自平衡法在客专站房工程基桩施工中的应用

任育珍，张青山，渠建伟，徐小平

（中铁西南科学研究院有限公司，四川 成都 611731）

0 引言

在国内，东南大学土木工程学院龚维明教授带领的团队最早运用自平衡法。该方法的试验装置相对简单，无需占用大面积场地，也无需堆载或反力架，试桩现场的准备工作省时省力，适合水中试桩或者试验场地受限试桩，对地勘资料准确性有较高要求。受某客运专线房建工程指挥部第一项目部委托，对该项目部站房A钻孔灌注桩进行了自平衡法试验，试验过程和结果分析如下。

1 试验过程

1.1 试验原理

自平衡试桩法是一种接近竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法。其主要装置是一种特制的荷载箱，它与钢筋笼连接且安置于桩身的平衡点。平衡点位于基桩桩身某一位置，其上段桩身自重及桩侧极限摩阻力之和与下段桩桩侧极限摩阻力及极限桩端力之和基本相等。试验时，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桩端极限阻力相平衡来维持加载，从而获得桩的承载力。

1.2 荷载箱埋设位置确定

依据地勘资料和试桩参数，计算出各试桩荷载箱的埋设位置，其上段桩身自重及桩侧极限摩阻力之和与下段桩桩侧极限摩阻力及极限桩端力之和基本相等，荷载箱埋放位置见表1。

表1 荷载箱埋设位置

1.3 试桩承载力确定

桩顶等效荷载由公式（1）确定：

与等效桩顶荷载P对应的桩顶位移s为：

2 试验依据及方案

依据《基桩静载试验自平衡法》（JT/T 738—2009）、《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025—2004）、《铁路工程基桩检测技术规程》（TB 10218—2008）等检测技术规范，结合某客运专线站房工程地勘资料，首先确定荷载箱埋设位置。因试桩直径为Φ750mm，为防止混凝土灌注过程中荷载箱截面处不能顺利通过影响成桩质量，对荷载箱内径进行处理，减小混凝土通过荷载箱截面时受到的阻力。由于试桩穿越湿陷性黄土地层，试桩成桩后对其直径6m范围内桩周土进行了浸水处理。按规范对荷载箱进行安装，到试桩龄期即可进行数据观测。

A站房1#试桩加载分级（kN）为：

卸载分级（kN）为：

卸载分级进行，每级卸载量为2个加载级的荷载值。

3 试验结果

A站房1～3#试桩自平衡法载荷试验Q—S实测曲线如图1所示，自平衡Q—S等效转换曲线如图2所示。

图1 站房A试桩自平衡实测Q—S曲线图

图2 站房A自平衡法静载试验等效Q—S曲线图

根据Q-s曲线和沉降明细表，所测3根桩的Q-s曲线均为缓变型曲线，且双向总位移量均小于40mm。根据规范，取各方向最大加载值为其相应的极限荷载值。根据式（1），可算得每根桩单桩竖向抗压承载力极限值，见表2。

表2 自平衡法试验结果汇总

根据试验结果中各试桩位移随加载值的变化可看出，站房A所试验的1#、2#、3#试桩上位移为线性增长趋势，下位移为缓变型曲线，加载至试验最大值时未出现陡降，荷载箱埋设位置合理准确，试验较为理想。

4 结语

对某客专站房进行的多根竖向试桩中，试验达到预期效果。自平衡法的选择和应用，既为施工方节省了传统静载方法堆卸载过程产生的运输、机械、堆载物等费用，又无需占用施工方的有效施工场地，也未影响其他施工工序，同时对多根试桩同时进行试验，为施工方节省了时间，有效地保证了节点工期的实现，集安全、经济、高效为一体。

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