重庆科融建筑工程质量检测有限公司黔江分公司
摘要：自平衡法是针对特殊场地条件与超大吨位静载试验的一种探索性的技术尝试，是对传统静载试验方法的一种补充。自平衡法作为一种新兴的桩基基础载荷试验方法，适用于多种类型的桩基础，目前在国内已经广泛应用于桩基工程中。本文主要以对相关规范的学习及国内学者的研究成果为基础，并以中科?中央公园城-组团A5#楼项目为依托，对该工程旋挖桩基础采用自平衡试桩法进行基桩检测实验，通过实验确定单桩的抗压极限力论证地质勘探报告中桩基参数的可靠性，并测定桩身截面位移量。通过结合现场自平衡桩基载荷试验，分析研究在房屋建筑砂土地基上该工程单桩试验实测极限承载力满足设计要求。
关键词：自平衡法；房屋建筑；砂土地基；旋挖桩
自平衡测试技术是近年来在国内、外迅速发展并推广应用的一种新型基桩承载力测试方法，它能有效解决传统试桩法难以解决的诸如水上试桩、大直径深长灌注桩承载力检测等工程技术难题，比传统的堆载法和锚桩法有着节约时间、节约资金（与普通工程相比，至少可节约费用约30%左右）、操作自动化和不受场地限制等突出优点，越来越为工程界所接受。
1.工作原理
自平衡试桩法是接近于竖向抗压（拔）桩的实际工作条件的试验方法。既把一种特制的加载装置（荷载箱），预先放置于桩身特定位置（该位置称之为平衡点），将加载装置（荷载箱）的高压油管和位移杆引到地面（平台）。由高压油泵在地面（平台）。向荷载箱充油加载，荷载箱将力传递到桩身，其上部桩侧极限摩阻力及自重与下部桩侧极限摩阻力及极限桩端阻力相平衡来维持加载，从而获得桩的承载力。通过实验可以等到上、下段桩的位移量，再根据试验数据分析可以得到的上、下段桩的Q－s曲线、s～lgt曲线、s～lgQ曲线以及桩身轴力图。通过对上、下段桩极限承载力的叠加处理，就可得到竖向单桩极限承载力。
2.平衡点位置的确定
在自平衡静载检测中护管的保护工作以及荷载箱的布置处都是自平衡试验的关键。根据设计方提供的基桩参数、承载力和关于试验桩的要求确定荷载箱的尺寸和最大加载量，而荷载箱预先放置于桩身特定位置（该位置称之为平衡点）是根据设计提供的地质勘探资料、岩土参数计算荷载箱以上的桩侧阻力、有效自重之和与荷载箱以下的桩侧阻力、桩端阻力之和相等的原则确定的。
3.实际运用
3.1工程概况
以中科?中央公园城-组团A5#楼工程自平衡桩基载荷试验为例，位于重庆市黔江区正阳新城，其东侧为已建武陵大道，勘察时，场地已进行了大规模整平，多地形平缓，局部台阶状，仅场地北西侧外围因回填形成填方边坡，场地地貌总体上属剥蚀低山地貌。由华宏国际工程设计有限公司设计，重庆中科建设（集团）有限公司施工，基础采用机械钻孔混凝土灌注桩,受重庆齐祥房地产开发有限公司的委托,对该工程的三根工程桩采用自平衡法进行了承载力试验,有关参数见下表。
3.2试验桩基本情况
4.现场试验及结果分析
4.1实验结果
以63号桩现场数据绘制量测向上、向下荷载、位移、时间关系曲线可知，下位移的Q-s曲线图、S-lgt曲线呈平直型，上段桩向上U-δ曲线呈缓变型、δ-lgt曲线呈平直型。向上位移有明显增大的趋势，向下位移走势平稳，考虑到该试桩为工程桩且已达到设计加载要求，决定终止加载并开始卸载，取726KN最终加载值。试验过程中试桩向下最大位移量为2.38mm，向上最大位移为3.26mm最大移量为37.53mm。
4.2计算分析
依据该工程地质报告及实测数据特征，根据JT/T738-2009《基桩静载试验自平衡法》的规定，以63号桩为例，综合考虑荷载箱的上部桩土修正系数γ（于粘性土、粉土、碎石土取0.8；对于砂土取0.7；对于岩层取1.0）。计算其极限承载力计算方式，
63号桩:
Qu=+Qu下=2787+726≈3513kN
Qu：单桩竖向抗压极限承载力（kN）；，
Qu上：荷载箱上段桩的实测极限承载力（kN）；
Qu下：荷载箱下段桩的实测极限承载力（kN）；
W：荷载箱上段桩的自重；
?：上段桩侧表面岩土抗拔系数。
经上述实测数据及计算分析可知，该工程选取的63号桩的单限承载力分别为3513kN满足设计要求。
4.3后续处理
自平衡试验后桩基在荷载箱处断桩则是难以满足桩基完整性的又一关键课题。相关规范中采用低应变法、高应变法和声波透射法将桩身完整性分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ类;Ⅰ，Ⅱ类桩属于“合格”桩，Ⅲ，Ⅳ类桩属于“不合格”桩。对Ⅲ，Ⅳ类桩，工程上一般会采取措施进行处理，如Ⅳ类桩的处理包括补强、补桩、设计变更或由原设计单位复核是否可满足结构安全和使用功能要求，而对Ⅲ类桩，可能采用与Ⅳ类桩相同的处理方式，也可能采用其他更可靠的检测方法验证后再做决定;另外，采用低应变反射法得到Ⅲ类桩的判断结论后，可能还会附带检测结果，要求对该桩采用其他方法进行进一步验证的建议。可见相关规范对桩基础的桩身混凝土完整性高度重视，其重要性甚至超过桩身混凝土强度缺陷，这也是桩基在正常工作条件下对桩身完整性、整体性的基本要求。
根据勘探报告计算出荷载箱埋设在桩身下部，在实际使用过程中此处的桩身轴力为桩顶轴力的一半以下，相应对桩身强度要求会减少一半；荷载箱试验后张开位置仍有活塞相连，可以传递抗压荷载；同时，试验后对张开空隙位置进行压力灌浆一方面可以填充缝隙，对缸体形成保护层，提高耐久性，另一方面可以沿桩周上下渗透，提高该处承载力。故试验不会对工程桩的抗压能力产生影响。
4.结论
自平衡检测法作为一种新兴的检测手段，能够弥补传统检测方法的不足，应用前景十分广泛。通过对桩基承载力自平衡测试技术的原理、试验装置以及特点的分析，说明该测试技术具有技术经济先进性、可靠性、安全性以及可操作性，有利于促进省内桩基承载力检测技术的发展，采用该法测定的冲击成孔混凝土灌注桩单桩极限承载力，能够满足设计规范要求，这为进一步研究西南地区不同地质条件及桩基工况下自平衡法的适用性提供了实践参考。
参考文献
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[3]辛颖、延延、郭成军.自平衡试验在冲击成孔灌注桩中的应用［D］.山西建筑,2017.3
论文作者:宋莉,文智亮,代伟,龙江洪,杨宜,蒲成林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/5
标签：承载力论文; 荷载论文; 桩基论文; 位移论文; 工程论文; 极限论文; 加载论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;