自平衡法在客專站房工程基樁施工中的應用

任育珍，張青山，渠建偉，徐小平

（中鐵西南科學研究院有限公司，四川 成都 611731）

0 引言

在國內，東南大學土木工程學院龔維明教授帶領的團隊最早運用自平衡法。該方法的試驗裝置相對簡單，無需占用大面積場地，也無需堆載或反力架，試樁現場的準備工作省時省力，適合水中試樁或者試驗場地受限試樁，對地勘資料準確性有較高要求。受某客運專線房建工程指揮部第一項目部委托，對該項目部站房A鉆孔灌注樁進行了自平衡法試驗，試驗過程和結果分析如下。

1 試驗過程

1.1 試驗原理

自平衡試樁法是一種接近豎向抗壓樁的實際工作條件的試驗方法。其主要裝置是一種特制的荷載箱，它與鋼筋籠連接且安置于樁身的平衡點。平衡點位于基樁樁身某一位置，其上段樁身自重及樁側極限摩阻力之和與下段樁樁側極限摩阻力及極限樁端力之和基本相等。試驗時，高壓油泵在地面（平臺）向荷載箱充油加載，荷載箱將力傳遞到樁身，其上部樁側極限摩阻力及自重與下部樁側極限摩阻力及樁端極限阻力相平衡來維持加載，從而獲得樁的承載力。

1.2 荷載箱埋設位置確定

依據地勘資料和試樁參數，計算出各試樁荷載箱的埋設位置，其上段樁身自重及樁側極限摩阻力之和與下段樁樁側極限摩阻力及極限樁端力之和基本相等，荷載箱埋放位置見表1。

表1 荷載箱埋設位置

1.3 試樁承載力確定

樁頂等效荷載由公式（1）確定：

與等效樁頂荷載P對應的樁頂位移s為：

2 試驗依據及方案

依據《基樁靜載試驗自平衡法》（JT/T 738—2009）、《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025—2004）、《鐵路工程基樁檢測技術規(guī)程》（TB 10218—2008）等檢測技術規(guī)范，結合某客運專線站房工程地勘資料，首先確定荷載箱埋設位置。因試樁直徑為Φ750mm，為防止混凝土灌注過程中荷載箱截面處不能順利通過影響成樁質量，對荷載箱內徑進行處理，減小混凝土通過荷載箱截面時受到的阻力。由于試樁穿越濕陷性黃土地層，試樁成樁后對其直徑6m范圍內樁周土進行了浸水處理。按規(guī)范對荷載箱進行安裝，到試樁齡期即可進行數據觀測。

A站房1#試樁加載分級（kN）為：

卸載分級（kN）為：

卸載分級進行，每級卸載量為2個加載級的荷載值。

3 試驗結果

A站房1～3#試樁自平衡法載荷試驗Q—S實測曲線如圖1所示，自平衡Q—S等效轉換曲線如圖2所示。

圖1 站房A試樁自平衡實測Q—S曲線圖

圖2 站房A自平衡法靜載試驗等效Q—S曲線圖

根據Q-s曲線和沉降明細表，所測3根樁的Q-s曲線均為緩變型曲線，且雙向總位移量均小于40mm。根據規(guī)范，取各方向最大加載值為其相應的極限荷載值。根據式（1），可算得每根樁單樁豎向抗壓承載力極限值，見表2。

表2 自平衡法試驗結果匯總

根據試驗結果中各試樁位移隨加載值的變化可看出，站房A所試驗的1#、2#、3#試樁上位移為線性增長趨勢，下位移為緩變型曲線，加載至試驗最大值時未出現陡降，荷載箱埋設位置合理準確，試驗較為理想。

4 結語

對某客專站房進行的多根豎向試樁中，試驗達到預期效果。自平衡法的選擇和應用，既為施工方節(jié)省了傳統靜載方法堆卸載過程產生的運輸、機械、堆載物等費用，又無需占用施工方的有效施工場地，也未影響其他施工工序，同時對多根試樁同時進行試驗，為施工方節(jié)省了時間，有效地保證了節(jié)點工期的實現，集安全、經濟、高效為一體。

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