灌注樁自平衡法靜載試驗檢測技術

熊 征 龍星言 劉 金 朱怡昕 何景文 張明東

中建一局集團第五建筑有限公司 北京 100024

目前建筑工程基樁檢測應用較多的方法仍是堆載法和錨樁法，在江西省贛州市楊邊棚戶區改造安居小區工程的基樁檢測中應用了自平衡法，相較堆載法和錨樁法，具有檢測工期縮短一半，檢測過程零安全隱患，施工成本節省1/3等優勢[1-8]。

1 工程概況

楊邊棚戶區改造安居小區位于江西省贛州市經濟開發區蟠龍路與棲鳳山路交會處，本工程總建筑面積154 255.41 m2，地下1層，地上10個單體主樓，基樁采用旋挖成孔灌注樁，共計1 379根樁，4種設計樁型，設計單樁豎向承載力分別為5 300、4 600、3 000、2 400 kN，樁徑分別為1 000、800 mm。施工過程中需要對總計58根樁進行靜載檢測，數量極多，故施工進度、場地占用、成本及檢測效率等問題是技術人員面臨的難題。

2 檢測工藝

2.1 檢測原理

將特制的加載裝置荷載箱（由活塞、箱側壁、頂蓋及底蓋組成，原理類似千斤頂，外徑需略小于樁外徑制作，頂蓋、底蓋焊接位移桿）設置在樁身自平衡點（上段樁的側阻力＋上段樁自重≈下段樁側阻力＋端阻力）位置，將荷載箱的加壓油管、位移桿、位移護管引到地面（圖1）。自平衡荷載箱根據已選定樁的設計參數（樁類型、樁身混凝土強度值、樁徑、單樁豎向承載力設計值）找生產廠家定制。

在工作面上通過油管用高壓油泵向荷載箱加壓，使得樁體內部產生加載力，加載壓力的增加，可使得荷載箱蓋體同時向上、向下持續產生位移，此時樁的側阻力和其端阻力充分發揮，達到樁身自平衡。根據儀器測到的數據繪出相應的力與位移圖，根據相應的曲線計算分析可得出樁極限承載力。

2.2 工藝流程

方案設計→荷載箱、位移桿、護管、油管等安裝→工程樁施工→試驗檢測裝置安裝→逐級加載、加載位移觀 察→終止加載→逐級卸荷、卸荷位移觀察→試驗檢測數據整理、分析

圖1 試驗組和設備示意

3 成樁前施工

3.1 檢測方案設計

在基樁施工前，會同各參建方（建設、監理、設計），提前確認好單樁豎向抗壓靜載的試驗樁號，根據已選定基樁的設計參數咨詢生產廠家定制自平衡荷載箱，并將檢測方案上報屬地質量監督站備案。

3.2 荷載箱、位移桿、導管和油管等安裝

試驗樁成孔驗收、清孔完成后，進行荷載箱的安裝。荷載箱在樁身平衡點位置與鋼筋籠焊接，每根基樁設置4根位移桿及4根護管，位移桿預埋在樁身內，2根位移桿在荷載箱頂蓋上焊接牢靠，用以測量荷載箱頂蓋位移（基樁上拔量），另外2根位移桿在荷載箱底蓋上焊接牢靠，用以測量荷載箱底蓋位移（判斷基樁底反力是否足夠）。護管的作用：避免泥漿及混凝土進入以確保位移桿自由移動不受 影響。

3.3 工程檢測樁施工

1）混凝土澆筑優先采用汽車泵，灌注前導管中應放入隔水塞，初灌量必須經過估算且應能保證將導管底端埋入混凝土中0.8～1.3 m為宜，最終混凝土面標高按高于設計樁頂標高0.8～1.0 mm預留，此為浮漿層，后期予以剔鑿。

2）在進行自平衡受檢樁的荷載箱部位混凝土澆筑時，混凝土澆筑速度要盡可能放到最慢，以保證荷載箱周圍混凝土的密實。

3）樁身混凝土澆筑過程中，應避免出現浮籠現象，應合理控制混凝土的澆筑速度，一旦出現鋼筋籠上浮情況，采用緩插猛拔導管方法促使鋼筋籠隨混凝土面一起下沉。

4 成樁后檢測

澆筑完成后，樁身混凝土強度必須達到設計值100%后方可進行試驗檢測。在基坑開挖至樁頭附近時，土方開挖過程以及破樁頭過程中采取人工清理，不得采用機械，以免破壞高壓油管及護管封頭，油管破壞后將無法進行 試驗。

4.1 試驗檢測裝置安裝

1）現場接通電源、平整場地、設置好警戒帶后，開始安裝檢測裝置。其中包括：全自動基樁靜載測試儀（用于收集并分析數據），壓力傳感器1只（用于測壓力）；精度達0.01 mm、量程為50 mm的容柵式數顯百分表4只（用于測沉降及上拔量）；長4 000 mm的φ48.3 mm鋼管1根（用作位移測量基準梁）；額定輸出壓力70 MPa以上的超高壓油泵站1臺（用于提供壓力）。

2）現場搭設1個梯形鋼管架，固定好位移基準梁。位移傳感器一端連接在位移桿上，另一端連接顯示器。加壓泵站一端連接油管，對油管進行加壓，另一端與靜載儀連接，進行數據讀取。檢測裝置安裝如圖2所示。

3）設備機具安裝完畢后，進行一次系統檢查，如圖3所示。對試驗樁進行預壓，檢查管路接頭、閥門等是否漏油等。如一切正常，卸載至零，記錄百分表的初始讀數。

圖2 試驗設備組裝

圖3 試驗設備調試

4.2 逐級加載及加載位移觀測

1）加載要求：參照JGJ 106—2014《建筑基樁檢測技術規范》必須分級等量進行加載，分級荷載為最大加載值或預估極限承載力的1/10，其中，第一級可按2倍分級荷載加荷，每級加載達到相對穩定后方可加載下一級荷載。

2）位移觀測要求：參照JGJ 106—2014每級加載后，在5、15、30、45、60 min各測讀1次，此后每30 min測讀1次。

3）位移相對穩定標準：1.5 h內連續3次的觀測值中，第1次與第2次位移量不超過0.1 mm，且第2次與第3次的位移量不超過0.1 mm。

4.3 終止加載

當檢測數據在以下3種情況時可終止加載：

1）已達到基樁監測方案設計的預定荷載值，當能確保樁端基巖不被破壞時（加載后最大下沉量可控制在40 mm以內時），可再加0.5～1級荷載。

2）某級荷載對應樁的（上或下）位移量接近前一級荷載對應的2倍位移量，且有不能穩定的趨勢。

3）樁端累計下沉量接近40 mm（最大下沉量控制在40 mm以內）。

4.4 逐級卸載及卸載位移觀測

1）卸載要求：參照JGJ 106—2014每級卸載值為每級加載值的2倍，每級卸載維持1 h。

2）位移觀測：參照JGJ 106—2014按15、30、60 min測讀沉降量，每次測讀值記入試驗記錄表后可卸下一級荷載。全部卸載后維持3h并測讀沉降量，15、30、60、90、120、150、180 min各測讀1次。

4.5 試驗檢測數據整理、分析

對各級荷載作用對應的位移量和累積位移量進行統計分析，結果顯示：所測的基樁在最大試驗荷載作用下，累積上位移量最大值2.06 mm，累積下位移量最大值3.23 mm，在規范的允許范圍之內。

在各級荷載作用下，基樁的上、下位移均能保持相對穩定。說明9#～12#基樁檢測結果合格，其承載力滿足設計要求。

5 結語

通過楊邊棚戶區改造安居小區工程基樁自平衡法靜載檢測的實踐證明，所測基樁檢測結果合格，其承載力滿足設計要求，也解決了檢測進度、場地占用、成本把控等 難題。

灌注樁自平衡法靜載試驗檢測技術與傳統的堆載法、錨樁法相比，成本更低，所用設備簡便輕巧，場地要求不高，可以多根樁同時檢測、檢測綠色環保、無安全隱患。但其也存在不足之處，對于樁身自平衡點位置的計算并不精確，需要設計單位協助完善。