樁基自平衡法承載力檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

付超

中鐵建大橋工程局集團(tuán)第三工程有限公司 天津 300000

在工程施工過程中樁基基礎(chǔ)具有極為重要的作用，其承載力檢測(cè)對(duì)工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全具有重要意義。目前比較常用的樁基承載力靜載試驗(yàn)方法：堆載法、錨樁法等，都存在一些局限性。一種新型樁基承載力檢測(cè)方法：自平衡法，因其方便實(shí)施，適用范圍廣泛，省時(shí)省力，測(cè)試結(jié)果值得信賴，費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，越來越得到工程施工的廣泛應(yīng)用。

1 自平衡法靜載試驗(yàn)

1.1 自平衡技術(shù)的原理

樁基承載力自平衡法，是在樁體內(nèi)和鋼筋籠一起預(yù)先埋設(shè)加載裝置——荷載箱，把荷載箱的加壓管和其它相關(guān)設(shè)備引到地面，然后灌注成樁。到達(dá)休止齡期后，通過壓力泵對(duì)荷載箱施加壓力，使得荷載箱形成兩個(gè)分別向上、向下方向的力，從而得到樁基上部和下部的響應(yīng)數(shù)據(jù)。然后對(duì)加載壓力和位移、應(yīng)力等數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行分析與計(jì)算，從而得到樁基承載力、樁端承載力、側(cè)摩阻力等一系列數(shù)據(jù)。

1.2 自平衡技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

樁基自平衡法承載力檢測(cè)和傳統(tǒng)的靜載承載力檢測(cè)方法相比，具有幾下幾個(gè)特點(diǎn)：

①省時(shí)：一般20天左右能夠檢測(cè)。②省力：無繁重的反力架，也不需要“堆載”。③成本低：有地下室的結(jié)構(gòu)，檢測(cè)樁不需到達(dá)地面，制作樁頭。④在地鐵臨時(shí)立柱樁、抗拔樁、水體上樁基、基坑底部樁基及受場(chǎng)地限制的樁基等，傳統(tǒng)方法難以做到的情況下[2]，該法更顯示其優(yōu)勢(shì)。

1.3 試驗(yàn)的主要設(shè)備與儀器

①加載設(shè)備：荷載箱。②位移量測(cè)裝置：百分表。③數(shù)據(jù)采集儀：數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀。

2 試驗(yàn)的工作內(nèi)容

2.1 試樁資料收集與荷載箱埋設(shè)位置確定

①收集相應(yīng)地勘資料，試樁參數(shù)，試驗(yàn)要求。②根據(jù)地質(zhì)勘察資料及樁參數(shù)確定荷載箱預(yù)埋位置。

2.2 荷載箱的現(xiàn)場(chǎng)安裝

荷載箱是整個(gè)試驗(yàn)的核心，須根據(jù)荷載箱的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范化地安裝。荷載箱安裝步驟為：荷載箱及相關(guān)附件運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)--荷載箱預(yù)澆注混凝土-荷載箱與鋼筋籠焊接-油管及位移檢測(cè)管線布置-下鋼筋籠-樁頭管線保護(hù)。荷載箱與鋼筋籠焊接為荷載箱安裝的重點(diǎn)，包含：荷載箱、導(dǎo)流體、上下鋼筋籠、導(dǎo)向喇叭筋、L型鋼筋等。

2.3 檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作

現(xiàn)場(chǎng)前期準(zhǔn)備工作包括：①達(dá)到休止期，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%，并已經(jīng)通過樁身的完整性檢測(cè)。②平整場(chǎng)地，搭設(shè)帳篷，處理樁頭。③檢測(cè)所需的儀器設(shè)備、工人、材料須全面到位。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)期間，加載的過程和加載時(shí)間要和規(guī)范保持一致。測(cè)試用的儀器設(shè)備要在校準(zhǔn)或標(biāo)定的有效周期內(nèi)，并于測(cè)試前檢查、調(diào)試設(shè)備儀器。

2.4.1 加、卸載分級(jí)

試驗(yàn)采用慢速維持荷載法。加載分10級(jí)等量加載，第1級(jí)可取每級(jí)加載值的2倍，每級(jí)荷載為預(yù)估加載值的1/10。卸載應(yīng)分5級(jí)等量卸載，每級(jí)為預(yù)估加載值的1/5[1]。

2.4.2 試驗(yàn)（檢測(cè)）數(shù)據(jù)的觀測(cè)

每一級(jí)加載和卸載之后要根據(jù)規(guī)范的時(shí)間間隔讀取樁基位移s，確定樁基穩(wěn)定時(shí)間。停止加載和相應(yīng)的加載極限值的確定如下：

（1）在樁基加載到某一級(jí)荷載時(shí)：①樁基產(chǎn)生的總位移s＞40mm，并且樁基的上部或下部產(chǎn)生的位移增加量Δs超過上一級(jí)的5倍；②樁基24h后連續(xù)兩次，每小時(shí)產(chǎn)生的位移增加量Δs≤0.1mm，并且樁基上部或下部產(chǎn)生的位移增加量Δs超過上一級(jí)的2倍，這兩種情況下取該級(jí)加載的上一級(jí)為加載極限值。

（2）如果加載到了樁基的設(shè)計(jì)荷載并且樁基的上部或下部連續(xù)兩次，每小時(shí)產(chǎn)生的位移增加量Δs≤0.1mm；或者加載到了荷載箱的破壞荷載；或者荷載箱上、下部產(chǎn)生的位移s到了極限，那么取該級(jí)加載為加載極限值。

（3）在測(cè)得的Q-S曲線為緩變型的情況下，樁基向上產(chǎn)生的總位移s可為4～6cm；向下產(chǎn)生的總位移s可為6～8cm；在樁端阻力沒有充分發(fā)揮作用時(shí)，總位移s可＞8cm，取總位移s=0.05D（D：樁徑）對(duì)應(yīng)的荷載為極限加載值。

3 測(cè)試數(shù)據(jù)的整理、分析

3.1 等效轉(zhuǎn)換方法

根據(jù)樁基實(shí)際測(cè)得的向下（Q下-S下）、向上（Q上-S上）兩條曲線，按照規(guī)范，根據(jù)等效轉(zhuǎn)換方法，按照位移協(xié)調(diào)原則，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｓ玫腝-S曲線，以確定樁的極限承載力。

3.2 樁基承載力極限值的確定

根據(jù)規(guī)范確定單樁抗壓豎向承載力極限值，其公式為：

單樁抗拔豎向承載力極限值公式為：

式中：γ1（γ2）：樁的抗壓（抗拔）摩阻力轉(zhuǎn)換系數(shù)[2]。

3.3 樁基承載力特征值

樁基承載力特征值一般為樁基承載力極限值的50%。

4 結(jié)語

樁基自平衡法承載力檢測(cè)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)，我將本項(xiàng)目中出現(xiàn)的一些問題總結(jié)如下：

①荷載箱以及附屬設(shè)備安裝繁瑣，鋼筋焊接要求嚴(yán)格，任務(wù)量大，需專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。②鋼筋籠下放時(shí)間增長(zhǎng)，可能會(huì)造成縮頸等不良影響。③荷載箱體積相對(duì)于鋼筋籠直徑占比較大，混凝土澆筑過程中易造成浮籠，故荷載箱下部混凝土坍落度要盡可能大一些[3]。④基樁內(nèi)存在壓力元件、位移桿的保護(hù)管、油管等設(shè)備，可能對(duì)樁基完整性造成影響。⑤加壓油管在開挖過程中容易遭到破壞，需要專業(yè)設(shè)備接管。⑥該檢測(cè)方法屬于破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)完成需要進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)處理。⑦檢測(cè)時(shí)，風(fēng)雨、氣溫等因素容易影響到檢測(cè)結(jié)果，需要搭設(shè)帳篷防護(hù)，保證干擾不到儀器設(shè)備[3]。⑧自平衡法無法對(duì)樁身有缺陷的樁進(jìn)行承載力檢測(cè)。

樁基承載力檢測(cè)的各種方法各有優(yōu)、缺點(diǎn)，我們?cè)趯?shí)際施工中要根據(jù)工程需要和現(xiàn)場(chǎng)施工條件，擇優(yōu)選取合適的檢測(cè)方法，不能一味地采用新工藝新方法。