摘要:自平衡測試法是鉆孔灌注樁靜載試驗的一種便捷方法。本研究介紹了自平衡技術(shù)試樁的原理、試驗過程及優(yōu)缺點，并通過與傳統(tǒng)試樁方法的簡要比較，得出其具有技術(shù)先進、測試自動化、省時、省力、安全、不受場地限制、多根樁可同時測試等優(yōu)點，進而推廣自平衡技術(shù)試樁檢測方法的應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞:基樁工程，靜載試驗，自平衡測試法，試樁
　　0引言
　　樁的靜載試驗是確定單樁軸向或橫向承載能力最為可靠的方法，也是基樁質(zhì)量檢測中一種重要的方法。自平衡法試樁克服了傳統(tǒng)試樁方法中存在的困難，具有技術(shù)先進、測試自動化、省時、省力、安全、不受場地限制、多根樁可同時測試等優(yōu)點。其核心技術(shù)為把一種特制的加載裝置——荷載箱埋入樁內(nèi)，將荷載箱的高壓油管和位移棒引出到地面,由高壓油泵向荷載箱充油,荷載箱將力傳遞到樁身,其上部樁身的摩擦力與下部樁身的摩擦力及端阻力相平衡——自平衡來維持荷載。
　　1自平衡測試法介紹
　　1.1自平衡測試法測試原理:
　　利用樁基自身為平衡試驗荷載的反力裝置,在樁身中某合適位置(使樁上、下段極限承載力基本相當),預(yù)埋一個荷載箱,并將高壓油管和位移棒一起引到地面。試驗時,從樁頂用高壓油泵通過高壓管對荷載內(nèi)腔施加壓力,箱頂與箱底被推開,產(chǎn)生向上向下的推力,從而調(diào)動樁周土的側(cè)阻力與樁端土的端阻力,直至破壞。將樁周土的側(cè)阻力與樁端土的端阻力迭加,即可得出試樁豎向極限承載力。經(jīng)應(yīng)變儀與電腦相聯(lián),由電腦控制量測位移并實時顯示應(yīng)變曲線。
　　1.2軸向應(yīng)力測試:
　　基樁自平衡法試驗開始后，荷載箱產(chǎn)生的荷載沿樁身軸往上、往下傳遞。假設(shè)基樁受荷后，樁身結(jié)構(gòu)完好(無破損,混凝土無離析、斷裂現(xiàn)象),則在各級荷載作用下混凝土產(chǎn)生的應(yīng)變量等于鋼筋產(chǎn)生的應(yīng)變量通過預(yù)先埋置在樁體內(nèi)的鋼筋計,可以實測各鋼筋應(yīng)力計在每級荷載作用下所得的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系,可以推出相應(yīng)樁截面的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系,那么相應(yīng)樁截面微分單元內(nèi)的應(yīng)變量可求。由此可求得在各級荷載作用下各樁截面的樁身軸力值及軸力、摩阻力隨荷載和深度變化的傳遞規(guī)律。
　　1.3試驗設(shè)備:
　　自平衡試樁法加載用的荷載箱,是一種特制油壓千斤頂,它主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四部分組成。頂、底蓋的外徑略小于試樁的外徑,在頂、底蓋上布置位移棒。將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后,即可澆搗混凝土成樁。荷載箱需要按照樁的類型、截面尺寸和荷載等級專門設(shè)計生產(chǎn),使用前必須按1.05倍極限承載力進行標定,同時防止漏油。荷載箱必須平放在樁的中心,以防產(chǎn)生偏心軸向力。當荷載箱位移方向與樁身軸線方向夾角小于5°時,荷載箱在樁身軸線上產(chǎn)生的力為99.6%所施加的力,其偏心影響很小,可忽略不計。同時荷載箱設(shè)計的加載能力一般遠超過要求的加載力,以便按要求加載時若尚末達到試樁極限承載力時可繼續(xù)加載。
　　荷載箱中的壓力與荷載的關(guān)系曲線事先在萬能試驗機上率定,然后根據(jù)荷載箱率定曲線換算荷載。
　　荷載箱一般布置在樁端附近,由于荷載箱產(chǎn)生向上和向下的位移,同時向上的力僅為傳統(tǒng)堆載的一半,加載對地面位移的影響遠小于傳統(tǒng)堆載法的影響,因此試樁與基準樁的距離較傳統(tǒng)方法略有減小,規(guī)定試樁和基準樁之間的中心距離應(yīng)大于等于3d(d為試樁直徑)且不小于2.0m。荷載箱宜在成孔以后、混凝土澆搗前設(shè)置；在施工質(zhì)量有保證的前提下,也可先澆搗荷載箱下的混凝土,然后安放荷載箱,再澆搗上部混凝土。護管與鋼筋籠焊接成整體,荷載箱與鋼筋籠焊接在一起,護管還應(yīng)與荷載箱頂蓋焊接,焊縫應(yīng)滿足強度要求,并確保護管不滲漏水泥漿。荷載箱擺放處一般宜有加強措施,可配置加密鋼筋網(wǎng)2層。
　　2試驗方法
　　2.1準備工作
　　1)地面綁扎和焊接鋼筋籠,位移棒處護管連接采用套筒圍焊,確保保護管不滲泥漿,位移棒采用絲扣連接,并用管子鉗擰緊,與鋼筋籠綁扎成整體,運到施工平臺上。
　　2)嚴格按試樁圖紙確定鋼筋應(yīng)變計在主筋上的位置,鋼筋應(yīng)變計直接綁扎在主筋上,綁扎過程中要注意保護應(yīng)變計導線,穿過荷載箱預(yù)留孔時,需預(yù)留10cm的導線于預(yù)留孔內(nèi),以防止荷載箱產(chǎn)生位移時,將鋼筋應(yīng)變計導線拉斷。
　　3)荷載箱應(yīng)平放在平整場地上,用吊車將上節(jié)鋼筋籠(護管、壓漿管)吊起與荷載箱上頂板焊接(所有主筋圍焊,并確保鋼筋籠與荷載箱起吊時不會脫離),保證鋼筋籠與荷載箱在同一水平線上,然后用吊車將上節(jié)鋼筋籠及荷載箱一起吊起,將下節(jié)鋼筋籠與荷載箱下底板焊接。
　　4)埋完荷載箱后,保護油管及鋼管需封頭,以防止水泥漿漏入。
　　5)在澆筑水中混凝土時,當混凝土面接近荷載箱時,澆筑速度應(yīng)放慢,以防止鋼筋籠與荷載箱一起上浮;當荷載箱上部混凝土大于2.5m時,導管底端方可拔過荷載箱。
　　6)提供一個良好的測試環(huán)境,確保測試時儀表不受外界環(huán)境(風、雨等)的影響。
　　2.2現(xiàn)場測試
　　1)檢查鋼筋應(yīng)變計在施工中是否有損壞,檢查荷載箱是否正常工作;
　　2)布置平衡梁(基準桿),確保測試中基準梁的穩(wěn)定性;
　　3)根據(jù)要求進行加載,由于試樁噸位較大,加載需分級,每級加載值為極限承載力的1/15;
　　4)加載量測:每級加載后在第1小時內(nèi)應(yīng)在5min,10min,15min,30min,45min,60min時各測讀一次,以后每隔30min測讀一次,電子位移傳感器連接到電腦,直接由電腦控制測讀，同時在電腦屏幕上顯示Q—s曲線、s—lgT曲線和s—lgQ曲線;
　　5)穩(wěn)定標準:每級加載下沉量在1h內(nèi)如不大于0.1mm即可認為穩(wěn)定；
　　6)終止加載:當有下面情況之一時,即可終止加載:a.位移量不小于40mm,本級荷載的位移量不小于前一級荷載位移量的5倍;b.總位移量不小于40mm,本級荷載加上后24h未達到穩(wěn)定；c.總位移量小于40mm,但荷載已達到壓力箱極限；
　　7)卸載量測:卸載同樣需要分級,每級為加載值的3倍,每級荷載卸載后,應(yīng)觀測樁頂?shù)幕貜椓?觀測辦法與加載相同,卸載到零后,每30min觀測一次,如無特殊情況,一般共觀測2h即可終止。
　　2.3資料整理
　　根據(jù)實驗情況,整理出以下數(shù)據(jù):
　　1)單樁極限承載力(包括Q—s曲線、s—lgT曲線、s—lgQ曲線、加載數(shù)據(jù)表、卸載數(shù)據(jù)表、樁身軸力分布圖)；
　　2)分層土摩擦力、端阻力、樁身軸力分布圖、表；
　　3)樁彈性壓縮、樁基正常使用下沉降量、土塑性變形；
　　4)樁土相對滑移與土摩擦力曲線圖(τ—s)、樁端持力層阻力與位移曲線圖(σ—s)。
　　3優(yōu)缺點
　　傳統(tǒng)的樁基軸向靜載試驗一般采用油壓千斤頂加載,千斤頂?shù)姆戳ρb置有壓重平臺反力裝置、錨樁承載梁反力裝置和錨樁壓、重聯(lián)合反力裝置,采用這些裝置往往需要大量的人力物力和時間。自平衡測試法是通過預(yù)埋在樁底的測壓盒進行鉆孔樁靜載試驗的方法,該法對于劃分樁側(cè)摩阻力與樁端阻力以及確定抗拔樁的承載力具有意義。
　　自平衡測試法具有以下優(yōu)點:①加載裝置簡單,不占用場地,試樁準備工作省
　　時省力,費用少。不需運入數(shù)百噸或數(shù)千噸物料,不需構(gòu)筑笨重的反力架,試驗時十分安全,無污染。多根樁可同時進行測試;②利用樁的側(cè)阻與端阻互為反力,直接測得樁摩阻力與端阻力;③在水上試樁、坡地試樁、基坑底試樁、狹窄場地試樁、斜樁、嵌巖樁、抗拔樁等情況下,該法更顯示其優(yōu)越性;④適用于黏性土、粉土、砂土、巖層中的鉆孔灌注樁、人土挖孔樁、沉管灌注樁等。
　　缺點：為了取得理想效果，將荷載箱埋設(shè)在側(cè)阻力與端阻力接近的部位，但試樁前準確的設(shè)定荷載箱的位置有一定困難（注漿面積的大小，強度等級不確定），只能預(yù)估側(cè)阻力與端阻力相等。
　　4結(jié)語
　　隨著社會的發(fā)展,樁基工程會越來越多,根據(jù)試樁試驗的結(jié)果來確定樁長,會比以往的設(shè)計更安全、更經(jīng)濟。自平衡測試技術(shù)解決了以往試樁施工困難、投資較多的缺點,將會在今后的工程中更多的使用。

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