使用自平衡法測試基樁承載力的幾個問題

蔣志軍， 雷發(fā)洪， 張平川

(四川省建筑科學(xué)研究院， 四川成都 610081)

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使用自平衡法測試基樁承載力的幾個問題

蔣志軍， 雷發(fā)洪， 張平川

(四川省建筑科學(xué)研究院， 四川成都 610081)

【摘要】文章主要就目前使用自平衡法測試基樁承載力的實施過程中幾個關(guān)鍵問題，即平衡點位置確定問題、傳力路徑差異問題、按位移值確定承載力問題、樁身淺部缺陷問題、驗收檢測時受檢樁不具代表性問題等，分析產(chǎn)生上述問題的原因。鑒于以上問題，望同行合理使用自平衡法測試基樁承載力，共同促進該方法合理、健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】樁基；自平衡法；試樁；承載力

因自平衡法測試基樁承載力與傳統(tǒng)基樁靜載試驗方法(壓重平臺反力、錨樁反力等)相比具有安全、經(jīng)濟等特點，目前國內(nèi)基樁檢測界的工程師在進行一系列的科研研究，個別省份已頒布此方法的地方標準，其中四川省于2015年12月1日實施。

由于自平衡法與傳統(tǒng)方法在試驗安裝、試驗分析方面有較大差異，加之四川省內(nèi)樁基設(shè)計多為端承樁且樁較短，筆者在試驗中和理解上遇到的問題作一簡要介紹，希望與大家共同探討。

1自平衡法測試原理簡介

1.1基本概念

自平衡法測試基樁承載力是將荷載箱放置在樁身平衡點或樁底位置，通過荷載箱逐級加載，利用位移絲(棒)觀測在荷載箱加載力作用下上段樁體和下段樁體的向上、向下位移，分別測試上段樁、下段樁的極限承載力或樁的極限端阻力，由計算確定單樁豎向抗壓極限承載力的試驗方法。其中平衡點指基樁上段樁樁身自重及樁的極限側(cè)阻力之和與下段樁的極限側(cè)阻力及樁的極限端阻力之和基本相等的位置；荷載箱是一個專用加載裝置，或者說是由若干個千斤頂并聯(lián)組成的特殊的千斤頂。

1.2設(shè)備安裝及試驗

1.3承載力計算

(1)當(dāng)荷載箱位于平衡位置時，單樁豎向抗壓極限承載力按下式計算：

式中：Wt為上段樁樁身自重(kN)；

Wp為有效堆載重量(kN)；

λ為樁側(cè)抗拔、抗壓阻力比(對碎石土、砂土，取0.7；對黏性土、粉土，取0.8；對于巖石，取1。若上部有不同類型的土、層，可按土層厚度加權(quán)取值)。

(2)對非擴底樁，當(dāng)荷載箱位于樁端時，單樁豎向抗壓極限承載力按下式公式計算：

式中：W樁身自重(kN)；

A為荷載箱承壓板底板面積；

Ap為樁底面積；

ψp為大直徑樁端阻力效應(yīng)系數(shù)；按JGJ94執(zhí)行。

(3)帶擴底的大直徑端承樁的單樁豎向抗壓承載力按下式計算：

2平衡點位置確定問題

自平衡法定義平衡點為基樁上段樁樁身自重及樁的極限側(cè)阻力之和與下段樁的極限側(cè)阻力及樁的極限端阻力之和基本相等的位置。而實際上樁頂受荷情況下樁的側(cè)阻和端阻幾乎不會同時達到極限狀態(tài)，在預(yù)計的“平衡點”位置，要使上下段同步達到極限狀態(tài)幾乎不會實現(xiàn)，從而使得測試計算極限承載力低于實際極限承載力，結(jié)果偏保守，較安全。但計算結(jié)果若低于設(shè)計要求較大，以此作為工程處理依據(jù)，可能會產(chǎn)生較大爭議或糾紛。

四川省建筑工程的大直徑灌注樁，絕大部分設(shè)計為端承樁，且樁較短(大部分樁長在幾米至二十多米)，多數(shù)情況是將荷載箱放置在樁底，測試樁端土層的極限承載力，前提條件要充分估計樁側(cè)摩阻力大小，否則過于低估樁端土承載力，造成不必要的浪費。

3傳力路徑差異問題

樁頂受壓、受拉及自平衡法測試的傳力路徑對比如圖1所示。

圖1　樁頂受壓、受拉及自平衡法測試的傳力路徑

自平衡法的傳力路徑綜合了樁頂受壓、受拉兩種情況，明顯不同于樁實際受荷情況的傳力路徑。樁在上拔時樁側(cè)土表現(xiàn)為負摩阻力，樁在受壓時樁側(cè)土表現(xiàn)為正摩阻力，JGJ94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定砂土負摩阻力為正摩阻力的0.5～0.7倍，黏性土、粉土為0.7～0.8倍。自平衡荷載箱上部頂壓方式又與傳統(tǒng)的樁的抗拔試驗測試樁的抗拔力是明顯有別的，抗拔試驗樁身承受拉應(yīng)力，因泊松效應(yīng)，引起樁側(cè)壁法向應(yīng)力減小，樁側(cè)阻力表現(xiàn)弱化，前期位移大，后期位移??；自平衡頂壓，樁身承受壓應(yīng)力，徑向擴張，會增大摩阻力，前期位移小，后期位移大。自平衡計算承載力公式中樁側(cè)抗拔-抗壓阻力比取(0.7～0.8)/1(根據(jù)土性確定)，筆者認為需大量試驗數(shù)據(jù)論證。

4按位移值確定承載力問題

5樁身淺部缺陷影響問題

根據(jù)受壓基樁的工作原理，樁身淺部(樁頂及附近)軸力大，隨著深度增加，樁身軸力減小，換句話說，樁身淺部(樁頂及附近)的樁身抗壓大，所此處樁身存在嚴重缺陷，將存在嚴重質(zhì)量隱患，可能造成樁身突然脆斷。但自平衡法對樁身淺部嚴重缺陷問題無能為力，加之其本身施加給樁身的壓力比傳統(tǒng)方式約小一半，故對樁身材料強度的檢驗不如傳統(tǒng)靜載。

6驗收檢測時受檢樁不具代表性

根據(jù)《基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2014)的規(guī)定，驗收檢測的受檢樁宜符合：施工質(zhì)量有疑問的樁；局部地基條件出現(xiàn)異常的樁；完整性檢測中的Ⅲ類樁；設(shè)計方認為重要的樁……由于自平衡法受檢樁需提前埋設(shè)荷載箱，加之專門施工，有特殊處理的嫌疑，難以做到隨機檢驗。

7結(jié)束語

本文提出的幾個問題，主要想說明，自平衡法測試基樁承載力雖具有不受場地限制、靈活方便的優(yōu)點，但由于其工作原理和破壞機理有別于樁的實際受荷情況，需要一系列的試驗研究和理論分析，積累大量試驗資料和工程經(jīng)驗，使得該方法能健康發(fā)展。目前使用中應(yīng)注意其自身特點，選擇性使用。

參考文獻

[1]JGJ106-2014 基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[2]DBJ51/T045-2015 四川省基樁承載力自平衡法測試技術(shù)規(guī)程[S].

[3]樁基工程手冊編寫委員會.樁基工程手冊[M]. 中國建筑工業(yè)出版社，1995.

[作者簡介]蔣志軍(1974～)，男，碩士，高級工程師，主要從事地基基礎(chǔ)學(xué)科的研究運用、質(zhì)量檢測。

【中圖分類號】TU473.1+1

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2016-01-29