自平衡測試法在橋梁樁基中的應用分析

周宇

廣西八桂工程監(jiān)理咨詢有限公司 廣西南寧 530031

摘要：自平衡試樁法是接近于豎向抗壓（拔）樁的實際工作條件的試驗方法。自平衡測試樁基承載力是基礎工程技術的進步，它不受場地的制約，特別是在橋梁樁基檢測和水上試樁中較好地解決了傳統(tǒng)法試驗困難的問題，節(jié)省了國家的人力、財力和物力，具有建設節(jié)約型社會的意義。

關鍵詞：自平衡測試法；橋梁樁基；應用

引言

隨著承載力的不斷提高，采用傳統(tǒng)的樁基承載力測試方法在成本、工程量、時間上的耗費也越來越高。和其他方法相比，自平衡測試方法的優(yōu)點是節(jié)省時間、節(jié)約經(jīng)費，不受試樁場地、噸位的限制，可分別測出樁的樁周摩阻力和端阻力與上下位移間的關系曲線，便于分別考慮這兩種承載力，明確兩種承載力的發(fā)展過程，這對于樁基礎的設計是十分重要的。

1自平衡試驗法概述

自平衡測試法是利用試樁自身反力平衡的原理，在樁端附近或樁身截面處預先埋設單層（或多層）荷載箱，加載時荷載箱以下將產(chǎn)生端阻和側阻以抵抗向下的位移，同時荷載箱以上將產(chǎn)生向下的側阻和混凝土樁身自重以抵抗向上的位移，上、下樁段反力大小相等，方向相反，從而達到試樁自身反力平衡加載的目的。該方法適用范圍廣、成本低、周期短，可測試注漿前后承載能力變化。

作為試驗樁，自平衡試驗理論是成立的，采用簡化轉化法可以簡便地測出單樁承載力，采用精確轉換法可以測出樁身軸力、樁側摩阻力、樁端阻力、樁身承載力，對于超長樁還可以埋設多個荷載箱分段測試。自平衡試驗法在國內試樁已超過3000根，其與普通堆載或錨樁提供反力的靜載試驗進行的大量對比表明，兩者吻合較好[1]。

目前現(xiàn)有技術條件下大噸位樁基自平衡試驗具有如下優(yōu)點：裝置簡單，不占用場地，不需要運入成百上千噸堆載物資，不需要笨重的反力架，可同時進行多根樁測試；可清楚地分出側阻力和端阻力、各自的荷載-位移曲線；試驗方便，費用較低，省時間；在試驗條件達到基本要求、組合千斤頂和油表率定合格的條件下，與其他靜載試驗方法相比，目前自平衡試驗是比較行之有效的方法，值得推廣。且超長樁、大噸位樁基靜載試驗因實現(xiàn)難度大、成本極高，大噸位超長樁基采用自平衡試驗更具優(yōu)越性。

2自平衡測試法在橋梁樁基中的應用

針對非工程樁而言，自平衡試驗結束后不會應用于實際工程，并不值得擔心。如果選擇工程樁作為試驗樁，試驗結束后該樁還需要正常使用、正常受力，就是諸如平衡點問題、斷樁問題、大噸位組合千斤頂問題等等爭議和質疑特別值得注意的問題。

2.1自平衡試驗平衡點問題

迄今為止，自平衡于試驗平衡點的選擇仍然是不確定的，不具有唯一性，大多根據(jù)已有經(jīng)驗自主確定，易導致樁基豎向承載力測試不準確。自平衡試驗因平衡點選擇不當，有可能出現(xiàn)真正平衡點的那一段（上段或下段）樁首先達到位移過大等停止加載的條件而終止試驗，可能導致測試樁基豎向承載力比實際承載力偏小，而此時真正平衡點的另一段（下段或上段）可能遠沒有達到極限承載力。

關于平衡點的定義，《樁基靜載試驗 自平衡法》（JT/T 738—2009）給出如下解釋：平衡點為基樁上段樁身自重及樁側極限摩阻力之和與下段樁側極限摩阻力及極限樁端阻力之和基本相等的位置?！稑痘o載試驗 自平衡法》（JT/T 738—2009）中規(guī)定荷載箱的埋設位置為：當極限樁端阻力小于極限樁側摩阻力時，荷載箱置于平衡點處，使上、下段樁的極限承載力基本相等，以維持加載。當極限樁端阻力大于極限樁側摩阻力時，荷載箱置于樁端，根據(jù)樁的長徑比、地質情況采取以下措施：樁頂提供一定量的配重；用小直徑樁模擬，先測出極限樁端承載力，再根據(jù)實際尺寸換算總的端阻力值?！稑痘o載試驗 自平衡法》（JT/T 738—2009）用“基本相等”顯得底氣不足，且對平衡點的解釋和荷載箱的埋設位置的描述前后并不相符。即使理論上認可“基本28相等”，但試驗之前焊接鋼筋籠埋設荷載箱時，在地面上怎么大致判斷基樁上段樁樁身自重及樁側極限摩阻力之和與下段樁側極限摩阻力及極限樁端阻力之和基本相等呢？ 在理想狀態(tài)的均質土時或可行，但在復雜土層時很難做到“基本相等”。

2.2自平衡試驗后樁基在荷載箱處斷樁問題

相關規(guī)范中采用低應變法、高應變法和聲波透射法將樁身完整性分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ類；Ⅰ，Ⅱ類樁屬于“合格”樁，Ⅲ，Ⅳ類樁屬于“不合格”樁。對Ⅲ，Ⅳ類樁，工程上一般會采取措施進行處理，如Ⅳ類樁的處理包括補強、補樁、設計變更或由原設計單位復核是否可滿足結構安全和使用功能要求，而對Ⅲ類樁，可能采用與Ⅳ類樁相同的處理方式，也可能采用其他更可靠的檢測方法驗證后再做決定；另外，采用低應變反射法得到Ⅲ類樁的判斷結論后，可能還會附帶檢測結果，要求對該樁采用其他方法進行進一步驗證的建議?？梢娤嚓P規(guī)范對樁基礎的樁身混凝土完整性高度重視，其重要性甚至超過樁身混凝土強度缺陷，這也是樁基在正常工作條件下對樁身完整性、整體性的基本要求。

而自平衡試驗前需要截斷鋼筋籠，試驗后在荷載箱處混凝土必然被千斤頂拉斷。若在工程樁中采用自平衡試驗，試驗結束后在荷載箱位置形成絕對斷樁，樁基在正常工作受力后存在的斷樁、自平衡試驗千斤頂回縮等不確定因素勢必會影響樁基的受力、耐久性、完整性等，這種人為斷樁也與相關規(guī)范的要求相互矛盾?！稑痘o載試驗 自平衡法》（JT/T 738—2009）認為：若在工程樁上進行試驗，試驗完成后應在荷載箱處進行高壓注漿，以確?；鶚栋踩Ｔ诂F(xiàn)有技術條件下，地下深孔注漿技術及其效果難以達到基樁混凝土本身的強度和完整性標準，雖然不計成本進行基樁后注漿能夠對斷樁有一定的彌補，但是補強效果十分有限，更嚴重的是荷載箱處被切斷的鋼筋是無法自行連接和彌補的。

2.3大噸位組合千斤頂?shù)目煽慷葐栴}

千斤頂和油表配套需要進行配套標定，一般來說千斤頂張力和油表讀數(shù)之間為成直線的線性關系。按照配套率定的曲線，可以從油表讀數(shù)判定千斤頂張力，配套的千斤頂和油表應一一對應，即“一頂一表制”。目前工程上使用的千斤頂沒有能夠達到幾千噸的，限于千斤頂最大量程的額定，往往由多個普通千斤頂組合成一個組合千斤頂，這就引出大噸位組合千斤頂和油表的率定問題，即“多頂一表制”。若不對該問題進行規(guī)范和解決，盡管進行了許多試驗，結果在很大程度上還是不確切的。《基樁自平衡法靜載試驗用荷載箱》（JT/T 875—2013）對荷載箱的結構形式、規(guī)格、型號、技術要求、試驗方法等等方面進行了進一步完善，但對組合千斤頂?shù)亩囗斠槐砣绾谓M合、組合后如何標定、標定的線性關系、組合千斤頂額定荷載的使用界限等關鍵問題都沒有明確。在《基樁靜載試驗 自平衡法》（JT/T 738—2009）和《基樁自平衡法靜載試驗用荷載箱》（JT/T 875—2013）的基礎上，建議相關部門盡快增加多頂一表的配套率定及其率定的原始設備規(guī)格、組合千斤頂?shù)念~定荷載的使用界限等內容，以便組合千斤頂和相應油表能夠進行準確率定，確保自平衡試驗所檢測的基樁極限承載力可靠、可信。

3結語

綜上所述，在現(xiàn)有技術情況下，若選擇大噸位及超長樁基作為試驗樁，傳統(tǒng)堆載和錨樁提供反力的靜載試驗難以測定樁基的豎向承載力，而在可靠的試驗條件下，理論和實踐均表明自平衡試驗具有優(yōu)越性，值得推廣。但若選擇工程樁作為試驗樁，目前因自平衡試驗存在平衡點位置問題、斷樁問題、組合千斤頂問題等仍沒有從理論上和實踐上得到完善，工程樁靜載試驗要慎用或不用自平衡試驗，應選擇其他穩(wěn)定可靠的方法。

參考文獻：

[1]建筑樁基技術規(guī)范 JCJ94-95[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.

[2]舒翔，黃雨.基樁有效樁長的確定方法[J].工業(yè)建筑 2001，31（1）