使用自平衡法測試基樁承載力的幾個問題

蔣志軍， 雷發洪， 張平川

(四川省建筑科學研究院， 四川成都 610081)

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使用自平衡法測試基樁承載力的幾個問題

蔣志軍， 雷發洪， 張平川

(四川省建筑科學研究院， 四川成都 610081)

【摘要】文章主要就目前使用自平衡法測試基樁承載力的實施過程中幾個關鍵問題，即平衡點位置確定問題、傳力路徑差異問題、按位移值確定承載力問題、樁身淺部缺陷問題、驗收檢測時受檢樁不具代表性問題等，分析產生上述問題的原因。鑒于以上問題，望同行合理使用自平衡法測試基樁承載力，共同促進該方法合理、健康發展。

【關鍵詞】樁基；自平衡法；試樁；承載力

因自平衡法測試基樁承載力與傳統基樁靜載試驗方法(壓重平臺反力、錨樁反力等)相比具有安全、經濟等特點，目前國內基樁檢測界的工程師在進行一系列的科研研究，個別省份已頒布此方法的地方標準，其中四川省于2015年12月1日實施。

由于自平衡法與傳統方法在試驗安裝、試驗分析方面有較大差異，加之四川省內樁基設計多為端承樁且樁較短，筆者在試驗中和理解上遇到的問題作一簡要介紹，希望與大家共同探討。

1自平衡法測試原理簡介

1.1基本概念

自平衡法測試基樁承載力是將荷載箱放置在樁身平衡點或樁底位置，通過荷載箱逐級加載，利用位移絲(棒)觀測在荷載箱加載力作用下上段樁體和下段樁體的向上、向下位移，分別測試上段樁、下段樁的極限承載力或樁的極限端阻力，由計算確定單樁豎向抗壓極限承載力的試驗方法。其中平衡點指基樁上段樁樁身自重及樁的極限側阻力之和與下段樁的極限側阻力及樁的極限端阻力之和基本相等的位置；荷載箱是一個專用加載裝置，或者說是由若干個千斤頂并聯組成的特殊的千斤頂。

1.2設備安裝及試驗

1.3承載力計算

(1)當荷載箱位于平衡位置時，單樁豎向抗壓極限承載力按下式計算：

式中：Wt為上段樁樁身自重(kN)；

Wp為有效堆載重量(kN)；

λ為樁側抗拔、抗壓阻力比(對碎石土、砂土，取0.7；對黏性土、粉土，取0.8；對于巖石，取1。若上部有不同類型的土、層，可按土層厚度加權取值)。

(2)對非擴底樁，當荷載箱位于樁端時，單樁豎向抗壓極限承載力按下式公式計算：

式中：W樁身自重(kN)；

A為荷載箱承壓板底板面積；

Ap為樁底面積；

ψp為大直徑樁端阻力效應系數；按JGJ94執行。

(3)帶擴底的大直徑端承樁的單樁豎向抗壓承載力按下式計算：

2平衡點位置確定問題

自平衡法定義平衡點為基樁上段樁樁身自重及樁的極限側阻力之和與下段樁的極限側阻力及樁的極限端阻力之和基本相等的位置。而實際上樁頂受荷情況下樁的側阻和端阻幾乎不會同時達到極限狀態，在預計的“平衡點”位置，要使上下段同步達到極限狀態幾乎不會實現，從而使得測試計算極限承載力低于實際極限承載力，結果偏保守，較安全。但計算結果若低于設計要求較大，以此作為工程處理依據，可能會產生較大爭議或糾紛。

四川省建筑工程的大直徑灌注樁，絕大部分設計為端承樁，且樁較短(大部分樁長在幾米至二十多米)，多數情況是將荷載箱放置在樁底，測試樁端土層的極限承載力，前提條件要充分估計樁側摩阻力大小，否則過于低估樁端土承載力，造成不必要的浪費。

3傳力路徑差異問題

樁頂受壓、受拉及自平衡法測試的傳力路徑對比如圖1所示。

圖1　樁頂受壓、受拉及自平衡法測試的傳力路徑

自平衡法的傳力路徑綜合了樁頂受壓、受拉兩種情況，明顯不同于樁實際受荷情況的傳力路徑。樁在上拔時樁側土表現為負摩阻力，樁在受壓時樁側土表現為正摩阻力，JGJ94-2008《建筑樁基技術規范》規定砂土負摩阻力為正摩阻力的0.5～0.7倍，黏性土、粉土為0.7～0.8倍。自平衡荷載箱上部頂壓方式又與傳統的樁的抗拔試驗測試樁的抗拔力是明顯有別的，抗拔試驗樁身承受拉應力，因泊松效應，引起樁側壁法向應力減小，樁側阻力表現弱化，前期位移大，后期位移小；自平衡頂壓，樁身承受壓應力，徑向擴張，會增大摩阻力，前期位移小，后期位移大。自平衡計算承載力公式中樁側抗拔-抗壓阻力比取(0.7～0.8)/1(根據土性確定)，筆者認為需大量試驗數據論證。

4按位移值確定承載力問題

5樁身淺部缺陷影響問題

根據受壓基樁的工作原理，樁身淺部(樁頂及附近)軸力大，隨著深度增加，樁身軸力減小，換句話說，樁身淺部(樁頂及附近)的樁身抗壓大，所此處樁身存在嚴重缺陷，將存在嚴重質量隱患，可能造成樁身突然脆斷。但自平衡法對樁身淺部嚴重缺陷問題無能為力，加之其本身施加給樁身的壓力比傳統方式約小一半，故對樁身材料強度的檢驗不如傳統靜載。

6驗收檢測時受檢樁不具代表性

根據《基樁檢測技術規范》(JGJ106-2014)的規定，驗收檢測的受檢樁宜符合：施工質量有疑問的樁；局部地基條件出現異常的樁；完整性檢測中的Ⅲ類樁；設計方認為重要的樁……由于自平衡法受檢樁需提前埋設荷載箱，加之專門施工，有特殊處理的嫌疑，難以做到隨機檢驗。

7結束語

本文提出的幾個問題，主要想說明，自平衡法測試基樁承載力雖具有不受場地限制、靈活方便的優點，但由于其工作原理和破壞機理有別于樁的實際受荷情況，需要一系列的試驗研究和理論分析，積累大量試驗資料和工程經驗，使得該方法能健康發展。目前使用中應注意其自身特點，選擇性使用。

參考文獻

[1]JGJ106-2014 基樁檢測技術規范[S].

[2]DBJ51/T045-2015 四川省基樁承載力自平衡法測試技術規程[S].

[3]樁基工程手冊編寫委員會.樁基工程手冊[M]. 中國建筑工業出版社，1995.

[作者簡介]蔣志軍(1974～)，男，碩士，高級工程師，主要從事地基基礎學科的研究運用、質量檢測。

【中圖分類號】TU473.1+1

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2016-01-29