浅谈桩承载力自平衡技术在江西地区检测及应用

【内容摘要】：本文简要介绍了自平衡技术检测的原理、方法，并用在工程检测中有许多的优点，采用该检测技术在保证人工挖孔桩及钻孔灌注桩成桩质量和承载力发挥过程中所起的重要作用。再结合检测中的工程检测实例解剖，来对该检测技术进行总结与探讨。

【关键词】自平衡检测技术、江西地区、应用、工程实例

中图分类号：TH85+4文献标识码： A 文章编号：

0 【前言】

随着近几年房屋建筑的快速蓬勃发展，大孔径超长桩在房屋基础的应用越来越广泛，其承载力的确定显得越来越重要。传统钻孔灌注桩承载力测定主要是堆载静压试验法，反力装置采用压重平台和锚桩承载梁等，需要投入大量的人力、物力和时间，并且随着桩径、桩长的增大，其需要的反力亦随之增大，传统方法已很难满足需要，特别是江西地区房屋建筑中地下室不段的加深，这给采用堆载静压试验相对难度加大，甚至有些工地受场地的限制，无法采用该方法完成承载力检测。

桩基自平衡测试法通过桩自身阻力作反力，避免了庞大的反力装置，其装置简单，准备工作省时省力，并且可以节省大量试验费用。

为此《桩承载力自平衡测试技术》在江西地区也得到了相应的推广，并真正把该技术应用到房屋建筑工程中，同时得到了业主及施工方的一致好评！

1【自平衡检测技术】

1.1检测原理

桩基静载试验自平衡测试技术，是把一种特制的加载装置——荷载箱，在混凝土浇注之前和钢筋笼焊接在一起埋入桩内，将荷载箱的高压油管和位移棒引到地面，然后浇注成桩。由高压油泵在地面向荷载箱充油加载，荷载箱将力传递到桩身，其上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力相平衡——自平衡来维持加载（图1）。根据向上向下Q-S、S-LgT和S-LgQ等曲线确定桩基承载力。

1.2适用范围

自平衡测桩法适用于淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、岩层以及黄土、冻土、岩溶特殊土中的钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩、管桩，包括摩擦桩和端承桩。特别适用于传统静载试桩相当困难的大吨位试桩、水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩等情况。对直径D≥1.5m试桩检测可采用小直径桩模拟测试以确定单位面积的摩阻力、端阻力极限值，模拟桩的直径不应小于800mm，最后根据实际尺寸通过换算确定单桩极限承载力。当埋设有桩身应力、应变测量元件时，尚可直接测定桩周各土层的极限侧阻力。

1.3 试验总体步骤

1、成孔—2、钢筋笼制作—3、荷载箱（图4）、位移棒及护管与钢筋笼连接，荷载箱放到指定“平衡点”—4、下放钢筋笼—5、清孔，浇注混凝土成桩—6、间隔一定时间后，进行现场测试（图5）。

图4 钢筋笼与荷载箱联结

图5自平衡现场测试图

1.4 测试设备的要求：

1、荷载箱：试验加载采用专用的荷载箱，必须经法定检测单位标定。荷载箱平放于试桩中心；荷载箱位移方向与桩身轴线夹角≤50，荷载箱极限加载能力应大于预估极限承载力的1.2倍。

2、荷载与位移的量测仪表：采用联于荷载箱的压力表测定油压，根据荷载箱率定曲线换算荷载。试桩位移一般采用百分表或电子位移计测量。采用专用装置分别测定向上位移和向下位移。对于直径很大及有特殊要求的桩型，可对称增加各一组位移测试仪表。固定和支承百分表的夹具和基准梁在构造上应确保不受气温、振动及其他外界因素的影响以防止发生竖向变位。

3、基准梁：要有足够的刚度，不会产生变形，试桩和基准桩之间的中心距离应大于等于3D且不小于2.0m。

4、护管与钢筋笼：护管与钢筋笼焊接成整体，荷载箱与钢筋笼焊接在一起，护管还应与荷载箱顶盖焊接，焊缝应满足强度要求，并确保护管不渗漏水泥浆。荷载箱摆放处一般宜有加强措施，可配置加密钢筋网2层。在人工挖孔桩底用高强度等级的砂浆或高强度等级混凝土将桩底抹平。

1.5 检测时应满足的休止时间

荷载箱埋设后待混凝土达到一定（70%左右）强度，且土体稳定（砂类土10天，粉土和粘性土15天）后即可测试，一般15天。

2【工程检测实例】

2.1工程概况

南昌红谷投资有限公司拟建的南昌市国际金融中心主楼及裙楼试桩工程，位于南昌市红谷大道与春晖路交叉路口。根据设计单位及业主要求，该项目共做试桩检测2根（其中主楼1根，群楼1根），桩基础采用机械钻孔灌注桩，混凝土强度等级为C35，设计持力层为微风化砂砾岩，设计桩长要求施工时不扩底，桩端进入持力层（微风化沙砾岩）深度不小于2.0m，基桩由江西省地质工程总公司施工。

2.2工程地质概况

根据岩土工程勘察报告，该工程场区内土层分布如下表2-1：

2.3钻孔灌注桩设计参数：

试桩桩径：主楼d=1000mm，裙楼d=800mm

桩身混凝土强度等级C35；

主楼桩长：L= 约23.0米 要求试验极限荷载不小于14560KN；

裙楼桩长：L= 约23.0米 要求试验极限荷载不小于8800KN；

2.4、钻孔灌注桩施工工艺和方法

采用泥浆护壁泵吸反循环钻机成孔：钻机为S500R，钻压大，钻速低，钻石泵排量为500m3/h，

钻头为带前导钻的刮刀钻头，

采样泵送混凝土水下灌注成桩。

2.5荷载箱的订购

试桩施工单位进场提前6天到“南京塞保液压设备有限公司”定购荷载箱2个，荷载箱的参数见下表2-2，

2.6 埋设荷载箱的材料：

1、材料有：①50#空心钢管（两头已打丝）：112根 ②30#空心钢管（两头已打丝）56根-以保证压浆用 ③堵头28个 ④接头84个 ⑤φ18螺纹钢筋每根已拉直的圆钢：9米/根ⅹ110根-以做位移杆用 ⑥绑扎油管用的铁丝1捆 ⑦生料带3圈

2、配带的工具：①2把管子钳②1把老虎钳③照相机1台④手套5双⑤油漆1瓶

2.7 现场试验

1、本次检测7根试桩休止时间均满足规范要求15天；

2、试验设备有：1、超高压电动油泵；2、基准粱：采用1根7米长工子钢；3、表支座4个；4、百分表4个；5、精密压力表1个；6、高压油管9根；

3、现场试验按规范要求严格操作，并请监理进行了现场监督；

4、现场检测见图2-1、图2-2

图2-1 超高压油泵

图2-2 百分表安装

测试情况

各试验桩参数见表2-3

本次检测的2根试桩，试验最终加载-位移情况一览表见2-4。每级加载为预估极限荷载的1/10，第一级可按2倍分级荷载加荷；测试采用慢速维持荷载法，即逐级加载。

此次2根试桩所测得的曲线均为缓变型,并且在加载设备的加载能力达到极限时都未发生破坏所测得各桩Q-S曲线如下图2-3、图2-4。

2.9结 论

由自平衡测试数据分析表明，依据《桩承载力自平衡测试技术规程》(DB32T 291-199)求得本次承载力自平衡测试的Sz1-a #桩实测单桩竖向抗压极限承载力均不小于14560kN； Sz3-c#桩实测单桩竖向抗压极限承载力均不小于8800kN。

2.10 压浆补强

为了完善桩身完整性，再提高桩身质量，在试验完2根试桩后，采取了压浆法来加强桩身强度，以提高试验后的桩在工程中的应用。

（1）压浆中使用的压浆参数

1、水灰比：水灰比一般不宜过大和过小，过大造成压浆困难，过小行成离析，本次采用1：1；

2、压浆量：是指单桩压浆的水泥用量：SZ1-a为0.20吨；SZ3-c为0.15吨，共计0.35吨；

3、闭盘压力：是指结束压浆的控制压力，最大压力控制在15Mpa，最小压力控制在10Mpa；

4、材料有：42.5号硅酸盐水泥、银粉、减水挤、小秤、水桶

（2）现场压浆

首先联结好压浆管与钢管，检测是否会漏压，如正常则进行压浆；共分2次进行压浆处理。

通过压浆后发现每根试桩压孔1，而孔2都出现冒浆现象，这说明该桩压浆量已达到了预期的效果，可以暂停第1次压浆，再封住压浆管口，进行闷浆，第2

次等到原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。详细见图2-5

3【结语】

通过《桩承载力自平衡测试技术》解决了采用静压试验无法完成承载力检测的难处，同时也解决了要求承载力高的难题；桩基自平衡测试法通过桩自身阻力作反力，避免了庞大的反力装置，其装置简单，准备工作省时省力，并且可以节省大量试验费用。该技术在江西地区得到了广泛的应用。

参 考 文 献

1、《桩承载力自平衡测试技术规程》(DB32T 291-199)

2、《桩基设计施工与检测》 中国建材工业出版社

3、《土木工程学报》 第38卷第11期 中国土木工程学会

4、《南昌国际金融中心试桩承载力自平衡试验检测报告》