新一代自平衡荷載箱的比選

葉 旺 梁 瀟

（重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074）

新一代自平衡荷載箱的比選

葉 旺 梁 瀟

（重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074）

通過對比國內外現有自平衡荷載箱的方法，對這三種方案的利弊加以比選分析，希望能夠給予同行一些新的思路，以便于設計出更加實用快捷的荷載箱裝置。

自平衡荷載箱；方案；比選；裝置

引言

基樁自平衡法具有許多優點：(a)裝置簡單，不受場地條件和加載噸位的限制、不需運入數百噸或數千噸物料，不需構筑笨重的反力架；試驗省時、省力、安全、無污染；(b)可分別直接測得樁側阻力與端阻力；(c)試驗后利用位移桿護套管對荷載箱處進行壓力灌漿，試樁仍可作為工程樁使用；(d)與傳統方法相比，試驗綜合費用低。噸位越大，場地條件越復雜，效果越明顯。國內外的應用實踐表明,Osterberg試樁法適合于大噸位承載力及水下、山上、坡地、狹窄場地、深基坑內等困難條件下應用的試樁方法。它在我國將具有巨大的應用前景。

1.1 國內外部分現有主流方案的特點

1.LOADTEST公司的O-Cell系列

O-Cell系列荷載箱是 LOADTEST公司采用 Jori O.Osterberg博士的發明的Osterberg Cell 技術開發出的關于樁基承載力測試的主打產品，O-Cell 是液壓驅動的荷載設備，類似于千斤頂，裝置于樁內，可提供雙方向壓力。上方用來測試側摩阻力，而下方用來測試端承力，可以分別獨立測量出樁側摩阻力和端承力。該系列荷載箱具有高試驗荷載加載能力，高準確度的特點，其技術居于國際領先水平。

2.杭州歐感科技有限公司自平衡試樁設備系列

杭州歐感公司自平衡荷載箱種類較多，包括組合式荷載箱、環形全液壓截面荷載箱、圓形全液壓截面荷載箱和單體式荷載箱等系列。該公司通過在加壓體的表面預澆注高強度混凝土和在荷載箱體下部（大直徑樁的情況下，也在上部）安置錐形導流體來作為荷載箱的導流結構。對于位移測量，歐感公司將上下段樁的位移測量點安置在距離荷載箱上下各約30到50厘米的位置，并且同截面多點測量，使用免接頭位移管及位移絲來精確測量位移。

3.北京智機科技有限公司囊式荷載箱系列

囊式荷載箱系列是北京智機科技有限公司主打的關于樁基承載力測試的特色產品。囊式荷載箱依靠內部壓力腔密封囊保證其密封性能，外部缸體保證承壓強度。囊式荷載箱主要由缸筒、活塞筒、活塞體和壓力腔四部分構成，其特質類似于籃球的構造，內膽保證密封性，外皮保證承載強度。囊式千斤頂可以作為荷載箱的壓力單元使用。以囊式壓力單元為基本力學元件，將幾個囊式壓力單元拼裝成一個整體，組裝制作成荷載箱，稱為“囊式荷載箱”。囊式荷載箱采用嵌入式加載方式，以杜絕大段空樁的現象，由壓力單元分離組裝以避免沉渣堆積，且能自主拼裝，能適應多種測試情況。

1.2 新一代自平衡荷載箱的方案

(1) 框架式方案

直徑為60cm的荷載箱內環開口面積較小（內徑30cm），鉆孔灌注樁的注漿管很難直接通過荷載箱內環開孔，致使混凝土澆筑過程中底部泥漿不能有效翻漿，造成荷載箱底部很容易出現泥漿和沉渣，為此可以將荷載箱原來上下底板換為桁架桿，過漿面積大大增加，有利于混凝土翻漿，從而解決了沉渣和浮漿問題。

（2）穿透式方案

樁底安裝荷載箱后，其底部沉渣和泥漿將很難清除干凈，且由于沉渣和泥漿的存在使得荷載箱底部很難平整，荷載箱底部鋼板的受力也將很不均勻，荷載箱也將出現不均勻的底板位移，由此導致下板位移可能會出現失真現象，甚至出現負位移。鑒于此穿透方案可以分為以下兩種方案：

穿透式方案 a代表矮鋼筋混凝土柱一端接在荷載箱千斤頂位置的正下方，一端接在小鋼板上，由于鋼筋混凝土柱較矮（長為10cm）,所以鋼筋混凝土柱穿過浮漿，直接支撐在沉渣上。此方法可以較好地解決浮漿問題。

穿透式方案b中鋼筋混凝土柱較長（100cm），此時混凝土柱可以穿過浮漿和沉渣直接支撐在基巖上，解決了浮漿和沉渣問題

（3）喇叭式方案

荷載箱的存在使得混凝土的灌注和翻漿受阻，荷載箱底部沉渣和浮漿嚴重，提高泥漿翻漿效率是解除沉渣和浮漿問題的根本解決方案。鑒于此，設計了喇叭口方案，此方案由上喇叭鋼筋籠和下喇叭組成。由于混凝土澆注過程中，泥漿和水充斥了上下喇叭，在澆注第一盤混凝土時，混凝土的壓力將管中水高速壓出，高速水流將底部泥漿沖起后通過下喇叭外側的導流作用更好地實現泥漿的翻漿，此時下喇叭口起到疏導泥漿的作用。此方法很好地解決了沉渣和浮漿的問題。

1.3 方案比選

通過以上分析不難看出三種方案的優劣：

（1）穿透式方案僅是在傳統方案上增加幾個支柱，沒有改變原有荷載箱的主體結構，相對容易實現；但是穿透式是在沉渣和浮漿形成之后再采取的補救措施，設計理念相對于框架方案和喇叭方案比較“被動”，這也將影響其效果。

（2）框架式方案能從根源上提高荷載箱的翻漿效率，較為積極地解決沉渣和浮漿問題，但裝置由于沒有整體式的上下底板，在荷載加壓時混凝土斷裂面可能不整齊，可能會導致輸油管路受損，這就對輸油管路的保護提出了更高的要求，會為荷載箱系統的升級帶來一系列問題。

（3）喇叭式方案則結合了穿透式方案和框架方案各自的有點，摒棄了其缺點，一方面保留原有荷載箱構造，另一方面通過上下喇叭的導流作用，提高了泥漿翻漿效率，試圖從根本上剪滅荷載箱造成的沉渣和浮漿問題，最終解決由此帶來的負位移問題。

結論

本文通過對主流自平衡荷載箱的調研，對新一代自平衡荷載箱的方案并進行比選，分析了不同方案的利弊，希望本文有助于推動荷載箱的發展，解決樁基檢測問題。

[1]Osterberg JO.A new device for load testing driven Piles[J].Foundstion Driing Magzine,USA August1984,177-180.

[2]OsterbergJ O.The Osterberg Load Test Method for Drilled ShaftsAnd Driven pilese-The First Ten Years[R].Colorado,1998.

[4]史佩棟,黃勒,樁的靜載荷試臉新技術[C],樁基工程技術,北京:中國建材工業出版社,1996,400-409.

[6]史佩棟.中國大陸研究應用 Osterberg試樁技術十年練述(l995-2004)[C].海峽兩岸地工技術/巖土工程交流研討會論文集(大陸卷),臺北,2004:318-331.

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