浅析桩基工程“自平衡检测技术”的应用

王晓

摘 要：自平衡检测技术作为一种新型的桩基承载力静载荷试验方法，具有省时、省力、综合检测成本低及适用范围广等诸多特点。本文阐述了桩基自平衡的基本工作原理、作业条件及技术控制要点，并与传统的堆载法和锚桩法进行了比较。

关键词：桩基工程;自平衡;检测技术;应用

桩基自平衡检测技术作为一种静载荷试验方法，最早源于1960年代以色列Afar  Vasela公司多年工程经验积累和桩基检测理论研究基础上的“通莫静载法”，随后在世界范围内得以逐步推广;1990年代后期因学术交流引进我国后，在东南大学土木工程学院理论研究的基础上开始逐渐应用于工程实践。2009年1月交通运输部颁布了行业标准JT/T738-2009;2017年2月住房和城乡建设部颁布行业标准JGJ/T403-2017，同年7月山西省颁布地方标准DBJ04/T345-2017。

1 工作原理

桩基自平衡静载检测技术，是利用桩体自身反力的平衡（平衡点上段桩身自重、桩侧阻力及桩顶配重之和与下段桩身側阻力及桩端阻力之和基本相等）实现对桩身的加载，以接近于竖向抗压（抗拔）桩的实际工作条件的试验方法。

其基本工作原理是桩身混凝土浇注前，将特制的加载装置——荷载箱和钢筋笼一起埋入桩内平衡点位置（具体位置根据试验的不同目的和条件而定），荷载箱的加压管以及所需的其他测试装置（位移杆及护管、应力计等）从桩体引到地面，然后灌注成桩。

休止龄期后，由加压泵在地面通过预先埋设的管路，对荷载箱逐级加压加载，使得荷载箱产生上、下两个方向的力;观测荷载箱上、下承压板向上、向下的位移，测试上、下段桩的极限承载力。通过试验数据绘制上、下段桩的荷载——位移曲线，从而得到试桩的极限承载力。

2 作业条件

2.1 《桩基检测方案》已审批。

2.2 桩头修整完毕，且预检测基桩周边场地已整理平整。

2.3 配套检测仪器设备已就位;检测所需的现场设备（吊车、电焊机、配电箱等）、工人、材料须全面到位，基准梁、基准桩、防风帐篷、电源等已按要求进行配备。

2.4 检测开始时间应同时满足下列规定：

混凝土强度达到设计强度的80%以上且不低于15Mpa或按该强度算得的桩身承载力大于荷载箱单向最大加载值的1.5倍;

土体的休止时间宜按当地工程经验及土性选定，如无当地经验则砂土不少于7d，粉土不少于10d，非饱和黏性土不少于15d，饱和黏性土不少于25d。对于泥浆护壁灌注桩，宜适当延长土体的休止时间。

3 技术要点

3.1 平衡点确定

桩基自平衡检测技术应用的关键是“平衡点”位置的选择，因此必须在熟悉图纸设计要求和地勘报告的基础上，运用自平衡法试桩理论计算确定平衡点位置。

3.1.1 根据设计图纸，确定试桩桩长、桩径及设计承载力极限值等相关参数。

3.1.2 根据本工程地勘资料分析桩体设计长度范围内各土层的摩阻力和该土层的桩身长度及桩端阻力。

按自平衡法试桩理论进行计算，确定平衡点（即荷载箱）位置。

3.2 检测设备

3.2.1 设备选用

荷载箱应按桩基类型、检测要求及桩基施工工艺正确选用。

连接于荷载箱油路的压力传感器或压力表精度均不应低于 0.5 级，量程不应小于60MPa，压力表、油泵、油管在最大加载时的压力不应超过额定工作压力的 80%。

位移传感器采用电子百分表，测量误差不得大于O.l%FS ，分辨率不得低于 O.Olmm 。荷载箱处的向上、向下位移应各自采用一组位移传感器，每组不应少于2个，且应对称布置。

3.2.2 设备安装

荷载箱平放于钢筋笼中心，其位移方向与桩身轴线夹角不应大于1°。

基准桩与受检桩之间的中心距离不应小于3倍的受检桩直径，且不应小于 2.0m;基准桩应打入地面以下足够的深度，不宜小于1. Om。基准梁的截面高度不宜小于其跨度的1/40，基准桩的线刚度不宜小于基准梁刚度的3倍。

3.3 现场试验

自平衡法静载荷试验采用慢速维持荷载法。

3.4 检测数据分析与整理

将自平衡法获得的向上、向下两条Q—s 曲线，根据位移协调原则，等效转换成传统桩顶加载静载试验的Q—s曲线，以确定桩顶沉降。

4 与传统桩基检测方法的对比分析

传统的桩基静载试验方法有堆载法和锚桩法，这两种方法的共同点是采用油压千斤顶在桩顶施加荷载。堆载法通过反力架上的堆重与之平衡;桩基检测过程中必须解决数百吨甚至数千吨的荷载来源、堆载及运输问题，极大地增加了检测时间和安全隐患。锚桩法通过反力架将反力传递给锚桩，与锚桩的抗拔力平衡;检测过程中需设置多根锚桩及反力钢梁，不仅所需费用昂贵、时间长，易受吨位和场地条件的限制，并且荷载安装时对中不易控制，试验开始阶段容易产生过冲;使用工程桩做锚桩时，又会对工程桩的承载力产生一定影响。

桩基静载荷检测试验中采用自平衡法具有几下几项明显优势：

4.1 省时：桩身混凝土强度达到设计强度的80%即可进行静载检测。如工期要求较紧，则可配置多套设备多桩同时检测，省去了大量的时间。

4.2 省力：因没有“堆载”，不需要笨重的反力架及数量较大堆载试块进出场运输，检测过程更加方便、安全、绿色环保。

4.3 综合检测成本低：检测桩完全按工程桩制作，不需到达地面，不需制作桩头。对有地下室的结构，与常规方法相比，缩短了检测桩长度，且检测后经压浆处理的检测桩仍可作工程桩使用。

4.4 适用范围广：自平衡检测技术装置简单、操作空间小，传统的堆载法或锚桩法无法操作的场地，如水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩、斜桩、嵌岩桩、抗拔桩等，自平衡法都可进行桩基检测。

5 结语

桩基自平衡检测技术作为我国桩基工程施工中引进的先进静载试验方法，由于其操作简单、省时、省力、综合检测成本低，且适用范围广等诸多优点，应在施工实践中积极推广应用。

参考文献：

[1]《建筑基桩自平衡静载试验技术规程》（JGJ/T403-2017）住房和城乡建设部

[2]《基桩自平衡静载试验技术标准》（DBJ04/T345-2017）  山西省住房和城乡建设厅