刍议自平衡法在桥梁基桩承载力检测中的应用

王鹏 何静 张祥

桥梁工程，作为维系所处地区进行现代化经济建设可持续性的重要基础设施，其在控制施工建设质量的过程中，基桩承载力传统堆载法检测工作的开展效果易受所处场地环境等因素的影响。为优化此类问题，建议应采用自平衡法，来规避复杂工程建设环境的影响。但实际应用控制仍无法达到预期，工程建设者应从实践角度出发，即在明确试验检测原理的情况下，对自平衡法的应用规律进行清晰。如此，运用于桥梁工程基桩的各项承载力检测，就能以高可靠性状态作用于实践，进而保证工程投入使用的质量效果。

一、研究自平衡法在桥梁基桩承载力检测中应用的现实意义

当前阶段，桥梁建设行业的不断发展，使得越来越多的大直径与大吨位基础项目被运用于设计工程项目。为提高建设控制的稳定性，相关人员多采用自平衡法，即新兴的静载试验方式，来提高大型桥梁工程建设使用的安全可靠性。此试验方法，不仅具备省事、省力的特点，还不会被试验现场环境影响。然而，在实践运用过程中，桥梁基桩承载力的检验效果并不理想，这与工程建设者未充分掌握自平衡法试验检测原理和控制要点有关。

为此，桥梁工程建设者应对桥梁基桩承载力检验运用自平衡法过程需要注意的问题进行分析，以使高效试验检测技术能够以高稳定性状态作用于实践，进而大幅提升工程项目建设使用的质量效果。在此技术应用背景下，桥梁行业的未来发展将不会受到科学技术局限问题的影响。

二、自平衡法在桥梁基桩承载力检测中的应用要点

1.试验检测原理

作为一种特制的加载设备，自平衡法，其能够通过连接钢筋笼与荷载箱，并使其埋入桥梁基桩的指定位置，来确定单桩的极限承载力。此过程中，实验检验人员应利用高压油泵向荷载箱进行逐级加载充油，并结合位移棒对荷载箱加载作用下的上下段桩体位移进行观察，已确定上下段桥梁基桩的极限承载力。如此，就可确定单桩竖向的抗压极限。此外，自平衡法还可运用于确定桥梁基桩端阻与侧阻的单项极限值，进而为工程建设人员提供参考。自平衡法装置示意图如下：

荷载箱放置部位测试及P-S曲线示意图

2.应用控制要点

在计算桥梁基桩延长段桩身摩阻力与端阻力过程中，试验检测技术人员应按照工程地质勘察结构与桩位附近柱状图，来提高计算应用的准确性。在利用自平衡法进行基桩承载力检测前，还要对桩身完整性进行检测，以为后续的检测结果准确性提供保障。

在桩基检测之前，应结合设计情况与施工质量要求，来选择最具代表性的桩位。这里的代表性是指，基桩重要的结构受力部位与地质条件较差的桩位等。选择过程，应由监理部门与设计部门等，共同确认，以避免造成不必要的问题。

值得注意的是，自平衡静载试验法，作为当前评价桥梁基桩承载力最为可靠直观的方法，其也会因为仪表设备以及试验方法运用的差异，而降低精度与可靠性。经对实际不稳定性问题情况进行分析，发现试验检测误差高达10%。为改善这一现状，研究人员应以实际工程项目为例，通过精细化的控制，来使自平衡法的应用价值充分发挥出来。

三、自平衡法在桥梁基桩承载力检测中的应用实例分析

以该桥梁工程项目为例，其13-8#桩岩土参数表如下：

地基岩土参数建议值表

其设计标高的桩顶在自然地面以下约8.2m位置。单桩设计承载力极限值为250000kN。静载荷试验人员为避免采用堆载法受到场地限制，采用了自平衡法进行了承载力检测的试装。为使桥梁基桩的有效桩长达到47.4m，扩径后桩径为3200mm，通过反复确定采用了自平衡法+堆载+延长桩长方法，来提高试验检测方案运用的科学合理性。

在实际检测过程，因有效桩长为47.4m试桩的抗压承载力。向上延长试桩的桩长为8.2m在埋设桩顶过程中，应设置一个荷载箱，并为向下推力提供25000kN的条件。与此同时，还应将桩向上延长至地面，并将地面堆载控制在2000t。检测的第一步，需对桩身的完整性进行检测，而后再对荷载箱进行加压处理。当桩延伸至地面的桩身摩阻力、地面堆载以及自重，就可提供反力，来提高桩长部分抗压承载力检测的有效性。结合试验检测过程产生的数据信息，可绘制相关曲线进行判断。经对曲线图进行分析，发现试桩的抗压极限承载力在250000kN以上。

对于有效桩长试桩抗拔承载力的检验，因抗拔桩承载力检测具有一定破坏性，所以，荷载箱的选用需方法至22000kN，以将桩身与桩端包含进来。首先，在桩身与桩底各埋设一荷载箱，并为桩身荷载箱提供一个向上的推力8000kN。如此，桩底荷载箱就要向上提供一个14000kN的推力，并将桥梁工程试桩的有效桩长向下延伸至53.8m。这里的延长量参数，是结合地质勘察结果获得的，具有适用性与可靠性。自平衡法的试验检测，应先对桩身的完整性进行检测，并在对荷载箱施加力的情况下，完成检测。这里施加的力是指，上段桩的抗拔承载力。对于检测完成后的卸载工作，应在间隔20d的情况下，进行下荷载箱的加压处理。此过程，经为桩的延长段提供反力后，就可检测出下段桩长部分的抗拔承载力。值得注意的是，检测结果的获取，需要根据试验检测的曲线进行判断。最终桥梁基桩试桩的抗压承载力极限为18400kN以上。

由此可以看出，应用自平衡法静载试验进行桥梁单桩竖向抗压承载力检测后，使得桩基稳定性的控制工作开展更趋安全与经济性。检测完成后，还要采用使用的压浆措施进行处理，以为桥梁基桩的正常使用提供环境。经对本工程使用自平衡法进行桥梁基桩承载力检测后，与其他检测方法相比，具有省时特点。土体稳定或压浆达到设计强度即可测试，通常情况下，在15d（嵌岩桩），无需等到28d。这是因为，自平衡检测可同时对几根基桩进行承载力检测，大幅缩短了工作开展的时间。从经济角度来讲，越早完成检测，桥梁工程就可越早投入运营使用，进而创造经济价值。所以，桥梁工程基桩承载力检测人员应结合实际施工情况与设计要求，采用自平衡法，来提高工程建设的整体效率。

四、结语

综上所述，自平衡静载试验法，作为当前评价桥梁基桩承载力最为可靠直观的方法，其也会因为仪表设备以及试验方法运用的差异，而降低精度与可靠性。为使评价桥梁基桩承载力的可靠与直观效果充分发挥出来，工程建设者应结合设计情况与施工质量要求，来选择最具代表性的桩位。事实证明，只有这样，获得的桥梁基桩承载力检测数据结果准确性才能得到保证，进而反映出结构是否满足了桥梁工程项目的建设使用要求。