自平衡測樁法檢測單樁豎向抗壓承載力的應用

于清樺賈波曾強

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近年來隨著建筑工程的逐漸發展，樁基工程質量檢測行業也得到了快速提升，無論是在新方法的推廣，還是在新設備的更新迭代都有了顯著的變化。自平衡測樁法也是在這樣的大環境下開始推廣、普及的。隨著建筑基樁自平衡靜載試驗技術規程（JGJ/T403-2017）的頒布，自平衡測樁法也從局部地方可用，局部行業可用的狀況改變為普遍適用樁基承載力檢測重要手段。

1 單樁豎向抗壓承載力檢測的主要方法

單樁豎向抗壓承載力檢測是樁基檢測的重要手段之一，它可以直接論證設計院在設計圖紙中的相應參數在實際現場的地質條件、具體施工單位的施工下是否能達到設計預期，為設計院的設計提供準確依據；同時也可以在檢測階段驗證施工單位的施工質量是否滿足設計要求。

單樁豎向抗壓承載力檢測的方法主要有：

1.1 堆載反力法

通過混凝土配重堆重平臺或堆重物平臺提供反力，由多臺液壓千斤頂、電動油泵和油壓傳感器組成加載系統，由基準梁、位移傳感器及自動加荷記錄的基樁靜載測試儀等組成觀測系統。堆載法具體試驗設備見圖1所示。

圖1 單樁豎向抗壓靜載試驗平臺

1.2 錨樁反力法

由錨樁及錨樁反力梁組成反力系統，由千斤頂和電動油泵組成加載系統；由兩根基準梁、四只位移傳感器及連接件組成觀測系統。錨樁法具體試驗設備見圖2所示。

圖2 錨樁提供反力法靜載試驗

1.3 自平衡法測樁

在樁身平衡點位置安設荷載箱，由試驗樁本身組成反力系統（沿垂直方向加載，即可同時測得荷載箱上、下部各自承載力）；由環形加載箱、油泵等組成加載系統；由電子位移傳感器、基準鋼梁組成觀測系統，每樁6只，通過磁性表座固定在基準鋼梁上，2只用于量測樁身荷載箱處的向上位移，2只用于量測樁身荷載箱處的向下位移，2只用于量測樁頂向上位移。

2 自平衡法與常規方法的對比

2.1 經濟性

樁基承載力檢測的主要成本構成主要包括：檢測設備儀器的運輸成本、設備吊裝成本、人工成本、錨樁制作成本等。采用堆載法進行承載力檢測通常需要有上千噸混凝土配重運輸，大噸位吊車需要配合安裝，還需要大量工人現場配合吊車安裝配重塊；當采用錨樁法時通常需要增加施工四根錨樁這無疑在時間成本、和經濟成本上都給了建設單位增加了很多負擔。以1000t承載力為例，自平衡法檢測成本是堆載法檢測成本的約1/4，運輸距離增加差距還會相應加大；自平衡法檢測成本是是錨樁法檢測錨樁成本的不足1/5，在成本上自平衡測樁法的優勢比較明顯。

2.2 安全性

樁基承載力檢測的現場安全是重中之重，當采用堆載法檢測時現場混凝土配重塊的運輸和吊裝是巨大的安全隱患，并且安裝好后堆載高度達到幾米到十幾米不等，高空作業、吊裝大噸位堆重旁的讀數等都具有很大的不安全因素。當采用錨樁法時，除了吊裝風險外，由于焊接質量造成的不安全事故也有發生。因此自平衡法安全性顯然優于其他。

2.3 便捷性

自平衡法前期預埋后檢測工作進行時現場設備極少，操作簡便，便于安全文明施工。同時由于前期預埋的緣故，如果需要測定側摩阻力，樁端阻力時不用單獨增加步驟。

自平衡法測樁受場地局限性較小，即便是場地空間不足，堆載法和錨樁法無法施工時，自平衡法依然能正常施工，通?？鐦?，深基坑等特殊檢測環境中應用優勢明顯。

2.4 自平衡法測樁的劣勢

自平衡法檢測由于采用的環形加載箱是在成孔后下鋼筋籠時預埋進去，所以存在一定千斤頂失效風險。由于混凝土澆灌、地下復雜切不可見得各種因素及安裝的不規范，存在極低比率的無法正常試驗的概率，并且通常這種情況不能修復。

自平衡法檢測由于采用的環形加載箱試驗結束后，千斤頂部位需要二次注漿，試驗樁完整性的情況與一次澆筑從理論上分析還有不同。所以自平衡法檢測更適合于試驗階段。

當采用自平衡法進行工程樁檢測時，由于設備需要預埋，隨機抽檢的代表性不足。施工單位容易針對性的加強施工質量。

3 自平衡法在樁基檢測中的工程實例

某橋梁工程為跨越鐵路項目，由于場地的局限性，應業主要求采用自平衡法對其樁基進行承載能力檢測，該橋標準斷面：0.5m（護欄）+3m（人行道）+0.5m（隔離帶）+16m（機動車道）+0.5m（護欄），單幅寬度20.5m。上部結構為30m跨徑裝配式預應力混凝土小箱梁，三孔或四孔一聯，先簡支后連續結構，預制架設施工；下部結構為“群樁承臺基礎+墩柱+蓋梁”結構。樁基采用C30鉆孔灌注樁，全橋有樁基230根，直徑分為1.5m、1.2m。

根據鉆探及室內土工試驗結果，在勘探深度內地層自上而下依次由人工填土（Q4ml），第四系全新統沖洪積（Q4al+pl）黃土、中砂、粉質粘土，第四系上更新統沖洪積（Q3al+pl）粉質粘土、中砂及第四系中更新統沖洪積（Q2al+pl）粉質粘土、中砂構成。場地內未發現不良地質作用，也未發現地裂縫活動跡象。

全橋樁基100%采用超聲透射波法進行完整性檢測，同時對其中R12-3、L9-2及L14-4三根樁基采用自平衡法進行單樁承載力檢測。本次靜載試驗采用慢速維持荷載法，試驗分加載和卸載兩個步驟：加載分為十級每級加載過程維持 2h，分別按第 5min、15min、30min、45min、60min、以后每隔、30min測讀一次位移；卸載分為五級每級荷載維持1h，分別按第15min、30min、60min測讀位移量后，即可卸下一級荷載；卸載至零后，應測讀殘余位移，維持時間不得小于3h，測讀時間分別為第15min、30min，以后每隔30min測讀一次殘余位移量。該三根樁的設計特征值分別為：R12-3=5322（kN），L9-2=5300（kN），L14-5=9897（kN）。經檢測，樁R12-3抗壓承載力10931kN，對應的位移17.43mm；樁L9-2抗壓承載力10695kN，對應的位移13.12mm，L14-4抗壓承載力19800kN，對應的位移17.92mm。上述測試結果表明工程樁R12-3、L9-2及樁L14-5的抗壓承載能力及施工工藝滿足設計要求。