自平衡測樁法檢測單樁豎向抗壓承載力的應(yīng)用

于清樺賈波曾強

（1.機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院有限公司 陜西西安 710043 2.陜西新西商工程科技有限公司 陜西西安 710040 3.陜西省輕工業(yè)設(shè)計研究院 陜西西安 710000）

近年來隨著建筑工程的逐漸發(fā)展，樁基工程質(zhì)量檢測行業(yè)也得到了快速提升，無論是在新方法的推廣，還是在新設(shè)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(huán)境下開始推廣、普及的。隨著建筑基樁自平衡靜載試驗技術(shù)規(guī)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(yè)可用的狀況改變?yōu)槠毡檫m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(shè)計院在設(shè)計圖紙中的相應(yīng)參數(shù)在實際現(xiàn)場的地質(zhì)條件、具體施工單位的施工下是否能達到設(shè)計預(yù)期，為設(shè)計院的設(shè)計提供準確依據(jù)；同時也可以在檢測階段驗證施工單位的施工質(zhì)量是否滿足設(shè)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(tǒng)，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(tǒng)。堆載法具體試驗設(shè)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(tǒng)，由千斤頂和電動油泵組成加載系統(tǒng)；由兩根基準梁、四只位移傳感器及連接件組成觀測系統(tǒng)。錨樁法具體試驗設(shè)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(shè)荷載箱，由試驗樁本身組成反力系統(tǒng)（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(huán)形加載箱、油泵等組成加載系統(tǒng)；由電子位移傳感器、基準鋼梁組成觀測系統(tǒng)，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(guī)方法的對比

2.1 經(jīng)濟性

樁基承載力檢測的主要成本構(gòu)成主要包括：檢測設(shè)備儀器的運輸成本、設(shè)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(xiàn)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(jīng)濟成本上都給了建設(shè)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(yīng)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(yōu)勢比較明顯。

2.2 安全性

樁基承載力檢測的現(xiàn)場安全是重中之重，當采用堆載法檢測時現(xiàn)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(yè)、吊裝大噸位堆重旁的讀數(shù)等都具有很大的不安全因素。當采用錨樁法時，除了吊裝風(fēng)險外，由于焊接質(zhì)量造成的不安全事故也有發(fā)生。因此自平衡法安全性顯然優(yōu)于其他。

2.3 便捷性

自平衡法前期預(yù)埋后檢測工作進行時現(xiàn)場設(shè)備極少，操作簡便，便于安全文明施工。同時由于前期預(yù)埋的緣故，如果需要測定側(cè)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?？鐦颍罨拥忍厥鈾z測環(huán)境中應(yīng)用優(yōu)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(huán)形加載箱是在成孔后下鋼筋籠時預(yù)埋進去，所以存在一定千斤頂失效風(fēng)險。由于混凝土澆灌、地下復(fù)雜切不可見得各種因素及安裝的不規(guī)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(fù)。

自平衡法檢測由于采用的環(huán)形加載箱試驗結(jié)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(shè)備需要預(yù)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(zhì)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(yīng)業(yè)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(jié)構(gòu)為30m跨徑裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，三孔或四孔一聯(lián)，先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)，預(yù)制架設(shè)施工；下部結(jié)構(gòu)為“群樁承臺基礎(chǔ)+墩柱+蓋梁”結(jié)構(gòu)。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(jù)鉆探及室內(nèi)土工試驗結(jié)果，在勘探深度內(nèi)地層自上而下依次由人工填土（Q4ml），第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q4al+pl）黃土、中砂、粉質(zhì)粘土，第四系上更新統(tǒng)沖洪積（Q3al+pl）粉質(zhì)粘土、中砂及第四系中更新統(tǒng)沖洪積（Q2al+pl）粉質(zhì)粘土、中砂構(gòu)成。場地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)作用，也未發(fā)現(xiàn)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(yīng)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(shè)計特征值分別為：R12-3=5322（kN），L9-2=5300（kN），L14-5=9897（kN）。經(jīng)檢測，樁R12-3抗壓承載力10931kN，對應(yīng)的位移17.43mm；樁L9-2抗壓承載力10695kN，對應(yīng)的位移13.12mm，L14-4抗壓承載力19800kN，對應(yīng)的位移17.92mm。上述測試結(jié)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(shè)計要求。