自平衡法承載力試驗(yàn)在樁基檢測中的應(yīng)用

黃春暉

（貴州大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

1 自平衡法試驗(yàn)原理

自平衡法是大噸位、超大噸位基樁承載力檢測中常用的靜載試驗(yàn)方法，其檢測設(shè)備的核心構(gòu)件是一個(gè)與地面油泵通過油管相連的可用于加載的專用荷載箱。荷載箱在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)揮著類似于千斤頂?shù)淖饔?，將油泵傳遞過來的壓力作用于樁身。試驗(yàn)開始后，通過地面上的油泵對(duì)荷載箱進(jìn)行加壓，荷載箱受壓后同時(shí)向上、向下產(chǎn)生位移使得樁側(cè)摩阻力和樁端阻力發(fā)揮作用，根據(jù)提前設(shè)計(jì)好的荷載箱率定曲線將測量結(jié)果換算成荷載，即可求得試驗(yàn)樁的極限承載力。

2 自平衡試驗(yàn)方法

試驗(yàn)按《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2003）、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-1994）和《樁承載力自平衡測試技術(shù)規(guī)程》（DB32/T291-1999）等相關(guān)規(guī)范條文進(jìn)行。試驗(yàn)示意如圖1所示。

2.1 試驗(yàn)條件

根據(jù)規(guī)范規(guī)定在試驗(yàn)樁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，對(duì)砂類土，一般不應(yīng)小于10 d；對(duì)粉土和黏性土，一般不應(yīng)少于15 d；對(duì)淤泥或淤泥質(zhì)土，要求不應(yīng)少于25 d。

2.2 試驗(yàn)加載方式

常采用慢速維荷法，即逐級(jí)加載，等上一級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)后再加下一級(jí)荷載，直至試樁破壞或達(dá)到規(guī)范規(guī)定的可終止試驗(yàn)條件，最后按2倍的加載荷載值分級(jí)卸載至0。有時(shí)為了縮短試驗(yàn)時(shí)間，對(duì)工程樁做驗(yàn)證性試驗(yàn)時(shí)，也可以采用快速維荷法，即每小時(shí)進(jìn)行1次加載，以便快速得出結(jié)論。

圖1 基樁承載力自平衡試驗(yàn)示意圖

3 工程實(shí)例

3.1 試樁場區(qū)工程地質(zhì)概況

3.1.1 地形地貌

試樁橋址位于侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)，橫跨山間溝谷。大里程端山坡較緩，現(xiàn)多為耕地，第四系松散地層分布廣泛，局部厚度較大；小里程端山坡略陡，第四系松散地層局部分布且厚度較小，所跨溝谷較狹窄，橋址地面標(biāo)高介于440.14～532.48 m之間，相對(duì)高差約92.34 m，地形起伏較大。橋址區(qū)地貌單元屬侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)斜坡及山間溝谷。

3.1.2 地層巖性

橋址區(qū)在勘探深度范圍內(nèi)出露的地層主要為：第四系全新統(tǒng)（Q4el+dl）殘坡積層及下伏古生界志留系韓家店群（S2+3sh）泥巖。

3.2 試樁基本參數(shù)

試樁數(shù)量為1根，位于某大橋3#橋墩。3#試樁基本情況：樁型為人工挖孔灌注樁，樁徑2 200 mm，樁長22.3 m，荷載箱位置距樁底5.0 m，加載方法采用慢速維持荷載法。

3.3 試驗(yàn)情況簡述

3.3.1 加卸載分級(jí)

試驗(yàn)按照《基樁靜載試驗(yàn)自平衡法》（JT/T738-2009），每級(jí)的實(shí)際加載量按預(yù)估加載量的1/10進(jìn)行加載。第1次可按2倍的分級(jí)荷載量加載。每級(jí)卸載為2倍加載值，見表1。

3.3.2 觀測程序

3.3.2.1 加載過程量測

每級(jí)荷載加載后，在第1個(gè)小時(shí)內(nèi)應(yīng)在5 min、15 min、30 min、45 min、60 min時(shí)分別讀數(shù)1次，以后每隔30 min讀數(shù)1次。

3.3.2.2 卸載過程量測

每級(jí)荷載卸載后，應(yīng)對(duì)樁頂?shù)幕貜椓窟M(jìn)行觀測，觀測方法與加載時(shí)相同。所加荷載卸載至0后，至少再進(jìn)行2 h觀測，且每30 min讀數(shù)1次。

3.3.2.3 荷載穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

每級(jí)加載后的下沉量，在最后30 min內(nèi)如不大于0.1 mm，即認(rèn)為該級(jí)荷載已達(dá)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2.4 荷載維持標(biāo)準(zhǔn)

加、卸載時(shí)應(yīng)使荷載均勻、連續(xù)、無沖擊地傳遞，每級(jí)荷載在維持過程中的變化幅度不得超過分級(jí)荷載的±10%。

3.3.2.5 終止加載條件

當(dāng)出現(xiàn)下列條件之一時(shí)，即可終止加載：①位移量大于或等于40 mm，本級(jí)荷載的位移量大于或等于前一級(jí)荷載位移量的5倍。②總位移量大于或等于40 mm，本級(jí)荷載加上后24 h未達(dá)穩(wěn)定。③總位移量雖小于40 mm，但荷載已達(dá)到壓力箱極限或位移達(dá)到荷載箱行程。

3.3.3 試驗(yàn)情況簡述

3.3.3.1 現(xiàn)場試驗(yàn)情況

2012年3月26日在某大橋3#樁的施工過程中埋設(shè)荷載箱。根據(jù)規(guī)范的要求，當(dāng)試樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，于2012年5月11～12日對(duì)試樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，整個(gè)試驗(yàn)過程正常，天氣為雨天，所檢樁周圍10 m范圍內(nèi)無較大震動(dòng)，現(xiàn)場情況符合測試條件。

3.3.3.2 試樁試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

隨著荷載的施加，其荷載箱上下位移隨之增加，當(dāng)荷載加至預(yù)定的最大荷載12000×2kN（第10級(jí)）時(shí)，上、下位移分別為6.18 mm和33.24 mm，觀察其Q-S曲線（見圖 2），呈緩變型，并無明顯拐點(diǎn)，由于此時(shí)已經(jīng)達(dá)到試樁設(shè)計(jì)荷載的2倍（Ra=12 000 kN），故終止加載。觀察試樁上位移和下位移Q-S曲線，該曲線均為緩變型，在Q=12 000 kN時(shí)，上位移僅為6.18 mm，下位移為33.24 mm，因此，取終止荷載（Q=12 000 kN）作為試樁上段樁和下段樁的極限承載力。

圖2 3#試樁Q-S曲線

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)《基樁靜載試驗(yàn)自平衡法》（JT/T738-2009），樁的極限抗壓承載力綜合確定，如表2所示。

表2 自平衡試驗(yàn)分析結(jié)果

3.5 工程實(shí)例小結(jié)

某大橋3#墩試樁單樁承載力容許值不小于12 500 kN，滿足設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)施工過程中，使用本試驗(yàn)成果時(shí)，應(yīng)考慮基樁的樁長、樁徑、施工工藝、持力層厚度和組成、相應(yīng)的地層、地質(zhì)構(gòu)造與試樁處是否相同。

4 結(jié)束語

通過對(duì)自平衡法的測試原理、試驗(yàn)方法及測試數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合工程實(shí)例，我們可以看出：①自平衡法具有位移測量的準(zhǔn)確性、試驗(yàn)樁用作工程樁的保障、荷載箱自重輕，便于施工單位安裝等特點(diǎn)。②自平衡法較傳統(tǒng)的靜載試驗(yàn)方法具有經(jīng)濟(jì)性、快速性、安全性、場地適應(yīng)性強(qiáng)及噸位限制小等諸多優(yōu)點(diǎn)。③自平衡法作為一種新型檢測方法，能夠滿足大噸位，甚至超大噸位樁基靜載試驗(yàn)檢測的要求，且基本不受場地條件的限制，是未來靜載試驗(yàn)發(fā)展與進(jìn)步的新方向。

[1]交通運(yùn)輸部.JT/T738-2009，基樁靜載試驗(yàn)自平衡法[S].北京：人民交通出版社，2009.

[2]江蘇省建設(shè)委員會(huì).DB32/T291-1999，樁承載力自平衡測試技術(shù)規(guī)程[S].1999.

[3]中華人民共和國建設(shè)部.JGJ 106-2003，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[4]廖紅建.巖土工程測試[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，7.

[5]鄧立志,雷金山.超長樁承載力自平衡試驗(yàn)及其應(yīng)用[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，5（5）：50-56.