新一代自平衡荷載箱的比選

葉 旺 梁 瀟

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074）

新一代自平衡荷載箱的比選

葉 旺 梁 瀟

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074）

通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有自平衡荷載箱的方法，對(duì)這三種方案的利弊加以比選分析，希望能夠給予同行一些新的思路，以便于設(shè)計(jì)出更加實(shí)用快捷的荷載箱裝置。

自平衡荷載箱；方案；比選；裝置

引言

基樁自平衡法具有許多優(yōu)點(diǎn)：(a)裝置簡(jiǎn)單，不受場(chǎng)地條件和加載噸位的限制、不需運(yùn)入數(shù)百噸或數(shù)千噸物料，不需構(gòu)筑笨重的反力架；試驗(yàn)省時(shí)、省力、安全、無(wú)污染；(b)可分別直接測(cè)得樁側(cè)阻力與端阻力；(c)試驗(yàn)后利用位移桿護(hù)套管對(duì)荷載箱處進(jìn)行壓力灌漿，試樁仍可作為工程樁使用；(d)與傳統(tǒng)方法相比，試驗(yàn)綜合費(fèi)用低。噸位越大，場(chǎng)地條件越復(fù)雜，效果越明顯。國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用實(shí)踐表明,Osterberg試樁法適合于大噸位承載力及水下、山上、坡地、狹窄場(chǎng)地、深基坑內(nèi)等困難條件下應(yīng)用的試樁方法。它在我國(guó)將具有巨大的應(yīng)用前景。

1.1 國(guó)內(nèi)外部分現(xiàn)有主流方案的特點(diǎn)

1.LOADTEST公司的O-Cell系列

O-Cell系列荷載箱是 LOADTEST公司采用 Jori O.Osterberg博士的發(fā)明的Osterberg Cell 技術(shù)開(kāi)發(fā)出的關(guān)于樁基承載力測(cè)試的主打產(chǎn)品，O-Cell 是液壓驅(qū)動(dòng)的荷載設(shè)備，類(lèi)似于千斤頂，裝置于樁內(nèi)，可提供雙方向壓力。上方用來(lái)測(cè)試側(cè)摩阻力，而下方用來(lái)測(cè)試端承力，可以分別獨(dú)立測(cè)量出樁側(cè)摩阻力和端承力。該系列荷載箱具有高試驗(yàn)荷載加載能力，高準(zhǔn)確度的特點(diǎn)，其技術(shù)居于國(guó)際領(lǐng)先水平。

2.杭州歐感科技有限公司自平衡試樁設(shè)備系列

杭州歐感公司自平衡荷載箱種類(lèi)較多，包括組合式荷載箱、環(huán)形全液壓截面荷載箱、圓形全液壓截面荷載箱和單體式荷載箱等系列。該公司通過(guò)在加壓體的表面預(yù)澆注高強(qiáng)度混凝土和在荷載箱體下部（大直徑樁的情況下，也在上部）安置錐形導(dǎo)流體來(lái)作為荷載箱的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。對(duì)于位移測(cè)量，歐感公司將上下段樁的位移測(cè)量點(diǎn)安置在距離荷載箱上下各約30到50厘米的位置，并且同截面多點(diǎn)測(cè)量，使用免接頭位移管及位移絲來(lái)精確測(cè)量位移。

3.北京智機(jī)科技有限公司囊式荷載箱系列

囊式荷載箱系列是北京智機(jī)科技有限公司主打的關(guān)于樁基承載力測(cè)試的特色產(chǎn)品。囊式荷載箱依靠?jī)?nèi)部壓力腔密封囊保證其密封性能，外部缸體保證承壓強(qiáng)度。囊式荷載箱主要由缸筒、活塞筒、活塞體和壓力腔四部分構(gòu)成，其特質(zhì)類(lèi)似于籃球的構(gòu)造，內(nèi)膽保證密封性，外皮保證承載強(qiáng)度。囊式千斤頂可以作為荷載箱的壓力單元使用。以囊式壓力單元為基本力學(xué)元件，將幾個(gè)囊式壓力單元拼裝成一個(gè)整體，組裝制作成荷載箱，稱(chēng)為“囊式荷載箱”。囊式荷載箱采用嵌入式加載方式，以杜絕大段空樁的現(xiàn)象，由壓力單元分離組裝以避免沉渣堆積，且能自主拼裝，能適應(yīng)多種測(cè)試情況。

1.2 新一代自平衡荷載箱的方案

(1) 框架式方案

直徑為60cm的荷載箱內(nèi)環(huán)開(kāi)口面積較小（內(nèi)徑30cm），鉆孔灌注樁的注漿管很難直接通過(guò)荷載箱內(nèi)環(huán)開(kāi)孔，致使混凝土澆筑過(guò)程中底部泥漿不能有效翻漿，造成荷載箱底部很容易出現(xiàn)泥漿和沉渣，為此可以將荷載箱原來(lái)上下底板換為桁架桿，過(guò)漿面積大大增加，有利于混凝土翻漿，從而解決了沉渣和浮漿問(wèn)題。

（2）穿透式方案

樁底安裝荷載箱后，其底部沉渣和泥漿將很難清除干凈，且由于沉渣和泥漿的存在使得荷載箱底部很難平整，荷載箱底部鋼板的受力也將很不均勻，荷載箱也將出現(xiàn)不均勻的底板位移，由此導(dǎo)致下板位移可能會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)負(fù)位移。鑒于此穿透方案可以分為以下兩種方案：

穿透式方案 a代表矮鋼筋混凝土柱一端接在荷載箱千斤頂位置的正下方，一端接在小鋼板上，由于鋼筋混凝土柱較矮（長(zhǎng)為10cm）,所以鋼筋混凝土柱穿過(guò)浮漿，直接支撐在沉渣上。此方法可以較好地解決浮漿問(wèn)題。

穿透式方案b中鋼筋混凝土柱較長(zhǎng)（100cm），此時(shí)混凝土柱可以穿過(guò)浮漿和沉渣直接支撐在基巖上，解決了浮漿和沉渣問(wèn)題

（3）喇叭式方案

荷載箱的存在使得混凝土的灌注和翻漿受阻，荷載箱底部沉渣和浮漿嚴(yán)重，提高泥漿翻漿效率是解除沉渣和浮漿問(wèn)題的根本解決方案。鑒于此，設(shè)計(jì)了喇叭口方案，此方案由上喇叭鋼筋籠和下喇叭組成。由于混凝土澆注過(guò)程中，泥漿和水充斥了上下喇叭，在澆注第一盤(pán)混凝土?xí)r，混凝土的壓力將管中水高速壓出，高速水流將底部泥漿沖起后通過(guò)下喇叭外側(cè)的導(dǎo)流作用更好地實(shí)現(xiàn)泥漿的翻漿，此時(shí)下喇叭口起到疏導(dǎo)泥漿的作用。此方法很好地解決了沉渣和浮漿的問(wèn)題。

1.3 方案比選

通過(guò)以上分析不難看出三種方案的優(yōu)劣：

（1）穿透式方案僅是在傳統(tǒng)方案上增加幾個(gè)支柱，沒(méi)有改變?cè)泻奢d箱的主體結(jié)構(gòu)，相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)；但是穿透式是在沉渣和浮漿形成之后再采取的補(bǔ)救措施，設(shè)計(jì)理念相對(duì)于框架方案和喇叭方案比較“被動(dòng)”，這也將影響其效果。

（2）框架式方案能從根源上提高荷載箱的翻漿效率，較為積極地解決沉渣和浮漿問(wèn)題，但裝置由于沒(méi)有整體式的上下底板，在荷載加壓時(shí)混凝土斷裂面可能不整齊，可能會(huì)導(dǎo)致輸油管路受損，這就對(duì)輸油管路的保護(hù)提出了更高的要求，會(huì)為荷載箱系統(tǒng)的升級(jí)帶來(lái)一系列問(wèn)題。

（3）喇叭式方案則結(jié)合了穿透式方案和框架方案各自的有點(diǎn)，摒棄了其缺點(diǎn)，一方面保留原有荷載箱構(gòu)造，另一方面通過(guò)上下喇叭的導(dǎo)流作用，提高了泥漿翻漿效率，試圖從根本上剪滅荷載箱造成的沉渣和浮漿問(wèn)題，最終解決由此帶來(lái)的負(fù)位移問(wèn)題。

結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)主流自平衡荷載箱的調(diào)研，對(duì)新一代自平衡荷載箱的方案并進(jìn)行比選，分析了不同方案的利弊，希望本文有助于推動(dòng)荷載箱的發(fā)展，解決樁基檢測(cè)問(wèn)題。

[1]Osterberg JO.A new device for load testing driven Piles[J].Foundstion Driing Magzine,USA August1984,177-180.

[2]OsterbergJ O.The Osterberg Load Test Method for Drilled ShaftsAnd Driven pilese-The First Ten Years[R].Colorado,1998.

[4]史佩棟,黃勒,樁的靜載荷試臉新技術(shù)[C],樁基工程技術(shù),北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,1996,400-409.

[6]史佩棟.中國(guó)大陸研究應(yīng)用 Osterberg試樁技術(shù)十年練述(l995-2004)[C].海峽兩岸地工技術(shù)/巖土工程交流研討會(huì)論文集(大陸卷),臺(tái)北,2004:318-331.

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1007-6344（2017）02-0302-01