鉆孔灌注樁自平衡測樁法檢測裝置應用

駱樹勇

(1.山東省魯南地質工程勘察院，山東濟寧 272100；2.山東省華魯工程總公司，山東濟寧 272100)

0 引言

隨著社會的發展，樁基施工的應用越來越多，保證樁基質量也就越發重要。保證樁基質量有兩個方面，一是樁身質量，另一個是樁的承載力，其中承載力是主要因素。準確檢測承載力是各類建筑基礎設計和上部結構設計的主要保證。樁的承載力檢測方法有多種，主要分為兩大類，一類是對樁的靜荷載試驗和動力檢測，另一類是通過其他方法得到樁端和樁側阻力。本文以灌注樁為例，介紹了堆載法、錨樁法和自平衡法樁檢測的優劣。

1 工程概況

1.1 項目概況

濟寧高新區碧桂園12號樓樁基工程，北鄰緯三路，東鄰楊柳街。本工程采用泥漿護壁鉆孔灌注樁，樁徑800 mm，有效樁長37.1 m，總樁數181。以⑦1黏土層為樁端持力層，樁端進入持力層不小于1.6 m，要求注漿后單樁豎向承載力特征值達到4600 kN。設計要求在工程樁施工前應先做試驗樁，單樁承載力特征值達到設計值后，方可施工工程樁，試驗樁不得作為工程樁使用。

1.2 地層情況

⑤4粉土。黃褐色，切面粗糙，韌性及干強度低，無光澤反應，搖振反應中等，濕，中密—密實。

2 三種測樁方法特點對比

2.1 堆載法

堆載法是指在樁施工達到一定天數后，在樁頂放置一承重平臺，在承重平臺上放置足夠的配重，如混凝土塊、沙包等，將千斤頂放于樁與承重平臺之間，通過逐步加壓達到測樁的目的，見圖1、圖2。

圖1 堆載法實例圖Fig.1 Example of stacking method

圖2 堆載法示意圖Fig.2 Schematic diagram of stacking method

堆載法的承重平臺搭建簡單，可以任意抽選樁，對樁沒有特別要求，所測數據真實。其缺點是需要運輸車輛及吊車配合，試驗成本較高。

2.2 錨樁法

錨固法是先施工1根試驗樁，同時再施工4根錨固樁。將千斤頂置放于試驗樁上，再將鋼梁放置在千斤頂上，用鋼筋將錨樁鏈接好后，再通過加壓裝置對千斤頂進行加壓，從而計算得出樁的承載力數據，見圖3、圖4。

圖3 錨樁法實例圖Fig.3 Example of anchoring method

圖4 錨固法示意圖Fig.4 Schematic diagram of anchoring method

錨固法安裝快捷，特別對于大噸位試樁，節約成本明顯，這是錨樁法的優點。缺點是安裝時荷載對中不易控制，當使用工程樁做錨樁時，會對工程樁的承載力產生一定的影響，如果為試樁設置專門的錨樁，則會大大增加相關成本；試錨樁需要事先選定，無法做到隨機抽選。

2.3 自平衡法

自平衡法與傳統的測樁方法有很大區別，該技術是將一種特制的加載裝置—荷載箱，通過設計計算找到平衡點，在混凝土澆筑之前將荷載箱焊接到鋼筋籠的中下部，將荷載箱的加壓管以及所需的其他測試裝置從樁體引到地面，然后灌注成樁。待樁砼養護到一定齡期后在地面平臺通過加壓泵對樁內的荷載箱進行加壓加載，荷載箱本身的打開面打開后通過位移絲的走位，計算得出樁端承載力及樁側總摩阻力的一種方法，見圖5、圖6。

圖5 自平衡法示意圖Fig.5 Schematic diagram of self-balancing method

圖6 自平衡法地面裝置Fig.6 Self-balancing ground device

這種方法的自平衡裝置安裝簡單，占用場地空間小，不需要吊車等大型設備及配重，可多根樁同時測試。試驗準備工作省時省力，安全性高，不需要平整場地、錨樁施工、樁帽制作等工序，試驗費用較低，雖然荷載箱為一次性投入，但與堆載法、錨固法相比可節約試驗總費用的20%～60%。

由于試驗方便，費用低、時間短，該法有利于增加試樁數量，擴大檢測面。該法適用于特別困難或費用特別高的工地，例如水上試樁、坡地試樁、狹窄場地試樁等。

自平衡法將荷載箱放置于樁身內部，樁身鋼筋需要截斷，形成人為的“斷樁”，從而影響樁的性能。圖7是安裝荷載箱時鋼筋籠的圖片，可以明顯看出鋼筋籠在荷載箱處斷開。實驗后，進行注漿處理，消減了樁的豎向荷載的影響，但還可能會受到水平荷載一定程度的影響。

圖7 自平衡裝置荷載箱焊接Fig.7 Welding of load box for self-balancing device

3 自平衡測樁法應用情況

3.1 加載載荷

本工程進行加載荷載的工序及注意事項包括：①采用逐級等量加載，每級為預估最大加載量的10%；②加載、卸載均勻連續，每級荷載的變化幅度不超過分級荷載的10%；③每級荷載施加后，先按5 min、15 min、30 min、45 min、60 min測讀位移，以后每隔30 min測讀位移；④每小時內的位移增量不超過0.1 mm，并連續出現兩次，達到位移相對穩定，之后再施加下一級荷載；⑤荷載已達到荷載箱加載極限，或荷載箱上、下段位移已超過荷載箱行程，即可終止加載；⑥卸載時，每級荷載維持1 h，并按15 min、30 min、60 min測讀位移量后，卸下一級荷載直至歸零。

3.2 單樁靜載荷實驗

本工程所檢測的21號樁的荷載—沉降(Q—s)曲線呈緩變型，荷載箱以上樁向上位移曲線未出現明顯拐點，向上加載至設計要求最大荷載4600 kN，停止加載，位移量未超過40 mm；荷載箱下部向下位移曲線未出現明顯拐點，向下加載至至設計要求最大荷載4600 kN，停止加載，位移量未超過40 mm，判定該樁單樁豎向抗壓承載力極限值達到9200 kN(見表1、表2和圖8、圖9)。

表1 自平衡試驗匯總表Table 1 Summary of experimental data of self-balancing test

表2 自平衡試驗轉換數據Table 2 Self-balancing test conversion data

圖8 自平衡Q—s試驗曲線圖Fig. 8 Self-balancing Q—s test curve

圖9 自平衡豎向Q—s試驗曲線圖Fig.9 Vertical self-balancing Q—s test curve

4 經濟性評價

三種測樁實驗方法的對比見表3。

表3 三種樁基測試方法對比Table 3 Comparison of three test methods for pile foundation

(1)自平衡法15～20 d，砼強度達到80%可以測樁，其他方法則必須需要砼養護28 d后方可測樁。本工程使用自平衡法實際開始試驗是在樁施工完畢21 d開始，試驗結果達到設計要求。

(2)自平衡法每噸約計需要35元，本工程要求單樁豎向承載力特征值達到4600 kN，極限值為9200 kN，每組試驗樁需要測樁費3.22萬元，每組試驗樁成本2.5萬元，合計5.72萬元；堆載法需要配重每噸大概25元/噸，每組樁測樁綜合費用4.95萬元，每組試驗樁成本2.5萬元，合計7.45萬元；錨固法試驗樁費用1.5萬元，每組試驗樁成本為12.5萬元，合計為14萬元。

(3)自平衡法樁頭標高按工程樁標高施工即可，不需要灌注至地面，僅需提前預埋荷載箱、位移桿、加壓油管；堆載法、錨固法樁體須到達地面或需開挖基槽方可進行試驗。

(4)自平衡法只需要在試驗樁周圍有5 m寬的一個空間即可試驗，堆載法和錨固法需清理出能夠擺放配套設施的場地，并修一條便道進出。

5 結語

通過對堆載法、錨固法及自平衡法3種樁檢測方法的對比，以及自平衡測樁法在本工程中的成功運用，充分說明自平衡法相較其他測樁方法測樁費用低，測樁實驗工期短，不需要其他大型配套設施、配重及機械設備，安全可靠，施工方便，具有顯著的經濟效益，是值得推廣應用的一種測樁方法。