摘要：随着国民经济的高速发展，大直径的桩基础已在建筑领域、交通工程、道路桥梁等得到广泛应用，本文将以桥梁桩基作为对象，阐述静力载荷试验的另一种新的方法-自平衡法，简要介绍它的概述、一般规定、检测原理及平衡点选取。
关键词：自平衡法检测；桩基承载力；原理及平衡点选取
1自平衡法检测概述
桩基础的特点是稳定性好、变形小，是处理软弱地基的一种有效措施，桩基础施工质量关系到工程结构的质量，特别是大直径混凝土钻孔灌注桩的施工，要有极高的质量标准，才能保证桩基工程质量的安全性，基于这种情况，桩基础质量检测成为桩基工程质量检测控制的重要手段，目前常用的桩基检测方法有许多，例如：静力载荷试验、超声波检测、钻孔取芯法、低应变法检测等。
当前，建筑物向高、重、大方向发展，各种大直径、大吨位基桩应用越来越普遍，确定桩基础承载力最可靠的方法是传统静载试验。传统静载试验测试基桩承载力，成果直观、准确可靠，是其他检测方法的比较依据。然而在狭窄场地、基坑底及超大吨位桩等情况下，传统的静载试验受到场地和加载能力等因素的约束无法进行，以至于许多大吨位和特殊场地的桩基础承载力得不到可靠的数据。
而基桩自平衡静载试验与传统试桩法（堆载法和锚桩法）有不需要单独施工锚桩、装置较简单、不占用场地、试验费用省、试验后荷载箱处注浆可作为工程桩使用等诸多优点。
2一般规定
2.1自平衡静载试验的检测数量应满足设计要求，不应少于同一条件下桩基分项工程总桩数的1%，且不应少于3根；当总桩数小于50根时，检测数量不应少于两根。
2.2自平衡静载试验最大加载值应满足设计对单桩极限承载力的检测与评价要求。
2.3大直径灌注桩自平衡检测前，应先进行桩身声波透射法完整性检测，后进行承载力检测。
2.4工程桩承载力试验完毕后应在荷载箱位置处进行注浆处理。
2.5检测开始时间应符合下列规定：（1）混凝土强度达到设计强度的80%以上。（2）检测前土体的休止时间达到：砂土7天，粉土10天，非饱和黏性土15天，饱和黏性土25天。（3）当采用后注浆工艺时，注浆后休止时间不宜少于20d。
3自平衡法检测原理
3.1定义
该法是将一种特制的加载设备—荷载箱，与钢筋笼相接，埋入桩的指定位置，由高压油泵向荷载箱充油而加载。荷载箱上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力相平衡来维持加载。如图1所示。
图1
3.2测试设备
（1）加载设备：①试桩采用1个环形荷载箱，如图2所示，其加载值的率定曲线由计量部门标定。荷载箱的埋设位置根据现场地质资料确定。②高压油泵最大加压值为100MPa，加压精度为每小格0.4MPa，压力表由计量部门标定。（2）位移量测装置：电子位移传感器（图3所示）量程50mm（可调），每桩6只，通过磁性表座固定在基准钢梁上，2只用于量测桩身荷载箱处的向上位移，2只用于量测桩身荷载箱处的向下位移，2只用于量测桩顶向上位移。由计量部门标定。
3.3测试规程
（1）加卸载分级：每级荷载宜为最大加载值的1/10，其中，第一级加载量可取分级荷载的两倍；卸载应分级进行，每级卸载量宜取加载时分级荷载的2倍，且应逐级等量卸载。（2）加载量测：每级荷载施加后，应分别按第5、15、30、45、60min测读位移，以后每隔30min测读一次位移。（3）终止加载条件：当出现下列情况之一时,即可终止加荷。①某级荷载作用下,荷载箱上段或下段位移增量大于前一级荷载作用下位移增量的5倍，且位移总量超过40mm。②已达到设计要求的最大加载量。③某级荷载作用下，荷载箱上段或下段位移增量大于前一级荷载作用下位移增量的2倍，且经24小时尚未达到相对稳定的标准。④当荷载-位移曲线呈缓变型时，向上位移总量可加载至40-60mm；当桩端阻力尚未充分发挥时，可加载至总位移量超过80mm。
图2 图3
4自平衡法检测平衡点选取
4.1例，某桥梁工程桩基，采用钻孔灌注桩，桩身混凝土采用C30水下混凝土，以提高混凝土的密实性与流动度，总桩数共计20根，桩长24m，桩径1.20m，单桩承载能力设计值2400kN，桩顶标高118.343m，桩底标高94.343m。试验桩采用工程桩，桩基静载荷试验完成后，应对荷载箱部位进行注浆加强，确保该处桩身混凝土的强度，试验后试验桩作为工程桩使用。根据不同地质情况以及桥梁跨径，依据相关规范选取有代表性的2个桩基进行桩基荷载试验。现在我们以其中一组作为参考，简要的介绍一下平衡点选取方法。
根据建设单位提供详勘地质资料首先确定试桩地层分布情况，详见表1。
表1 地层分布情况表
4.1.1依据《公路桥涵地基基础设计规范》JTGD63-2007中钻（挖）孔灌注桩的承载力容许值计算公式
求出 -单桩轴向受压承载力容许值为3089.49kN﹥承载能力设计值2400kN。基桩上段桩桩身自重及极限桩侧摩阻力之和（用b表示）与下段桩极限桩侧摩阻力及极限桩端阻力之和（用a表示）基本相等的位置，同时a和b分别大于承载能力设计值2400kN。通常采用试算法，先假设荷载箱位于距桩底3.0m处计算b为2390.37kN，而此时a为3611.98kN，b﹤承载能力设计值2400kN，上段桩达不到加载要求，故此位置设置荷载箱不满足要求；再假设荷载箱位于距桩底2.0m处计算b为2584.78kN，而此时a为3374.62kN，此时a与b均满足﹥承载能力设计值2400kN，满足本次试验加载要求，如果还是不满足设计要求则再取一点反复试算结果直到满足要求为止。故本例最终荷载箱选择在距桩底2.0m处较为合适。最终加载值为2×2400kN。
5结论
综上所述在桥梁土建施工中的桩基础施工技术占有重要位置，如何控制桥梁桩基础的设计施工质量就显得尤为重要，而在传统试桩法（堆载法和锚桩法）由于种种原因无法应用的时候，我们成功的选择自平衡静载试验来弥补传统试桩法的不足。在应用自平衡法进行检测时首要的就是确定平衡点的位置，它同时也是整个过程的重中之重。做好桩基质量检测，为大直径桩基工程提供准确的试验数据、科学的试验结论，才能保证工程的正常安全使用。
参考文献
[1]《建筑基桩自平衡静载试验技术规程》JGJ/T403-2017
[2]《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007
论文作者:王伦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/12
标签：荷载论文; 桩基论文; 位移论文; 承载力论文; 加载论文; 平衡点论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第36期论文;