自平衡試樁技術(shù)及相關(guān)問題探討

林 雯

（廈門合誠工程檢測(cè)有限公司， 福建 廈門 361000）

1 基樁自平衡測(cè)試技術(shù)

1.1 基樁自平衡測(cè)試技術(shù)簡介

目前，我國確定基樁承載力的主要方法是使用靜力載荷試驗(yàn)進(jìn)行確定，該方法是我國確定基樁承載力的標(biāo)準(zhǔn)，是用該方法明確的基樁承載力參數(shù)更加完整且可靠，不僅可以減少甚至避免工程中存在的潛在不安全因素，同時(shí)還可以累積經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而使其他試樁方法得到發(fā)展，但該方法的缺點(diǎn)是成本高、工程量大和工期長等。基樁自平衡測(cè)樁法是另一種極為常用的測(cè)試技術(shù)，其主要裝置為荷載箱，該裝置經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，具有加載的作用，分為油缸、底蓋、頂蓋與活塞四個(gè)部分，與樁外徑相比，底蓋與頂蓋的外徑略小，通常不超過 200毫米，且在兩者的上方會(huì)安置位移桿。在荷載箱上焊接鋼筋籠，使之形成一體后放進(jìn)樁體，進(jìn)行混凝土澆搗即可形成樁。

在進(jìn)行基樁自平衡試驗(yàn)進(jìn)行后，使用油泵進(jìn)行加壓，隨著壓力的進(jìn)一步增大，荷載箱產(chǎn)生的荷載沿著樁身軸向往上、往下傳遞，促使樁側(cè)阻力及樁端阻力的發(fā)揮。以基樁發(fā)生受荷為條件，若基樁的裝神沒有出現(xiàn)破損、混凝土沒有出現(xiàn)離析或斷裂的情況，那么混凝土?xí)艿礁骷?jí)荷載的作用，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)變量，其與鋼筋所產(chǎn)生的應(yīng)變量一致，因此對(duì)事先在樁內(nèi)置入的鋼筋應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測(cè)量就可以測(cè)量出各個(gè)鋼筋應(yīng)變計(jì)在不同等級(jí)荷載的作用下其應(yīng)變與應(yīng)力之間的關(guān)系，進(jìn)而推導(dǎo)出樁截面的應(yīng)變與應(yīng)力關(guān)系，進(jìn)而可以求出樁截面的應(yīng)變量。進(jìn)一步推導(dǎo)，即可計(jì)算出樁截面在不同等級(jí)載荷的作用下其樁身的軸力，同時(shí)還可以計(jì)算出深度與載荷發(fā)生變化時(shí)，軸力與摩擦力的傳遞規(guī)律。

樁基自平衡試驗(yàn)法的特點(diǎn)使其可以滿足具有特殊性的設(shè)計(jì)要求，如測(cè)量樁身、上段與下段的極限側(cè)阻力，可以利用雙荷載箱進(jìn)行測(cè)試。該測(cè)試技術(shù)使用了兩個(gè)荷載箱，將其中一個(gè)防止在樁的下部，另一個(gè)則放在樁身額位置，如此便可以測(cè)量出樁身、上段與下段的極限側(cè)阻力。采用雙荷載箱也可以進(jìn)行后壓樁測(cè)試。下荷載箱可擺在樁端（或附近）。在壓漿操作進(jìn)行前，對(duì)兩個(gè)荷載箱進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算出樁身的承載力與樁端的承載力，然后對(duì)樁端進(jìn)行高壓注漿操作，最后對(duì)兩個(gè)荷載箱進(jìn)行測(cè)試，如此便可以計(jì)算出壓漿對(duì)樁端造成的阻力與對(duì)樁身承載力的提高嘴用。雙荷載箱布置給施工帶來不便，但只要在上荷載箱預(yù)留孔位，使得下荷載箱位移棒能垂直通過，一般均能夠成功。

1.2 基樁自平衡測(cè)試技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)

基樁自平衡測(cè)樁法的適用范圍廣，不僅可以對(duì)淤泥質(zhì)土、沙土、黃圖、動(dòng)圖、粘性土等多種特殊土質(zhì)中的管樁、人工挖孔樁、樁孔灌注樁。端承樁等多種類型的樁進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)樁法--靜力載荷試驗(yàn)測(cè)樁法來說十分困難的坡地、水上、大噸位等環(huán)境的樁均可進(jìn)行測(cè)量?？偟膩碚f，該技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）其所需要使用的裝置十分簡單，不需要大量的輔助設(shè)備，占用的場(chǎng)地小，且可以同時(shí)測(cè)試多個(gè)樁，試樁的準(zhǔn)備工作十分簡單，節(jié)省了大量的人力與物力，節(jié)省時(shí)間且安全。

（2）該測(cè)試法的利用原理為樁端阻成反力與樁側(cè)阻力，因此可以明顯的分辨出端阻力與側(cè)阻力的分布，并分辨出二者的位移與荷載曲線。

（3）試驗(yàn)需要的裝置為荷載箱，雖然只能使用一次，但與傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法比較，其成本更低，可減少30%到60%的成本，地質(zhì)條件越差、樁噸位越重，則節(jié)省的成本越多。

（4）該試驗(yàn)的成本低廉，花費(fèi)時(shí)間少，操作簡單，因此可以通過增加試樁來提高檢測(cè)的面積。

（5）試驗(yàn)完成后，其所使用的試樁無需廢棄，仍可投入到實(shí)用中，進(jìn)一步節(jié)省成本。

（6）水上、坡地、狹窄等惡劣環(huán)境而導(dǎo)致無法使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行測(cè)量的樁可以使用該測(cè)試技術(shù)。

（7）可進(jìn)行多次試驗(yàn)。

（8）試驗(yàn)荷載的保留時(shí)間很長，可就此對(duì)土阻力的恢復(fù)效果與靜蠕變情況進(jìn)行測(cè)量。

2 基樁自平衡測(cè)試中需要注意的幾個(gè)問題

在進(jìn)行基樁自平衡測(cè)試的過程中，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、條件惡劣，操作人員素質(zhì)及水平參差不齊，另外荷載箱設(shè)計(jì)上的不合理都會(huì)給荷載箱的測(cè)試工作帶來較大的影響。因此，要避免或減輕內(nèi)外部因素對(duì)自平衡測(cè)試工作的不利影響，保障測(cè)試數(shù)據(jù)的安全可靠，有以下幾個(gè)問題需要注意。

2.1 荷載箱在澆筑過程中的配合性能

在實(shí)際工程應(yīng)用中，荷載箱通常與鋼筋籠焊接裝配為一體后一起吊入樁孔，在后續(xù)的樁身澆注過程中，荷載箱的存在大大減小了荷載箱下部樁身的澆注空間，造成大量的沉渣和浮漿滯留樁底，對(duì)成樁質(zhì)量及其帶來的后期的基樁承載力測(cè)試均有較大的影響，這也是影響自平衡測(cè)試技術(shù)發(fā)展的主要方面。因此，荷載箱與樁身的混凝土澆注需有良好的配合性，這其中對(duì)荷載箱裝置的整體設(shè)計(jì)提出了很高的要求。

2.2 自平衡測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性能

荷載箱在實(shí)際工程應(yīng)用中面臨各種各樣復(fù)雜的測(cè)試環(huán)境，需保證其測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，真實(shí)地反應(yīng)基樁承載力情況。這就需要在荷載箱的研制上，保證其具有高度的穩(wěn)定性。首先，保證荷載箱在測(cè)試的過程中自身的完整性，油管、位移管等關(guān)鍵裝置不會(huì)在測(cè)試中輕易被破壞（比如在實(shí)際基樁檢測(cè)中發(fā)生的輸油管破裂漏油現(xiàn)象等），上下板不會(huì)由于擠壓產(chǎn)生屈曲變形，傳感器在測(cè)試過程中不出現(xiàn)故障等；其次要保證配套的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采集數(shù)據(jù)過程中不會(huì)或極少出現(xiàn)無故斷電、死機(jī)、軟件故障等情況。

2.3 . 荷載箱測(cè)試技術(shù)的適應(yīng)性問題

荷載箱在實(shí)際的安裝及測(cè)試中，除了面臨各類復(fù)雜的工程環(huán)境以外，同時(shí)也面臨各類水平參差不齊的施工安裝人員和檢測(cè)人員，這些不利因素在現(xiàn)實(shí)中都是無法規(guī)避的。在這種情況下，即使在荷載箱安裝和檢測(cè)中按照標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的測(cè)試程序及操作流程進(jìn)行工作，也難以保證得到可信的測(cè)試結(jié)果。為此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，要著重體現(xiàn)荷載箱的適應(yīng)性、抗干擾能力及容錯(cuò)能力，使其在極度復(fù)雜多變的環(huán)境下，仍然能夠正常運(yùn)行工作。在采集軟件的研發(fā)上，也要保證其具有較高的強(qiáng)健性，降低周邊環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)采集的不利影響，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。

3 基樁自平衡測(cè)試技術(shù)發(fā)展展望

自平衡荷載箱技術(shù)由于其裝置的特殊性，即需要將其放置于樁身中一起澆筑成樁，如何保證高質(zhì)量的成樁一直是該技術(shù)發(fā)展的主要方向，但是這個(gè)問題也一直沒有得到徹底的解決。一方面，從荷載箱的構(gòu)造來看，增加導(dǎo)流裝置已是一種趨勢(shì)，用以保證傳統(tǒng)混凝土的良好澆筑和樁底沉渣的清除。另一方面，高度智能化和穩(wěn)定性的位移傳感測(cè)試系統(tǒng)也是自平衡測(cè)試技術(shù)有待改善的巨大方面。另外，在實(shí)際測(cè)試中，還可以參照國外loadtest公司，提出規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的安裝及操作流程，形成整套體系，提升國內(nèi)的專業(yè)化水準(zhǔn)。

目前國內(nèi)的研究動(dòng)態(tài)主要是集中在對(duì)自平衡技術(shù)的介紹，荷載箱位置的討論，荷載位移曲線的轉(zhuǎn)換，承載力的確定，后灌漿工藝的討論以及如何提高測(cè)試精度等方面，并且越來越向最后兩點(diǎn)集中?？梢钥闯觯云胶鉁y(cè)試技術(shù)作為一項(xiàng)越來越成熟的技術(shù)，要對(duì)測(cè)試的可靠性，標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化引起極度重視。

4 結(jié)論

自平衡試樁技術(shù)作為一套高效節(jié)能省時(shí)的基樁承載力測(cè)試技術(shù)，在工程中受到了越來越廣泛的應(yīng)用，但其中面臨很多的問題，從而對(duì)其測(cè)試的準(zhǔn)確性造成了一定的影響，所以，要優(yōu)化測(cè)試裝置（主要是荷載箱）和整個(gè)測(cè)試采集系統(tǒng)，并且形成高度規(guī)范化的操作體系，同時(shí)，改進(jìn)測(cè)試后的灌漿工藝也是重要的發(fā)展方向。