淺析樁基工程“自平衡檢測技術”的應用

王曉

摘 要：自平衡檢測技術作為一種新型的樁基承載力靜載荷試驗方法，具有省時、省力、綜合檢測成本低及適用范圍廣等諸多特點。本文闡述了樁基自平衡的基本工作原理、作業條件及技術控制要點，并與傳統的堆載法和錨樁法進行了比較。

關鍵詞：樁基工程;自平衡;檢測技術;應用

樁基自平衡檢測技術作為一種靜載荷試驗方法，最早源于1960年代以色列Afar? Vasela公司多年工程經驗積累和樁基檢測理論研究基礎上的“通莫靜載法”，隨后在世界范圍內得以逐步推廣;1990年代后期因學術交流引進我國后，在東南大學土木工程學院理論研究的基礎上開始逐漸應用于工程實踐。2009年1月交通運輸部頒布了行業標準JT/T738-2009;2017年2月住房和城鄉建設部頒布行業標準JGJ/T403-2017，同年7月山西省頒布地方標準DBJ04/T345-2017。

1 工作原理

樁基自平衡靜載檢測技術，是利用樁體自身反力的平衡（平衡點上段樁身自重、樁側阻力及樁頂配重之和與下段樁身側阻力及樁端阻力之和基本相等）實現對樁身的加載，以接近于豎向抗壓（抗拔）樁的實際工作條件的試驗方法。

其基本工作原理是樁身混凝土澆注前，將特制的加載裝置——荷載箱和鋼筋籠一起埋入樁內平衡點位置（具體位置根據試驗的不同目的和條件而定），荷載箱的加壓管以及所需的其他測試裝置（位移桿及護管、應力計等）從樁體引到地面，然后灌注成樁。

休止齡期后，由加壓泵在地面通過預先埋設的管路，對荷載箱逐級加壓加載，使得荷載箱產生上、下兩個方向的力;觀測荷載箱上、下承壓板向上、向下的位移，測試上、下段樁的極限承載力。通過試驗數據繪制上、下段樁的荷載——位移曲線，從而得到試樁的極限承載力。

2 作業條件

2.1 《樁基檢測方案》已審批。

2.2 樁頭修整完畢，且預檢測基樁周邊場地已整理平整。

2.3 配套檢測儀器設備已就位;檢測所需的現場設備（吊車、電焊機、配電箱等）、工人、材料須全面到位，基準梁、基準樁、防風帳篷、電源等已按要求進行配備。

2.4 檢測開始時間應同時滿足下列規定：

混凝土強度達到設計強度的80%以上且不低于15Mpa或按該強度算得的樁身承載力大于荷載箱單向最大加載值的1.5倍;

土體的休止時間宜按當地工程經驗及土性選定，如無當地經驗則砂土不少于7d，粉土不少于10d，非飽和黏性土不少于15d，飽和黏性土不少于25d。對于泥漿護壁灌注樁，宜適當延長土體的休止時間。

3 技術要點

3.1 平衡點確定

樁基自平衡檢測技術應用的關鍵是“平衡點”位置的選擇，因此必須在熟悉圖紙設計要求和地勘報告的基礎上，運用自平衡法試樁理論計算確定平衡點位置。

3.1.1 根據設計圖紙，確定試樁樁長、樁徑及設計承載力極限值等相關參數。

3.1.2 根據本工程地勘資料分析樁體設計長度范圍內各土層的摩阻力和該土層的樁身長度及樁端阻力。

按自平衡法試樁理論進行計算，確定平衡點（即荷載箱）位置。

3.2 檢測設備

3.2.1 設備選用

荷載箱應按樁基類型、檢測要求及樁基施工工藝正確選用。

連接于荷載箱油路的壓力傳感器或壓力表精度均不應低于 0.5 級，量程不應小于60MPa，壓力表、油泵、油管在最大加載時的壓力不應超過額定工作壓力的 80%。

位移傳感器采用電子百分表，測量誤差不得大于O.l%FS ，分辨率不得低于 O.Olmm 。荷載箱處的向上、向下位移應各自采用一組位移傳感器，每組不應少于2個，且應對稱布置。

3.2.2 設備安裝

荷載箱平放于鋼筋籠中心，其位移方向與樁身軸線夾角不應大于1°。

基準樁與受檢樁之間的中心距離不應小于3倍的受檢樁直徑，且不應小于 2.0m;基準樁應打入地面以下足夠的深度，不宜小于1. Om。基準梁的截面高度不宜小于其跨度的1/40，基準樁的線剛度不宜小于基準梁剛度的3倍。

3.3 現場試驗

自平衡法靜載荷試驗采用慢速維持荷載法。

3.4 檢測數據分析與整理

將自平衡法獲得的向上、向下兩條Q—s 曲線，根據位移協調原則，等效轉換成傳統樁頂加載靜載試驗的Q—s曲線，以確定樁頂沉降。

4 與傳統樁基檢測方法的對比分析

傳統的樁基靜載試驗方法有堆載法和錨樁法，這兩種方法的共同點是采用油壓千斤頂在樁頂施加荷載。堆載法通過反力架上的堆重與之平衡;樁基檢測過程中必須解決數百噸甚至數千噸的荷載來源、堆載及運輸問題，極大地增加了檢測時間和安全隱患。錨樁法通過反力架將反力傳遞給錨樁，與錨樁的抗拔力平衡;檢測過程中需設置多根錨樁及反力鋼梁，不僅所需費用昂貴、時間長，易受噸位和場地條件的限制，并且荷載安裝時對中不易控制，試驗開始階段容易產生過沖;使用工程樁做錨樁時，又會對工程樁的承載力產生一定影響。

樁基靜載荷檢測試驗中采用自平衡法具有幾下幾項明顯優勢：

4.1 省時：樁身混凝土強度達到設計強度的80%即可進行靜載檢測。如工期要求較緊，則可配置多套設備多樁同時檢測，省去了大量的時間。

4.2 省力：因沒有“堆載”，不需要笨重的反力架及數量較大堆載試塊進出場運輸，檢測過程更加方便、安全、綠色環保。

4.3 綜合檢測成本低：檢測樁完全按工程樁制作，不需到達地面，不需制作樁頭。對有地下室的結構，與常規方法相比，縮短了檢測樁長度，且檢測后經壓漿處理的檢測樁仍可作工程樁使用。

4.4 適用范圍廣：自平衡檢測技術裝置簡單、操作空間小，傳統的堆載法或錨樁法無法操作的場地，如水上試樁、坡地試樁、基坑底試樁、狹窄場地試樁、斜樁、嵌巖樁、抗拔樁等，自平衡法都可進行樁基檢測。

5 結語

樁基自平衡檢測技術作為我國樁基工程施工中引進的先進靜載試驗方法，由于其操作簡單、省時、省力、綜合檢測成本低，且適用范圍廣等諸多優點，應在施工實踐中積極推廣應用。

參考文獻：

[1]《建筑基樁自平衡靜載試驗技術規程》（JGJ/T403-2017）住房和城鄉建設部

[2]《基樁自平衡靜載試驗技術標準》（DBJ04/T345-2017）? 山西省住房和城鄉建設廳