摘要：本文通过对自我平衡法检测原理、所需设备、操作步骤，以及大直径桩基极限承载力的确定四个方面进行简要论述，并结合实际案例对自平衡法的应用进行简要分析，从而通过自平衡法对大直径桩基承载力进行确定，使建筑工程桩基础得到最大保障。
关键词：大直径桩基；承载力检测；自平衡法
大直径桩具有施工简单、较高承载力、成本造价低和适应强等优势，因此在工程实践中大直径施工得到广泛应用。因此，大直径桩基础的安全性、可靠性以及经济性得到最大的保障，就必须对一定数量的大直径桩基进行桩基静载荷试验，对大直径桩机的承载力进行确定。因此，通过自平衡法对大直径桩基承载力进行检测，可以有效保证桩基础符合建筑要求。
一、自平衡法检测原理
自平衡法是通过桩内预埋加载设备进行桩基承载特性检测的方法。自平衡法是在进行桩基承载力检测时，在混凝土浇筑作业前，将荷载箱和钢筋笼一起埋入所设计的装内位置，并将加压管和其他测试装置从桩体引入到地面而后灌注成桩。通过加压泵性荷载箱进行加压加载，从而在桩体内形成加载力，检测人员可以通过对加载力与参数之间存在的关系进行分析计算，在获得桩基承载力的同时，对桩基所在的土层的每层不同的桩侧阻、测阻系统、桩端承办等相关数据进行分析获得[1]。自平衡法检测具有占地面积小、安全性能高、操作简单、单桩检测承载力较大、检测成本可控等较为明显的优势。
二、自平衡法测试步骤和所需装置
（一）自平衡法所需装置
自平衡法需要采用荷载箱、加载泵、高压油管、百分表、测杆及基准梁等基本设备，对大直径桩基承载力进行检测。自平衡法作为核心设备的荷载箱，能够对大直径桩基施加荷载力。在进行大直径基桩承载力试验时，需要根据单桩试验所要求的承载力选择荷载箱的加载能力[2]。荷载箱的工作时通过加压油管沿着桩体，到达桩体并在地面进行加载，但是因为荷载箱是埋设在桩体内部，因此加载能力与常规静载法所使用千斤顶相比，只需一半的加载力即可。测杆是自平衡法的关键，其主要是承担着荷载箱向下和向上的位移，并将位移引伸到地面，对测杆上端位移进行测量后，可以知道荷载箱的位移值。检测人员可以对荷载箱的位移值进行记录，并根据位移距离、荷载能力等相关数据，明确大直径桩基的承载力。
（二）自平衡法的测试步骤
通过自平衡法对大直径基桩的承载力进行测验时，可以通过以下几步进行计算分析。第一，根据单桩承载力和桩尺寸，对荷载箱、测杆进行加工，并对其进行系统标定[3]。第二，根据桩型设计和地质资料对试桩施工图设计。第三，试桩施工过程中要严格按照试桩施工图纸完成施工。第四，在桩身强度达到设计要求的基础上，沙土的进入深度不宜小于10d，粉土的进入深度不宜小于15d，淤泥或者淤泥质土的进入深度不小于25d时即可进行自平衡实验。第五，在荷载力加载过程中，根据设计要求可以选取快速维持荷载法，以及慢速维持荷载法进行加载。第六，对荷载箱的每级荷载值和对应的桩体位移进行记录，并根据数值变化，对应绘制出变现桩体上半部的侧摩阻力Q1和桩体下半部分桩端阻力Q2，与桩体向上位移S1和向下位移S2之间的两种对应曲线图，分别为Q1-S1、Q2-S2，从而明确侧摩阻力与位移之间的线性关系。第七，通过自平衡法试验所得到的Q1-S1、Q2-S2两个曲线图，通过科学计算分析，从而得出桩顶荷载-位移曲线图Q-S。
三、大直径桩基极限承载力的确定
通过对Q-S曲线对大直径桩基的极限承载力数据进行分析，并根据Q1-S1及Q2-S2两个曲线对大直径桩基承载力极限数据进行确定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种分析确定方法符合现今我国桩静载试验的相关规定[4]。如果Q-S曲线呈现陡变形，就需要对曲线中陡变最明显的起始点所对应的荷载值进行确定，从而明确大直径桩基的极限承载力。如果Q-S呈现缓变形，则可以通过对位移距离的选取，求得对应的荷载值，从而确定大直径桩基的极限承载力标准值所在范围。大直径桩位移范围取值时，位移的范围应该在0.03-0.06桩直径内，而大直径桩承载力就是相对应的荷载值。
常规摩阻力方向是向上的，而自平衡法测出的上段桩的摩阻力与其方向相反。在使用传统方法进行加载过程中，测阻力会使周围土层的密度增加，而使用自平衡法进行加载过程中，上段桩的侧阻力会使土层密度变小，从而使桩体处于一种抗拔状态。通过自平衡法所测出的摩阻力小于常规摩阻力。因此，在对Q1-S1及Q2-S2曲线转化为Q-S曲线时，则需要考虑摩阻力变小这一因素的影响。现今所使用的Q-S曲线转换原则是，通过向上和向下位移相等的方法进行拟合[5]。在实际承载力测量过程中，上段和下段的位移差较大，相等上段位移和下段位移的对应荷载来判断承载力的方法无法实现，因此，在通过荷载相等原则进行拟合，所得出的曲线图是完整的具有实际意义，所以在实际工程中使用自平衡法对大直径桩基的承载力确定过程中，需要通过在上段和下段荷载的相同荷载值进行拟合，从而确定桩基的承载力，同时对于极限承载力数值的确定时，数值也偏于安全范围内可以使用。
四、自平衡法在实际工程中的应用
以某复合式公寓为例，公寓上部采用框架-剪力墙结构，桩基础施工采用人工挖孔灌注桩的方式进行施工。根据施工设计图纸的设计要求，需要采用静载实验对两根桩的承载力进行测验[6]。试桩一的直径为1米，桩长为12米，试桩二的直径为1.2米，桩长为12米。扩大头为2米，高度为1.5米。试桩一在桩端上部4米处放置直径为0.9米的荷载箱，试桩二在桩端扩大头上部放置直径1.1米荷载箱，从而将试桩分成上段和下段，上段桩和下段桩的摩阻力与端阻力之和相等，从而充分发挥桩侧阻力和端阻力。上下两段的荷载箱的加载力分为为5000和6000千牛顿，在试验采用慢速维持荷载法进行承载力的试验。通过试桩一和试桩二的试验数据结果，绘制出相应的Q1-S1曲线和Q2-S2曲线，并根据相应的Q-S曲线，如果将桩基的抗拔系数λ1为1，位移修正系数λ2为1。通过荷载值相同融合，得出试桩一的极限承载力标准值为10兆牛顿，位移为2.75毫米；试桩二的限承载力标准为12兆牛顿，位移为4.42毫米，通过自平衡法测得的桩基承载力符合施工要求。
结束语：
自平衡法作为桩基承载测试的新方法，其具有较高经济效益、施工简单便捷等优势，适用于大直径桩基、大吨位桩基以及其他无法实施堆载的项目工程。自平衡法与传统的静载实验方法相比，其具有时间短、费力小、经济成本低、精度较高等优势，因此，采用自平衡法对桩基承载力进行确定，使工程桩基础更加稳固。
参考文件：
[1] 黄芬，杨桦.自平衡法在十二里河梁式渡槽桩基检测中的应用[J].四川水力发电，2014，33（2）：21-23，35.
[2] 辛颖，李萍，岳峰等.桩基自平衡法平衡点位置试验研究[J].低温建筑技术，2015，37（4）：121-123.
[3] 魏亮，陈飞.自平衡法在大直径大吨位桩基检测中的应用[J].城市建设理论研究，2014（12）.
[4] 辛颖.桩基自平衡法平衡点位置试验研究[D].兰州理工大学，2015.
[5] 安江龙，杨卫东，贾益等.桩侧溶洞对大直径桩基础承载力特性的影响分析[J].城市建设理论研究（电子版），2015（20）：5600-5601.
[6] 曾琤.几种常见检测方法在地基基础工程检测中的应用[J].工程建设标准化，2014（12）：265-265.
论文作者:陈荣秋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/17
标签：承载力论文; 桩基论文; 荷载论文; 直径论文; 位移论文; 阻力论文; 加载论文; 《基层建设》2017年第17期论文;