自平衡法检测基桩竖向承载力简介.docx

自平衡法检测基桩竖向承载力简介摘 要 本文对自平衡法检测基桩竖向承载力的原理和操作做了简要的介绍，并接合工程实例对其优缺点进行了分析关键词 自平衡法 荷载箱基桩竖向承载力的检测方法主要是静载试验法和高应变法，在《建筑地基基础设计规范》、《建筑基桩检测技术规范》中均有明确的规定，该两类方法已经在各类工程项目中大量应用，具有成熟的经验而其不足之处也逐渐体现出来，静载试验试验成本高、现场条件一般难以满足《建筑基桩检测技术规范》中4.2.6条规定的试桩、锚桩（压重平台支墩边）和基准桩之间的中心距离条件而高应变法检测应用范围相对较窄，主要是用于预制桩的检测，对于灌注桩，还需要有可靠的对比验证资料作为结果分析的前提但对于整个场地基桩承载力施工质量的验收检查，目前还没有其他方法可以替代而自平衡法是近几年在国内开始应用的一种新型的基桩竖向承载力检测方法，交通部目前已经颁布了其相应的规程《基桩静载试验 自平衡法》（JT/T738-2009），浙江、江苏、山东、甘肃、广西等省份也已经制定了地方性标准，其实这种方法早于20世纪60年代由以色列AfarVasela公司提出并实施，俗称为“通莫静载法”1 自平衡法原理与传统的堆载法不同,该技术是在施工过程中将按桩承载力参数要求定型制作的加载装置——荷载箱，预先放置于桩身指定位置，将荷载箱的高压油管和位移杆引到地面,待砼达到规定龄期后,通过顶部高压油泵给荷载箱充油加载,荷载箱将力传递到桩身，其上部桩侧极限摩阻力及自重与下部桩侧极限摩阻力及极限端阻力相平衡来维持加载，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，我们可以获得荷载箱上下两部分桩的承载力等一系列数据，进而分析获得桩的承载力测试原理见图1图1 自平衡法检测基桩竖向承载力原理2 主要检测设备2.1 荷载箱荷载箱其实就是试验过程中的加载装置，可以是独立的液压千斤顶，也可以是多个千斤顶并联而成从试验原理可知，荷载箱是埋设在桩身混凝土中的，作为自平衡检测的关键设备，荷载箱的设计、制作和安装有着严格的要求，其质量对试验的成功具有至关重要的作用，也是整个试验成本中占的比重最大目前荷载箱有专门的厂家生产，可根据桩径、承载力大小来定做，荷载箱的形式有组合式、独立式、整体式等多种荷载箱在使用前应配对油压表进行校准，得出荷载箱压力率定曲线，方便现场控制试验荷载2.2 位移测量装置位移测量装置可以采用位移棒，也可以采用位移丝，最终都通过其带动百分表或电子位移计的变化来读取测点的位移量位移测点应布置至少2组（根据桩径大小来确定数量），分别用于测定荷载箱处向上、向下位移3 试验过程3.1前期准备自平衡的原理决定我们在试验前应预估荷载箱的大小和埋设位置，并根据试验要求加工制造合理的荷载箱，这就要求我们提前对受检桩的设计参数、钢筋布置、施工工艺、地质柱状图资料、地质报告等技术资料进行确认，以便提前定制荷载箱。

3.2荷载箱表面处理在灌注混凝土的过程中（特别是水下灌注的情况下），由于荷载箱置于桩体内部，会一定程度的影响混凝土流动，导致在荷载箱部位形成不密实，影响成桩质量和检测结果因此，在荷载箱埋设前，应在荷载箱的表面预浇注高强度混凝土，以保证荷载箱加压面与桩身混凝土的无空隙结合同时在荷载箱体下部（大直径桩时也在上部）安置锥形导流体，在混凝土通过荷载箱层面时，能对流体起到顺利的引导作用导流原理图荷载箱表面浇筑混凝土3.3荷载箱与钢筋笼焊接为了保证荷载箱的安装位置，需要将荷载箱焊接在钢筋笼的相应位置，同时为了确保加载过程中作用力与桩截面垂直，还得采取措施保证荷载箱处于桩的中心，其位移方向与桩身轴线夹角不得过大，一般不大于5度当为灌注桩时，现场一般将钢筋笼在对应深度位置处截断，两段钢筋笼的主筋分别与荷载箱上下的方钢或加强筋（现场加工制作）进行焊接，焊接时要确保荷载箱与钢筋笼截面保持垂直，同时处于钢筋笼中心位置钢筋笼之间设置喇叭筋，喇叭筋的一端与主筋焊接，一端与荷载箱板内圆边缘处焊接，喇叭筋与荷载箱的夹角应大于60度，在荷载箱上下各1米和荷载箱加载面的位置,对钢筋笼横向箍筋进行加密处理当为预制桩时，荷载箱与上下段桩分别焊接。

3.4管线布置荷载箱安装完毕后需要布设位移测量管线和荷载箱油路管道位移丝（杆）应布置至少2组（根据桩径大小来确定数量），分别用于测定荷载箱处向上、向下位移上下位移丝（杆）固定位置为荷载箱加压体上下各20~40厘米左右的位置，呈180度布置油压管：一般采用加压软管只需要预先盘好在荷载箱处，待下钢筋笼时连续盘开拉直即可，也可事先拉直绑扎固定在钢筋上管线埋设后在桩头部位要采取保护措施，确保不被破坏3.6检测3.6.1基准梁的布置基准梁基准桩试桩基准桩焊接支座铰接支座≥6倍桩径≥3倍桩径≥3倍桩径D111-1≥1600I25A基准桩与试桩之间的中心距离应大于或等于3倍试桩直径或不小于4m，基准桩应具有充分的稳定性；基准桩和基准梁都应有一定的刚度，基准梁的截面高度不应小于其跨度的1/40，基准桩的线刚度不应小于基准梁线刚度的3倍基准梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支在基准桩上检测前，试桩两侧若有条件直接搭建基准梁，则直接搭建；若无条件，则打基准桩后搭建基准梁基准梁可利用现场I25A的工字钢搭建检测阶段试桩周围15米内不得有较大的振动为尽量减少试桩时外部因素的影响，须搭设防风蓬架（保护罩），确保测试仪表检测时不受外界环境的影响。

3.6.2 加载及数据记录试验加载一般采用慢速维持荷载法，具体的荷载分级、加载、位移观测与普通的静载试验法相似但位移量的读取要分别读取向上、向下位移量，而且每级加卸载时位移量的稳定要分别判定，终止加载条件也需要分别判定3.6.3数据处理根据试验所采集到的数据，分别绘制向上、向下Q-s曲线、s-lgt曲线、s-lgQ曲线，并根据向上、向下Q-s曲线，等效转换为常规方法桩顶加载的P-s曲线，最后根据数据进行承载力判定4 试验后注浆处理试验后，利用补浆导管(也可以利用声测管)对荷载箱加载后桩体间隙进行补浆处理，并保证补浆部分的桩体强度不低于桩体设计参数5工程实例某铁路特大桥，要求对两根桩进行基桩竖向承载力检测验证设计参数，经验算，极限承载力分别为17000kN和21400kN，经过对不同的试验方法进行经济比选（比选见表1），最后确定采用自平衡法进行相应的试验表1 不同试验方法比选 试验方法比选因素竖向抗压静载试验（锚桩法）竖向抗压静载试验（堆载法）高应变法自平衡法成本费用5元/kN(不含锚桩费用，间接费用高)5元/kN(不含配重安装费用，间接费用高)5000元/根（不含配重锤和起吊设备费用，间接费用较低）5元/kN(不含沉降观测基准平台费用，间接费用低)现场准备工作要求加固受检桩桩头，根据地质情况和受检桩承载力大小设置锚桩（也可以利用周围的工程桩作为锚桩）加固受检桩桩头，搭设反力堆载平台，根据极限承载力大小堆码配重，配重为极限承载力的1.2倍根据极限承载力大小准备冲击配重锤，并搭设防坍塌保护架，加固受检桩桩头提供较为准确的地质资料，埋设荷载箱，搭建沉降观测平台数据判别的准确性判别准确判别准确判别较准确，但对于灌注桩需要有静载法进行对比验证判别较准确6自平衡法的优缺点6.1地质资料岩土参数要相对准确，这样才能较为准确的估算平衡点，合理确定荷载箱的埋设位置。

6.2由于要在成桩前埋入荷载箱，就决定了本方法不适用于后期的质量检测，只适用于验证设计参数，因为一旦确定了受检桩，施工方肯定是会采取各种措施来保证该桩的施工质量的，而唯一不能确定的就是桩周的岩土参数6.3该检测技术具有不占用施工场地、不影响施工进度、工地安全易保障、检测单桩承载力大、检测成本易控制的明显优点。