自平衡法
自平衡法桩基检测技术在公共建筑中的应用
自平衡法桩基检测技术在公共建筑中的应用摘要：随着城市化进程的加速推进，公共建筑的规模和数量不断增加，对基础设施的安全和稳定性提出了更高的要求。
自平衡法桩基检测技术的引入，为公共建筑的设计、施工和维护提供了新的解决方案，有望在未来的建筑领域发挥重要作用。
关键词：自平衡法桩基检测技术；公共建筑；应用引言自平衡法桩基检测技术是一种先进的基础设施检测技术，其应用范围涵盖了公共建筑、桥梁、隧道等各类工程结构。
该技术通过高精度的测量和分析手段，可以全面评估桩基的承载能力和稳定性，为工程安全提供保障。
1自平衡法桩基检测技术自平衡法桩基检测技术，是种用于评估和监测建筑物桩基稳定性的先进技术。
这项技术利用自平衡仪器，通过测量和分析桩基的倾斜角度、扭转和竖向位移等数据，来评估桩基的状态和稳定性。
它可以帮助工程师和设计师及时发现桩基存在的问题，并提供有效的解决方案，确保建筑物的安全性和稳定性。
自平衡法桩基检测技术的原理是基于力学和传感器技术。
利用先进的传感器设备和数据采集系统，可以实时监测桩基在各种荷载和环境条件下的响应情况。
通过数据分析和处理，得出桩基的承载能力、变形特性和稳定状态，为工程的安全设计和施工提供可靠的依据。
2自平衡法桩基检测施工2.1自平衡法桩基检测施工方案在进行自平衡静载试验前，需要详细了解相关试验桩的设计要求、安装规范以及监测仪器的设置方法。
施工人员应对施工图纸进行彻底的审阅，明确试验桩的安装位置、桩径尺寸和长度要求，以及相关的试验方案和参数设定。
在进行静载试验前，需要根据设计要求和方案安装好相应的静载试验设备，包括但不限于测斜仪、应变计、位移传感器等。
安装完成后，必须进行实地检查和测试，确保各设备正常运行，测量仪器准确灵敏。
在进行自平衡静载试验前，需要对试验桩进行周围土体的原状和扰动（振动、冲击）观测，并测定其初始状态。
这些数据将作为试验的基准值，用于后续试验数据的对比分析。
根据设计要求，施工人员将逐步施加试验荷载于试验桩上，通过液压泵或其他相应设备控制荷载的施加速度和力度。
自平衡法桩基检测解析
自平衡法荷载试验抗压极限承载力的确定 ⑴根据实测荷载箱上、下位移计算确定承载力：
⑵Q-S 曲线确定承载力和等效转换曲线。 通过自平衡法检测可获得的向上、向下两条Q-S 曲线 （S+ 和S- 曲线）。对于陡降型Q-s 曲线，取陡降起始 点对应的荷载。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+=40～60mm 对应的 荷载；极限端阻取S-=40～60mm 对应荷载，或大直径 桩的S-=（0.03～0.06）D（D 为桩端直径，大直径桩取 低值，小直径桩取高值）的对应荷载。如果根据位移随 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。
由高压油泵在地面（平台）向荷载箱充油加载，荷载箱 将力传递到桩身，其上部桩极限侧摩阻力及自重与下部 桩极限侧摩阻力及极限端阻力相平衡来维持加载，从而 获得桩的承载力。这种试验方法的最大特点是在桩基自 身内部寻求反力进行加载，不同于传统方法那样借助于 外部反力加载。
囊式荷载箱安装应用实例图片 /hzx/shili.htm 自平衡法测桩技术资料下载 /hzx/dl.htm 自平衡法技术优劣势分析 /hzx/qa_zph.htm
优点： 堆载反力梁装置使用比较广泛，其承重平台搭建简单， 适合于不同荷载量试验，及不配筋或少配筋的桩，可对 工程桩进行随机抽样检测。在千斤顶配合下，该装置可 以将力比较均匀缓慢地施加到桩上，能明显改善电动油 泵加载中的过冲现象，从而使荷载量的大小比较容易控 制。
缺点： 由于开始试验前 ，堆重物的重量由支撑墩传递到地 面，使桩周土受到了一定的影响，有报道称，当荷载大 于20000kN 时，影响深度将达到45m。而且大吨位试验 时，若用袋装砂石或场地土等作为堆重物，由于上部荷 载较大，造成安装时间较长，而且需要进行技术处理， 以防鼓凸倒塌。在广东地区，许多单位使用混凝土预制 块堆重，大大减少了安装时间，但需运输车辆及吊车配 合，试验成本较高；使用水箱配重，试验结束后，由于 要放水，会影响试验场地的整洁。
自平衡法桩基检测原理
自平衡法桩基检测原理
自平衡法（Self-Balancing Method）是一种常用的桩基检测方法，它基于桩的静力平衡原理。
自平衡法的基本原理是在桩顶施加一个平衡荷载，使桩与平衡荷载达到静力平衡状态，通过测量平衡荷载与桩顶位移的关系，可以计算得出桩底的承载性能。
具体原理如下：1. 在待检测的桩顶施加一个平衡荷载，使桩与平衡荷载达到静力平衡状态。
平衡荷载的大小与桩的承载能力相关。
2. 在平衡荷载作用下，测量桩顶的位移。
一般使用位移传感器进行测量。
3. 将桩顶位移与平衡荷载的关系制成荷载位移曲线。
根据该曲线，可以求解得出桩底的承载力。
需要注意的是，自平衡法桩基检测原理中的静力平衡状态是一个理想化的状态，在实际检测过程中，往往考虑到桩的动力效应和动力响应，以及结构的非线性等因素，需要进行一系列的修正和校正，以确保测试结果的准确性。
使用自平衡法测试基桩承载力的几个问题
自平衡法测试基桩承载力的原理是，在桩顶施加预应力，使桩在自重作用下产生 位移，此时桩底反力逐渐增大，直到与桩顶位移产生的土体反力达到平衡，记录 此时的桩顶位移和桩底反力，利用这些数据计算基桩的承载力。
自平衡法测试基桩承载力的优缺点
总结词
自平衡法测试基桩承载力的优点包括操作简便、安全可 靠、适用范围广等，缺点是可能会产生误差和不确定性 。
，如铁路路基、油气管线等。
பைடு நூலகம்
05
自平衡法测试基桩承载力 的建议与展望
解决现有问题的建议
完善理论模型
开发智能分析软件
目前自平衡法测试基桩承载力的理论模型仍 有待完善，应深入研究并建立更为精确的模 型，以提高测试的准确性。
通过开发智能分析软件，实现测试数据的自 动处理和分析，降低人为操作误差，提高测 试效率。
案例二：某建筑基桩的承载力测试
总结词
自平衡法在建筑基桩承载力测试中具有实 际意义和价值。
详细描述
自平衡法在建筑基桩承载力测试中具有简 单、方便、经济等优点。通过在桩身上部 施加压力，可以测试出桩身的承载力，同 时还可以了解桩土之间的相互作用。这对 于建筑物的安全性和稳定性评估具有重要 意义。
案例三：某高速公路基桩的承载力测试
总结词
自平衡法是一种通过施加预应力，使基桩在自重作用下产生位移，从而测试 基桩承载力的方法。
详细描述
自平衡法是一种基桩承载力测试方法，其原理是在桩顶施加预应力，使桩在 自重作用下产生位移，通过测量桩顶位移和桩底反力，计算得出基桩的承载 力。
自平衡法测试基桩承载力的原理
总结词
自平衡法测试基桩承载力的原理是利用基桩自重与土体反力的平衡关系，通过测 量桩顶位移和桩底反力，计算得出基桩的承载力。
关于_桩承载力自平衡法的可靠性之质疑_讨论的答复
文章编号:0451-0712(2004)10-0081-05 中图分类号:TV473116 文献标识码:B关于“桩承载力自平衡法的可靠性之质疑”讨论的答复龚维明(东南大学土木工程学院 南京市 210096)摘 要:本文主要针对公路2004年第7期《桩承载力自平衡法的可靠性之质疑》一文中的一些质疑问题进行了回复。
关键词:桩;桩承载力;自平衡法;回复 最近拜读了《公路》2004年第7期《桩承载力自平衡法的可靠性之质疑》文章,感谢徐风云同志对自平衡法的讨论。
笔者对该文进行了认真的学习,现谈一下学习后的认识和看法。
(1)该法的起源。
目前大量的桥梁位于长江、大海、峡谷中,桩基承载力相当大(大于40000kN),采用传统方法无法测试其单桩承载力,基桩的潜力不能发挥。
故在此情况下,美国西北工业大学J1O sterberg教授于20世纪80年代发明了在桩身中摆设荷载箱测试承载力的方法(国外称O-Cell法,国内称自平衡法)。
该法是将一个特制的液压荷载箱(也称为O-CELL压力盒)埋在桩孔的底部或其上部一定位置处,待混凝土达到一定强度后,通过对荷载箱内腔施加压力,箱顶与箱底被推开,产生向上与向下的推力,从而调动桩周土的侧阻力与端阻力。
荷载箱的埋设位置在桩身平衡点处,使上、下段桩的反力相等以维持加载,得到荷载箱上段桩及下段桩的2条Q-S 曲线。
将2条实测Q-S曲线通过数据处理(精确转换法和简化转换法)等效为桩顶传统静载方法获得的1条Q-S曲线(等效转换曲线),根据等效转换曲线判断承载力,其测试机理及转换见图1。
该法已在美、欧、日等发达国家广泛应用,解决了传统方法无法解决的难题,并纳入美国各州规范。
图1 自平衡测试机理及转换示意该法在国外开始应用时,做了大量与传统方法的对比试验,尤其是日本,在同一场地做了多组对比试验研究,得出了宝贵的经验。
1996年,东南大学开始引进该项技术时,全国已有多位专家提出必须进行一定数量的对比试验才能应用。
基桩静载试验自平衡法
基桩静载试验自平衡法
基桩静载试验是对具体基桩进行试验以获取其承载能力和变形特性的一种方法。
而自平衡法是常用的基桩静载试验方法之一。
自平衡法的基本原理是通过在基桩顶部施加一系列水平荷载，使基桩在不稳定的状态下自行平衡，从而得到基桩的承载能力和变形特性。
这种方法主要适用于垂直承载能力较大的基桩，如钢筋混凝土桩等。
具体的试验步骤如下：
1. 在基桩顶部设置一系列水平荷载（通常是通过液压缸施加），并记录施加的荷载大小。
2. 监测基桩顶部和底部的位移，可以通过应变计、水平闭路测量仪等设备进行测量。
3. 根据基桩的变形特性，可以通过荷载-位移曲线确定基桩的
承载能力。
自平衡法具有操作简单、试验时间短、经济高效等优点，但也存在一些限制，如只适用于垂直承载较大的基桩，对试验条件要求较高等。
因此，在进行基桩静载试验时需要综合考虑具体情况，选择合适的试验方法。
自平衡法桩基检测
由高压油泵在地面（平台）向荷载箱充油加载，荷载箱将力传递 到桩身，其上部桩极限侧摩阻力及自重与下部桩极限侧摩阻力及 极限端阻力相平衡来维持加载，从而获得桩的承载力。这种试验 方法的最大特点是在桩基自身内部寻求反力进行加载，不同于传 统方法那样借助于外部反力加载。
01 自平衡法测桩技术资料下载 02 自平衡法技术优劣势分析
1. 基准桩打入深度不足，在试验过程中产生位移； 2. 基准梁长度不符合规范要求； 3. 基准梁刚度不足，产生较大的挠曲变形。
目前，桩基静荷载试验主要有以下几类加载方法：
堆载法、锚固法和自反力法。
1.1 堆载法：
○ 堆载反力梁装置就是在桩顶使用钢梁设置一承重平台，上堆重物，依靠放在桩 头上的千斤顶将平台逐步顶起，从而将力施加到桩身。反力装置的主梁可以选 用型钢，也可用自行加工的箱梁。平台形状可以根据需要设置为方形或矩形， 堆载用的重物可以选用砂袋、混凝土预制块、钢锭、甚至就地取土装袋，也有 的用水箱。
在小吨位基桩和复合地基试验中，小巧易用的地锚就显示出了工 程上的便捷性。地锚根据螺旋钻受力方向的不同可分为斜拉式 （也即伞式）和竖直式，斜拉式中的螺旋钻受土的竖向阻力和水 平阻力，竖直式中的螺旋钻只受土的竖向阻力。地锚提供反力的 大小由螺旋钻叶片大小和地层土质有关。虽然有不少单位使用地 锚进行复合地基试验，但由于试验过程中，地锚会对复合地基土 产生扰动，这一点需要引起足够重视。另外，还有一些反力装置 比如锚桩与堆重平台联合装置，以及利用现有建筑物或特殊地形 提供反力的。
1 桩基检测方法---静荷载实验法
基桩工程质量的好坏主要取决 于两个因素，即承载能力与桩 身质量，而承载力是二者中的 主要因素。单桩承载力的准确 测试对于各类建筑物基础设计 乃至上部结构的设计都起着举 足轻重的作用。长期以来，国 内外确定单桩承载力的方法很 多，总的可分为两大类：
自平衡技术的应用
自平衡技术的应用1自平衡法试验原理及方法1.1 试验原理自平衡法的检测原理是将一种特制的加载装置—自平衡荷载箱，在混凝土浇注之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置（具体位置根据试验的不同目的而定），将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置（位移、应变等）从桩体引到地面，然后灌注成桩。
由加压泵在地面向荷载箱加压加载，荷载箱产生上下两个方向的力，并传递到桩身。
由于桩体自成反力，我们将得到相当于两个静载试验的数据：荷载箱以上部分，我们获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数；荷载箱以下部分，我们获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数。
通过对加载力与这些参数（位移、应变等）之间关系的计算和分析，我们可以获得桩基承载力等一系列数据。
这种方法可以用于为设计提供数据依据，也可用于工程桩承载力的检验。
1.2 试验方法根据交通部行业标准《基桩静载试验自平衡法》（JT/T738-2009）,将按照如下方式加载: 1.2.1 加载方法如原理所述：以流体为加载介质，向埋设于桩基内一定深度位置的荷载箱中加压，从而对荷载箱上下两部分桩体同时施加载荷。
当采用多个荷载箱加载时，液压站以并联油路对多个荷载箱同时加压。
为保证试验数据和试验结论的可比性，加载具体方法（包括加载级别、加载时间、稳定状态判断条件、停止加载条件以及卸载步骤等）应符合相关试验规范的规定。
试验时，采用通莫试验监控系统，对各种试验参数同步进行如实记录。
试验出现意外情况时，应及时与设计单位和委托单位进行沟通，以保证试验相关各方对意外情况的同等的知情权，并就试验的以后进程达成共识。
1.2.2试验加/卸载分级方法根据规范和相关设计要求，采用慢速载荷维持法进行加载。
加载应分级进行，每级加载量为预估最大加载量的1/10。
当桩端为巨粒土、粗粒土或坚硬黏质土时，第一级可按两倍分级荷载加载。
卸载也应分级进行。
每级卸载量为2个加载级的荷载值。
加卸载应均匀连续，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的10%。
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二、自平衡法的特点
相对于传统的堆载法或者锚桩法,自平衡测试技术具 有许多优点: (l)试验装臵简单:不需要构筑庞大笨重的反力架及堆载物 ,试验省时、省力、安全、环保。占用场地少; (2)试验费用较省:虽然埋入的荷载箱为一次性投入,但与 传统静载法相比约降低30%至50%的费用。而且加载吨位越 大,效益越明显; (3)试验桩可利用:自平衡检测完毕后,通过压浆管对载荷 箱空腔进行灌浆后仍可作为工程桩使用; (4)应用范围广泛:不仅可用于普通施工场地的试桩,对诸 如高吨位试桩、水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄 场地试桩、嵌岩桩等情况下更显其优越性。
自平衡试桩法与传统静载试验的加载方式及桩身受力 示意见下图：
自平衡测试法测试时,在地面上通过油泵加压,随着 压力增加,荷载箱将同时向上、向下产生推力,在推力的作 用下,桩体和土体间的阻力不断增大直至破坏。由于加载 装臵简单,多根桩可同时进行测试,同时也可根据试验桩径 和试验荷载的大小,由一个或多个千斤顶并联而成,并按不 同的桩型、截面尺寸和荷载大小设计制作,并连有油压管 、位移棒伸出桩项,以便加载和测量荷载箱顶底板的向上 、向下位移。通过试验加载过程中位移和压力的唯一对应 关系,可获得上、下段桩的Q-S、S-lgt等曲线,采用目前流 行的按荷载相等的原则和按位移相等的原则转换可以得到 整桩的Q一S曲线.自平衡加载受力状态及试验曲线示意见 下图。
请批评指正！ 谢谢！
四、荷载箱的埋设位置
根据自平衡法的测试原理可知，上段桩和下段桩是通 过自我互为反力来达到自平衡的状态，“平衡点”的确定 有几种方法，如数值模拟分析法、经验法等。 在实际工程中，可以根据荷载箱上、下段桩身反力平 衡的原则，考虑上段桩的自重的情况下，荷载箱可以位于 桩身的不同部位。下图是根据不同情况下的地质情况，来 确定埋设荷载箱的位臵。
五、自平衡试验装置
自平衡试验的装臵见下图
1、荷载箱的连接 荷载箱应平放于桩基及其钢筋笼的中心，以防止产生 偏心轴向力；其位移方向与桩身轴线不应有夹角存在。 2、位移杆与护套管 位移杆把荷载箱处的位移传递到地面，必须具有一定 的刚度； 保护位移杆的护套管与荷载箱的顶盖焊接，焊缝应满 足强度要求，并确保不漏水和泥浆。 3、基准桩和基准梁 试桩与基准桩之间的中心距离应符合JGJ106-2014的规 定，基准桩打入地面以下，一般不小于 2.5m。
方式（3）适用于当预估桩端阻力小于桩侧阻力而要 求测定桩侧阻力极限值时，可将桩底扩大，将荷载箱放臵 在扩大头上。 方式（4）适用于测定嵌岩桩嵌固段的侧阻力与桩端 阻力之和。 方式（5）适用于当桩体位于地面以下时，空余的部分 可以将仪器设备数据线导引至地面上来进行测试。 方式（6）适用于当桩侧阻力小于桩端阻力时，可以分 开进行测试，从而获得各层的数据。 方式（7）适用于桩长比较长时，桩端阻力远远小于 桩侧摩阻力时，可以设计多个荷载箱，在不同的位臵设臵 。分别对荷载箱进行施加压力，以得出荷载箱所在位臵上 下两部分的极限侧阻力，以及桩端的极限端阻力。
自平衡载箱。在顶、底盖上布臵位移 棒,将荷载箱与钢筋笼焊接成一体放入桩孔后,即可浇捣砼 成桩。试验时荷载箱的压力由压力表测得,顶板和底板的 位移由位移传感器测得,并将其传至数据采集和分析系统, 当荷载箱内压力增加时,可根据读数绘出相应的向上、向 下力与位移的关系图(两条Q-S曲线)及相应的s-lgt,s-lgQ 图,据此可得到上下段桩的极限承载力,再将上桩极限摩阻 力经转换,再与下桩极限承载力之和即为所求试桩极限承 载力。
Qu Qu上 - W Qu下
就γ，对于粘性土、粉土取0.8，对于砂土取0.7；W为荷 载箱上部桩的自重。
七、几个问题
1、平衡点的计算： 平衡点的计算是按照相关规范，参考岩土工程勘察报 告临近勘探点测试的土侧摩阻力与端阻力，反复试算，使 得平衡点上下段桩的阻力基本相当。 由于计算中涉及多项经验系数的选取并且勘察本身存 在勘探点有限分布而不能完全准确反映出试桩处的桩土阻 力情况，造成上下两段桩几乎难以同时达到预先拟定的极 限条件。无法准确找到平衡点，上下段桩无法同时达到极 限承载力，无法测试全桩长的极限承载力。
三、测试方法原理
基本出发点是利用试桩自身反力平衡的原则,在桩端 附近或桩身截面处预先埋设单层(或多层)荷载箱,测试时, 从桩顶通过输压管对荷载箱加压,随着压力的增加,荷载箱 的箱盖和箱底被推开,从而调动桩侧土向下和桩底土向上 的阻力,两者互为反力。随着压力继续增加,桩侧阻力和桩 端阻力不断发挥出来,直至达到桩承载力极限状态。根据 加载及向上、向下位移的唯一对应关系,可以绘出向上、 向下Q-S曲线。这样能直观地反映荷载箱上、下两段桩各 自的承载力。从而达到试桩自身反力平衡加载的目的。如 此随着荷载箱压力的不断增加,直至试桩破坏,试验终止。 将上段桩侧阻力经一定处理后与下段桩承载力相加即为桩 极限承载力。这种测桩系统可以省去传统单桩竖向静载试 验中,用锚桩横梁反力装臵和压重平台反力装臵来提供所 需的物料、经费和时间。
2、和传统静载试验的不相似性 自平衡法提出了以修正系数 γ 修正上段桩阻力的等 效转换法。等效转换法目前仍被许多业内专家质疑，这也 是自平衡法测桩技术在理论上存在较大争议的焦点。引发 争议的主要原因是自平衡法与传统静载方法存在试验的不 相似性。
3、自平衡法是针对特殊场地条件与超大吨位静载试验的 一种探索性的技术尝试，是对传统静载试验方法的一种补 充。目前在理论上与实践上还存在一定程度上的不足，需 在今后随着理论与测试技术的进步不断得以改进与完善。
自平衡法静载试验技术
2014年11月28日
一、自平衡静载试验概述
传统单桩竖向抗压静载试验需要较大的反力装臵，除非 埋设桩底反力和桩身应力、应变测量元件，试验结果不能划 分桩侧阻力和桩端阻力。 对于大直径大吨位的桩和大开挖的桩基工程，由于试验 设备无法安装，静载试验难以进行。静载试验工作费时、费 力、费钱。以致许多重要的建筑物的大吨位基桩往往得不到 准确的承载力数据，基桩的承载潜力不能得到有效地发挥。
自平衡测试方法的基本出发点是利用试桩自身反力平 衡的原则,在桩身截面处预先埋设单层(或多层)荷载箱， 试验时,通过荷载箱对荷载箱上、下段桩身施加荷载,从而 一方面迫使上段桩身上抬,使桩侧摩阻力徐徐发挥,另一方 面同时迫使下段桩身下沉,使下段桩桩侧阻力及桩端阻力 逐步发挥,从而达到试桩自身反力平衡加载的目的。
基准梁的一端应简支在基准桩上，一端应固定在基准 桩上，在试验中，整个基准梁和基准桩都必须用帐篷（帆 布或雨布）等设备遮盖，以减少温度、湿度、恶劣天气等 外界因素的影响。 4、加卸载与位移观测可按JGJ106-2014规范第四章的相关 内容进行。
六、试验结果分析
当自平衡试验完成后，应根据测试读数绘制出 Q-S上 、Q-S下、S上-lgt、S下-lgt、S上-lgQ、S下-lgQ 等曲线。 根据位移随荷载的变化特征确定极限承载力，对于陡 降型Q-s曲线取Q-s曲线发生明显陡降的起始点。对于缓变 形Q-s曲线，按位移值确定极限荷载，极限侧阻Qu上取s上 =40～60mm对应的荷载，极限侧阻Qu下取s下=40～60mm对应 的荷载。当s-lgt尾部有明显弯曲时，取其前一级荷载为 极限荷载。 分别求出上、下段的极限承载力Qu上和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：
方式（1）适用于当荷载箱以下的桩侧阻力加桩端阻 力之和达到极限时，荷载箱以上的桩侧阻力也同时达到极 限值，将二者相加便可以得到桩的总承载力极限值。但是 在实际工程中往往很难达到平衡点的精确定位，所以还需 要很多辅助措施来给以补足，如：当桩体上部摩阻力不足 时可以增加堆载，底部端阻力不足时可以增加扩大头来调 整使桩体达到自平衡状态。 方式（2）适用于在桩侧阻力与桩端阻力大致相等时 ，或端阻力大于侧阻力而试桩目的在于测定侧阻极限值的 情况，可以很方便的测出自平衡上桩的桩侧摩阻力分布、 变化情况。