自平衡法在立交橋工程試樁檢測中的應用研究

1 自平衡法的基本原理

傳統的基樁靜載試驗方法有兩種：堆載法和錨樁法，其存在的主要問題：前者必須解決幾百噸甚至上千噸的荷載堆放及運輸問題；后者必須設置多根錨樁及反力梁，所需費用昂貴，時間較長，還有一定危險性，但對于水上、坡地等場地復雜的試樁，傳統靜載法更難以滿足。

針對上述情況，國外提出在樁身中預埋荷載箱的測試方法，稱之為O-Cel l法，國內稱為自平衡法。自平衡法測樁是把一種特制的加載裝置—荷載箱，預先放置在樁身指定位置，將荷載箱的高壓油管和位移桿引到地面。由高壓油泵在地面向荷載箱充油加載，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極限樁端阻力相平衡來維持加載，從而獲得樁的承載力。其測試原理見圖1。

圖1 基樁自平衡法靜載試驗

2 天津市中心城區快速路工程(二期)南倉道立交橋工程試樁

該工程位于天津市中心城區快速路南倉道，基樁類型為鉆孔灌注樁，見表1。

表1 試樁設計參數

2.1 試樁檢測進場作業流程

進場預埋荷載箱—下放鋼筋籠—澆筑混凝土—自平衡法靜載試驗—靜載試驗后對荷載箱位置進行壓漿處理。

2.2 試樁豎向抗壓靜載試驗（自平衡法）

檢測荷載箱位置位于-60.314m處，地面標高3.10 m，樁頂設計標高-3.80m，樁底設計標高-88.80m，單樁豎向抗壓承載力設計值為17 288.143 kN，試驗最大加載量按設計值的2倍考慮，即34 576 kN。

試驗采用3組位移數據，分別為頂位移（樁頂位移）、上位移（上段樁體位移）和下位移（下段樁體位移）。頂位移、上位移和下位移各2個測點，沿樁身對稱布置，共計6個測點，見表2。

表2 2根試樁位移測試數據

2根試樁加荷至試驗最大荷載時，荷載-位移曲線均呈緩變型，位移-時間對數曲線尾部未出現明顯彎曲。

靜載試驗檢測結果表明，1號試樁（18-36）單樁豎向抗壓極限承載力≥35 500 kN，經簡化等效轉換，與樁頂荷載對應的樁頂位移為9.68mm；2號試樁（18-13）單樁豎向抗壓極限承載力≥39 662.5 kN，經簡化等效轉換，與樁頂荷載對應的樁頂位移為11.74mm。

3 結論

自平衡法是針對特殊場地條件與超大噸位靜載試驗的一種探索性的技術嘗試，是對傳統靜載試驗方法的一種補充。目前在理論與實踐上還存在一定程度的不足，對于自平衡法仍有許多問題值得深入研究：

1）由于勘察、施工、理論計算等諸多因素的影響，平衡點難以準確計算。在實際檢測過程中把荷載箱控制在偏離平衡點多大的范圍內，可以達到工程所需的精度，需要進一步探索和研究；

2）由于超長樁的荷載傳遞機理還不盡完善，超長樁采用自平衡試樁法進行檢測還有很多工作要做；

3）探討用小直徑樁模擬大直徑樁進行荷載試驗，從而有效降低施工成本；

4）埋設雙層乃至多層荷載箱進行檢測，相關理論及實踐研究較少，仍處于探索階段；

5）目前大多數基樁測試設備不能很好的適用于自平衡法，往往頂位移、上位移、下位移各種檢測數據混淆在一起，檢測結果不直觀，需要測試人員后序進行甄別和處理，測試設備需要進一步優化。