自平衡法靜載試驗在樁基檢測中的應用

黃種發

（健研檢測集團有限公司，福建 廈門 361000）

樁基承載力及變形情況對建筑結構的穩定性影響較大，自平衡法靜載試驗是一種常見的樁基檢測方法。許多專家學者采用自平衡靜載試驗對樁基承載力進行檢測。王曉龍等[1]采用內力測試級自平衡法靜載試驗，對某工程的大直徑樁基承載力進行檢測，結果表明，該樁下部的位移較大。陳建行等[2]以某樁基工程為研究對象，通過自平衡法靜載試驗，分析地下水對其樁基承載力的影響，結果表明，地下水會減少樁基的側摩阻力。該研究以某建筑工程為研究對象，通過自平衡法靜載試驗對建筑物的樁基承載力及位移情況進行檢測，揭示樁基受力及變形規律。

1 工程概況

某高層住宅建筑面積約為23650m2，框架結構，有3層地下室。項目抗震設防烈度為8度設防，耐火等級為II級，耐久年限為50年。場地地層巖性主要為第四系沖洪積巖、第三系泥灰巖及白堊系泥質砂巖和礫巖等。

為分析樁身承載力及其在荷載作用下的變形規律，選取3根試驗樁作為研究對象，試樁相關參數見表1。3根試樁穿越的地層信息如圖1所示。

表1 試驗樁相關參數

圖1 試樁穿越的土層圖

2 自平衡法靜載試驗

為分析樁基在荷載作用下的承載力變化規律，根據《建筑基樁自平衡靜載試驗技術規程》（JGJ T403—2017）相關規定，對該建筑物的樁基進行檢測。分別在試樁1、試樁2和試樁3的樁身上布置荷載箱及傳感器，其中，在試樁1與試樁2的各截面布置振弦式鋼計，布設方案見表2，在試樁3各截面布置振弦式鋼筋計，布設方案見表3。

表2 試樁1、試樁2傳感器布設方案

表3 試樁3傳感器布設方案

自平衡法靜載試驗主要采用分級加載的方式對試驗樁基進行加載及卸載，主要通過油壓變化來控制加載與卸載的荷載量，根據表1可知，試樁1、試樁2與試樁3的抗壓極限承載力不同，因此加卸載情況有一定差異，試樁1、試樁2與試樁3的樁基加卸載分級情況見表4。

表4 樁基加卸載分級情況

3 結果分析

試樁1分級加載下的樁身軸力—標高曲線如圖2所示（標高與樁身埋深對應，最大標高為樁頂位置，最小標高為樁端位置）。由圖2可知，不同荷載下的樁身軸力變化趨勢具有一致性，隨著標高增加，試樁1的樁身軸力呈先增加后減少的趨勢，當標高為23.51m時，各荷載下的樁身軸力最大值在荷載箱，隨著標高與荷載箱距離逐漸增加，樁身軸力逐漸減少。對比不同荷載下的樁身軸力變化趨勢可知，樁身軸力與其所受的荷載間呈正相關關系，隨著試樁所受荷載增加，其樁身軸力值也逐漸增加，當試樁所受的荷載較小時，不同荷載下的樁身軸力間的差值較大，隨著試樁所受荷載增加，不同荷載下的樁身軸力間的樁身軸力差值較小，樁身軸力—標高曲線較為接近，說明當試樁所受的荷載較小時，荷載的變化對試樁樁身軸力變化影響較大，當試樁所受荷載較大時，荷載變化對試樁樁身軸力變化影響較小。

圖2 試樁1樁身軸力—標高曲線

試樁2分級加載下的樁身軸力—標高曲線如圖3所示。由圖3可知，試樁1與試樁2的樁身軸力—標高曲線變化趨勢具有一致性，隨著標高增加，樁身軸力呈先增加后減少的趨勢，在標高為23.51m處，各荷載下的樁身軸力最大，當標高較小時，不同荷載下的樁身軸力差距較為明顯，當標高較大時，不同荷載下的樁身軸力差異不明顯，說明標高對不同荷載下的樁身軸力有一定影響。

圖3 試樁2樁身軸力—標高曲線

試樁3分級加載下的樁身軸力—標高曲線如圖4所示。由圖4可知，由于試樁3與試樁1、試樁2的樁體參數與荷載箱位置有一定差異，因此試樁3的樁身軸力—標高曲線與以上兩種試樁的曲線變化趨勢也有差異。隨著標高增加，試樁3的樁身軸力呈先增加后減少的趨勢，當標高﹤20m時，試樁承受的荷載與其樁身軸力值間無明顯的相關關系，當標高﹥20m時，試樁承受的荷載與其樁身軸力值間呈正相關關系。當標高為27.05m時，各荷載下的試樁樁身軸力的最大值，與荷載箱的位置相同，當標高﹤27.05m時，不同荷載下的樁身軸力值差距較小，當標高為27.05m～43.36m時，不同荷載下的樁身軸力值差距較明顯，說明在不同標高下，不同荷載對試樁樁身軸力的影響程度有一定差異。

圖4 試樁3樁身軸力—標高曲線

試樁1分級加載下的樁身位移見表5。由表5可知，加載結束后，下樁累計位移最大，當荷載級別為15級時，其累計位移為5.22mm；上樁累計位移最大，當荷載級別為15級時，其累計位移為1.61mm，說明在荷載作用下，試樁的位移以下部為主。隨著加載過程進行，試樁的累計位移逐漸變大，在卸載試樁的過程中，試樁上部、下部及樁頂均存在一定程度的位移回彈現象，其中，上樁的回彈現象最明顯，位移回彈率為69.9%，下樁的回彈現象不太明顯，位移回彈率為50.8%。

表5 試樁1樁身位移

試樁2分級加載下的樁身位移見表6。由表6可知，當加、卸載過程結束后，試樁2的累計位移與試樁1存在差異性，當荷載級別為15級時，上樁、下樁及樁頂累計位移均小于試樁1，說明雖然試樁1與試樁2的樁體參數與加載過程具有一致性，但所在區域的土層性質不同會導致樁身變形情況存在一定的差異性。

表6 試樁2樁身位移

試樁3分級加載下的樁身位移見表7。由表7可知，試樁3的上樁與下樁累計位移遠大于試樁1與試樁2，在卸載過程中，試樁3的位移回彈現象并不明顯，其中，下樁的位移回彈率最小，其值僅為19.6%，在該自平衡法靜載試驗中，試樁3為試驗樁，加載后不會在工程中繼續使用，為測得其極限承載力，對試樁3施加較大荷載量，試樁3的樁徑較小，在荷載作用下更容易發生變形，累計位移較大。由于試樁3承受的荷載較大，因此在加載過程中已接近極限承載狀態，而試樁1、試樁2的加載量較小，在加載過程中處于彈性狀態，因此試樁3的位移回彈現象較不明顯。

表7 試樁3樁身位移

4 結論

該文以某房建工程為研究對象，分析樁基在荷載作用下的承載力變化規律，對該建筑物的樁基進行檢測，得出以下結論：1）不同荷載下樁身軸力變化規律基本一致。隨著樁埋深增加，試樁的樁身軸力先增加，在荷載箱位置達到樁身軸力峰值，隨后樁身逐漸減少直至趨于0。2）不同加載量下樁身軸力存在差異。在樁端和樁頂附近，加載量對樁身軸力的影響較小，在荷載箱附近，樁身軸力隨著加載量增加而變大。3）在荷載作用下，樁身下部累計位移最大，試樁的位移以下部為主。隨著加載過程進行，試樁的累計位移逐漸增加，在卸載試樁的過程中，試樁上部、下部以及樁頂均有一定程度的位移回彈現象，其中，上樁的回彈現象最明顯。