載板g26、手動式螺旋千斤頂g25、壓力傳感器g24做輕微調整，使荷載板g26中心、手動式螺旋千斤頂g25中軸線、壓力傳感器g24中軸線和短鋼棒g22中軸線保持在同一直線上。

(6)安裝并調設雙向防震百分表g5：在荷載板g26任意一條對角線上對稱地安裝2個同一規格的雙向防震百分表g5用以測量荷載板g26沉降量；雙向防震百分表g5安裝好之后，進行調設，使雙向防震百分表g5測量每一級荷載施加下的荷載板g26沉降量的量程足夠，在測量過程中不能觸碰雙向防震百分表g5及基準梁。

(7)開啟數據測量系統g3，設定數據采集時間間隔：打開電源，開啟數據測量系統g3，對所有連接線路進行檢測，檢查連接dh3817k動靜態應變測試系統、交換機及計算機之間的網線，保證線路連接完好，對待測物理量進行參數設置，設定數據自動采集時間間隔為1秒。

(8)進行加載/卸載試驗，加載/卸載試驗過程中必須保持整個裝置連續通電狀態，且不能對任意物理參數進行重新設置或更改。施加各級荷載，記錄0分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘的壓力傳感器g24壓力值、雙向防震百分表g5數值，在壓力傳感器g24數據穩定后施加下一級荷載。在出現：①本級荷載的荷載板g26沉降量為前一級荷載位移的兩倍，②壓力傳感器g24超過量程，⑧土應力計傳感器、電阻式應變片超過量程等情況時停止加載，開始卸載，每級卸載量為每級加載量的兩倍，每級穩定時間為10分鐘，直至卸載到零。

(9)使用dh3817k動靜態應變測試系統和計算機讀取并記錄每一個試驗數據，待加卸載試驗結束之后，保存測量數據，斷開電源，關閉試驗裝置。依次拆除雙向防震百分表g5、基準梁、壓力傳感器g24、手動式螺旋千斤頂g25、荷載板g26、褥墊層板、上部地基、壓力傳感器、土應力計、下部地基、變截面cfg樁，將其擺放整齊并做一定清理，以待后續工況使用。檢測電阻式應變片、土應力計傳感器及壓力傳感器性能是否正常，有問題的要及時更換。

具體舉例來說，如在變截面cfg樁復合地基靜載荷中，變截面cfg樁為樁長53cm，上部擴徑段內外徑分別為40mm、36mm，樁長165mm；下部標準段內外徑分別為27mm、25mm，樁長為365mm。地基材料分上部地基即粘土層和下部地基即砂土層組成，下部地基選用含水率24.133％、濕密度19kn/m³的中砂分層振搗夯實；下部地基為配制含水率為24.0％、內摩擦角和黏聚力分別為12.86°和7.581kpa的配制黏土。變截面cfg樁復合地基靜載荷試驗結果見表1。分析可知，該試驗裝置和試驗方法穩定實現了變截面cfg樁復合地基載荷試驗，受上部欠固結黏土軟弱地基影響，試驗開始的第一級荷載對角線上的兩塊雙向防震百分表g5位移測量值誤差約有0.5mm，其后誤差基本降低到0.1mm左右，荷載板g26上荷載均勻施加到褥墊層板和復合地基。試驗表明，上部粘土層中擴徑段樁體增加了復合地基的置換率，提高了樁側阻力和變截面位置的端阻力，地基表面荷載較好地向下部良好承載力的砂土地基傳遞，單位荷載的位移增量較小，復合地基承載力遠大于上部粘土軟弱層的地基承載力。

表1變截面cfg樁復合地基靜載荷試驗的荷載和位移的數據采集

最后應該說明的是：以上實施實例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施實例對本發明進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明權利要求范圍當中。