自平衡試樁技術及相關問題探討

林 雯

（廈門合誠工程檢測有限公司， 福建 廈門 361000）

1 基樁自平衡測試技術

1.1 基樁自平衡測試技術簡介

目前，我國確定基樁承載力的主要方法是使用靜力載荷試驗進行確定，該方法是我國確定基樁承載力的標準，是用該方法明確的基樁承載力參數更加完整且可靠，不僅可以減少甚至避免工程中存在的潛在不安全因素，同時還可以累積經驗，進而使其他試樁方法得到發展，但該方法的缺點是成本高、工程量大和工期長等。基樁自平衡測樁法是另一種極為常用的測試技術，其主要裝置為荷載箱，該裝置經過特殊設計，具有加載的作用，分為油缸、底蓋、頂蓋與活塞四個部分，與樁外徑相比，底蓋與頂蓋的外徑略小，通常不超過 200毫米，且在兩者的上方會安置位移桿。在荷載箱上焊接鋼筋籠，使之形成一體后放進樁體，進行混凝土澆搗即可形成樁。

在進行基樁自平衡試驗進行后，使用油泵進行加壓，隨著壓力的進一步增大，荷載箱產生的荷載沿著樁身軸向往上、往下傳遞，促使樁側阻力及樁端阻力的發揮。以基樁發生受荷為條件，若基樁的裝神沒有出現破損、混凝土沒有出現離析或斷裂的情況，那么混凝土會受到各級荷載的作用，進而產生應變量，其與鋼筋所產生的應變量一致，因此對事先在樁內置入的鋼筋應變計進行測量就可以測量出各個鋼筋應變計在不同等級荷載的作用下其應變與應力之間的關系，進而推導出樁截面的應變與應力關系，進而可以求出樁截面的應變量。進一步推導，即可計算出樁截面在不同等級載荷的作用下其樁身的軸力，同時還可以計算出深度與載荷發生變化時，軸力與摩擦力的傳遞規律。

樁基自平衡試驗法的特點使其可以滿足具有特殊性的設計要求，如測量樁身、上段與下段的極限側阻力，可以利用雙荷載箱進行測試。該測試技術使用了兩個荷載箱，將其中一個防止在樁的下部，另一個則放在樁身額位置，如此便可以測量出樁身、上段與下段的極限側阻力。采用雙荷載箱也可以進行后壓樁測試。下荷載箱可擺在樁端（或附近）。在壓漿操作進行前，對兩個荷載箱進行測試，計算出樁身的承載力與樁端的承載力，然后對樁端進行高壓注漿操作，最后對兩個荷載箱進行測試，如此便可以計算出壓漿對樁端造成的阻力與對樁身承載力的提高嘴用。雙荷載箱布置給施工帶來不便，但只要在上荷載箱預留孔位，使得下荷載箱位移棒能垂直通過，一般均能夠成功。

1.2 基樁自平衡測試技術所具有的優點

基樁自平衡測樁法的適用范圍廣，不僅可以對淤泥質土、沙土、黃圖、動圖、粘性土等多種特殊土質中的管樁、人工挖孔樁、樁孔灌注樁。端承樁等多種類型的樁進行測量。對于傳統測樁法--靜力載荷試驗測樁法來說十分困難的坡地、水上、大噸位等環境的樁均可進行測量。總的來說，該技術具有的優點如下：

（1）其所需要使用的裝置十分簡單，不需要大量的輔助設備，占用的場地小，且可以同時測試多個樁，試樁的準備工作十分簡單，節省了大量的人力與物力，節省時間且安全。

（2）該測試法的利用原理為樁端阻成反力與樁側阻力，因此可以明顯的分辨出端阻力與側阻力的分布，并分辨出二者的位移與荷載曲線。

（3）試驗需要的裝置為荷載箱，雖然只能使用一次，但與傳統的試驗方法比較，其成本更低，可減少30%到60%的成本，地質條件越差、樁噸位越重，則節省的成本越多。

（4）該試驗的成本低廉，花費時間少，操作簡單，因此可以通過增加試樁來提高檢測的面積。

（5）試驗完成后，其所使用的試樁無需廢棄，仍可投入到實用中，進一步節省成本。

（6）水上、坡地、狹窄等惡劣環境而導致無法使用傳統方法進行測量的樁可以使用該測試技術。

（7）可進行多次試驗。

（8）試驗荷載的保留時間很長，可就此對土阻力的恢復效果與靜蠕變情況進行測量。

2 基樁自平衡測試中需要注意的幾個問題

在進行基樁自平衡測試的過程中，施工現場環境復雜、條件惡劣，操作人員素質及水平參差不齊，另外荷載箱設計上的不合理都會給荷載箱的測試工作帶來較大的影響。因此，要避免或減輕內外部因素對自平衡測試工作的不利影響，保障測試數據的安全可靠，有以下幾個問題需要注意。

2.1 荷載箱在澆筑過程中的配合性能

在實際工程應用中，荷載箱通常與鋼筋籠焊接裝配為一體后一起吊入樁孔，在后續的樁身澆注過程中，荷載箱的存在大大減小了荷載箱下部樁身的澆注空間，造成大量的沉渣和浮漿滯留樁底，對成樁質量及其帶來的后期的基樁承載力測試均有較大的影響，這也是影響自平衡測試技術發展的主要方面。因此，荷載箱與樁身的混凝土澆注需有良好的配合性，這其中對荷載箱裝置的整體設計提出了很高的要求。

2.2 自平衡測試系統的穩定性能

荷載箱在實際工程應用中面臨各種各樣復雜的測試環境，需保證其測試數據的穩定性，真實地反應基樁承載力情況。這就需要在荷載箱的研制上，保證其具有高度的穩定性。首先，保證荷載箱在測試的過程中自身的完整性，油管、位移管等關鍵裝置不會在測試中輕易被破壞（比如在實際基樁檢測中發生的輸油管破裂漏油現象等），上下板不會由于擠壓產生屈曲變形，傳感器在測試過程中不出現故障等；其次要保證配套的數據采集系統穩定可靠，采集數據過程中不會或極少出現無故斷電、死機、軟件故障等情況。

2.3 . 荷載箱測試技術的適應性問題

荷載箱在實際的安裝及測試中，除了面臨各類復雜的工程環境以外，同時也面臨各類水平參差不齊的施工安裝人員和檢測人員，這些不利因素在現實中都是無法規避的。在這種情況下，即使在荷載箱安裝和檢測中按照標準化和規范化的測試程序及操作流程進行工作，也難以保證得到可信的測試結果。為此，在實際工程應用中，要著重體現荷載箱的適應性、抗干擾能力及容錯能力，使其在極度復雜多變的環境下，仍然能夠正常運行工作。在采集軟件的研發上，也要保證其具有較高的強健性，降低周邊環境對數據采集的不利影響，保證數據的真實可靠。

3 基樁自平衡測試技術發展展望

自平衡荷載箱技術由于其裝置的特殊性，即需要將其放置于樁身中一起澆筑成樁，如何保證高質量的成樁一直是該技術發展的主要方向，但是這個問題也一直沒有得到徹底的解決。一方面，從荷載箱的構造來看，增加導流裝置已是一種趨勢，用以保證傳統混凝土的良好澆筑和樁底沉渣的清除。另一方面，高度智能化和穩定性的位移傳感測試系統也是自平衡測試技術有待改善的巨大方面。另外，在實際測試中，還可以參照國外loadtest公司，提出規范化和標準化的安裝及操作流程，形成整套體系，提升國內的專業化水準。

目前國內的研究動態主要是集中在對自平衡技術的介紹，荷載箱位置的討論，荷載位移曲線的轉換，承載力的確定，后灌漿工藝的討論以及如何提高測試精度等方面，并且越來越向最后兩點集中。可以看出，自平衡測試技術作為一項越來越成熟的技術，要對測試的可靠性，標準化，規范化引起極度重視。

4 結論

自平衡試樁技術作為一套高效節能省時的基樁承載力測試技術，在工程中受到了越來越廣泛的應用，但其中面臨很多的問題，從而對其測試的準確性造成了一定的影響，所以，要優化測試裝置（主要是荷載箱）和整個測試采集系統，并且形成高度規范化的操作體系，同時，改進測試后的灌漿工藝也是重要的發展方向。