樁基自平衡法承載力檢測技術(shù)應用

付超

中鐵建大橋工程局集團第三工程有限公司 天津 300000

在工程施工過程中樁基基礎具有極為重要的作用，其承載力檢測對工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全具有重要意義。目前比較常用的樁基承載力靜載試驗方法：堆載法、錨樁法等，都存在一些局限性。一種新型樁基承載力檢測方法：自平衡法，因其方便實施，適用范圍廣泛，省時省力，測試結(jié)果值得信賴，費用低等優(yōu)點，越來越得到工程施工的廣泛應用。

1 自平衡法靜載試驗

1.1 自平衡技術(shù)的原理

樁基承載力自平衡法，是在樁體內(nèi)和鋼筋籠一起預先埋設加載裝置——荷載箱，把荷載箱的加壓管和其它相關設備引到地面，然后灌注成樁。到達休止齡期后，通過壓力泵對荷載箱施加壓力，使得荷載箱形成兩個分別向上、向下方向的力，從而得到樁基上部和下部的響應數(shù)據(jù)。然后對加載壓力和位移、應力等數(shù)據(jù)之間的關系進行分析與計算，從而得到樁基承載力、樁端承載力、側(cè)摩阻力等一系列數(shù)據(jù)。

1.2 自平衡技術(shù)的優(yōu)點

樁基自平衡法承載力檢測和傳統(tǒng)的靜載承載力檢測方法相比，具有幾下幾個特點：

①省時：一般20天左右能夠檢測。②省力：無繁重的反力架，也不需要“堆載”。③成本低：有地下室的結(jié)構(gòu)，檢測樁不需到達地面，制作樁頭。④在地鐵臨時立柱樁、抗拔樁、水體上樁基、基坑底部樁基及受場地限制的樁基等，傳統(tǒng)方法難以做到的情況下[2]，該法更顯示其優(yōu)勢。

1.3 試驗的主要設備與儀器

①加載設備：荷載箱。②位移量測裝置：百分表。③數(shù)據(jù)采集儀：數(shù)據(jù)自動采集儀。

2 試驗的工作內(nèi)容

2.1 試樁資料收集與荷載箱埋設位置確定

①收集相應地勘資料，試樁參數(shù)，試驗要求。②根據(jù)地質(zhì)勘察資料及樁參數(shù)確定荷載箱預埋位置。

2.2 荷載箱的現(xiàn)場安裝

荷載箱是整個試驗的核心，須根據(jù)荷載箱的具體結(jié)構(gòu)進行規(guī)范化地安裝。荷載箱安裝步驟為：荷載箱及相關附件運抵現(xiàn)場--荷載箱預澆注混凝土-荷載箱與鋼筋籠焊接-油管及位移檢測管線布置-下鋼筋籠-樁頭管線保護。荷載箱與鋼筋籠焊接為荷載箱安裝的重點，包含：荷載箱、導流體、上下鋼筋籠、導向喇叭筋、L型鋼筋等。

2.3 檢測前的準備工作

現(xiàn)場前期準備工作包括：①達到休止期，混凝土強度達到設計值的80%，并已經(jīng)通過樁身的完整性檢測。②平整場地，搭設帳篷，處理樁頭。③檢測所需的儀器設備、工人、材料須全面到位。

2.4 現(xiàn)場檢測

現(xiàn)場檢測期間，加載的過程和加載時間要和規(guī)范保持一致。測試用的儀器設備要在校準或標定的有效周期內(nèi)，并于測試前檢查、調(diào)試設備儀器。

2.4.1 加、卸載分級

試驗采用慢速維持荷載法。加載分10級等量加載，第1級可取每級加載值的2倍，每級荷載為預估加載值的1/10。卸載應分5級等量卸載，每級為預估加載值的1/5[1]。

2.4.2 試驗（檢測）數(shù)據(jù)的觀測

每一級加載和卸載之后要根據(jù)規(guī)范的時間間隔讀取樁基位移s，確定樁基穩(wěn)定時間。停止加載和相應的加載極限值的確定如下：

（1）在樁基加載到某一級荷載時：①樁基產(chǎn)生的總位移s＞40mm，并且樁基的上部或下部產(chǎn)生的位移增加量Δs超過上一級的5倍；②樁基24h后連續(xù)兩次，每小時產(chǎn)生的位移增加量Δs≤0.1mm，并且樁基上部或下部產(chǎn)生的位移增加量Δs超過上一級的2倍，這兩種情況下取該級加載的上一級為加載極限值。

（2）如果加載到了樁基的設計荷載并且樁基的上部或下部連續(xù)兩次，每小時產(chǎn)生的位移增加量Δs≤0.1mm；或者加載到了荷載箱的破壞荷載；或者荷載箱上、下部產(chǎn)生的位移s到了極限，那么取該級加載為加載極限值。

（3）在測得的Q-S曲線為緩變型的情況下，樁基向上產(chǎn)生的總位移s可為4～6cm；向下產(chǎn)生的總位移s可為6～8cm；在樁端阻力沒有充分發(fā)揮作用時，總位移s可＞8cm，取總位移s=0.05D（D：樁徑）對應的荷載為極限加載值。

3 測試數(shù)據(jù)的整理、分析

3.1 等效轉(zhuǎn)換方法

根據(jù)樁基實際測得的向下（Q下-S下）、向上（Q上-S上）兩條曲線，按照規(guī)范，根據(jù)等效轉(zhuǎn)換方法，按照位移協(xié)調(diào)原則，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｓ玫腝-S曲線，以確定樁的極限承載力。

3.2 樁基承載力極限值的確定

根據(jù)規(guī)范確定單樁抗壓豎向承載力極限值，其公式為：

單樁抗拔豎向承載力極限值公式為：

式中：γ1（γ2）：樁的抗壓（抗拔）摩阻力轉(zhuǎn)換系數(shù)[2]。

3.3 樁基承載力特征值

樁基承載力特征值一般為樁基承載力極限值的50%。

4 結(jié)語

樁基自平衡法承載力檢測雖然有很多優(yōu)點，但也存在一些缺點，我將本項目中出現(xiàn)的一些問題總結(jié)如下：

①荷載箱以及附屬設備安裝繁瑣，鋼筋焊接要求嚴格，任務量大，需專業(yè)人員現(xiàn)場指導。②鋼筋籠下放時間增長，可能會造成縮頸等不良影響。③荷載箱體積相對于鋼筋籠直徑占比較大，混凝土澆筑過程中易造成浮籠，故荷載箱下部混凝土坍落度要盡可能大一些[3]。④基樁內(nèi)存在壓力元件、位移桿的保護管、油管等設備，可能對樁基完整性造成影響。⑤加壓油管在開挖過程中容易遭到破壞，需要專業(yè)設備接管。⑥該檢測方法屬于破壞性試驗，試驗完成需要進行注漿補強處理。⑦檢測時，風雨、氣溫等因素容易影響到檢測結(jié)果，需要搭設帳篷防護，保證干擾不到儀器設備[3]。⑧自平衡法無法對樁身有缺陷的樁進行承載力檢測。

樁基承載力檢測的各種方法各有優(yōu)、缺點，我們在實際施工中要根據(jù)工程需要和現(xiàn)場施工條件，擇優(yōu)選取合適的檢測方法，不能一味地采用新工藝新方法。