自平衡法樁基檢測

1、樁基檢測方法自平衡法 v1. 樁基檢測方法-靜荷載實驗法 1.1 堆載法 1.2 錨樁法 1.3 自平衡法 1.4自平衡法與傳統(tǒng)加載方法比較v2.自平衡法荷載試驗在工程試驗樁的應(yīng)用v3. 結(jié)論 樁基礎(chǔ)是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用較普遍的一種地基處理技術(shù)。但樁基礎(chǔ)施工存在隱蔽性高，施工地形復雜，施工機械性能不穩(wěn)，人員素質(zhì)參差不齊等因素，影響樁基的質(zhì)量。樁基質(zhì)量不僅關(guān)系到建筑物的成敗，更關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)的安全，所以國家強制規(guī)定樁基礎(chǔ)施工必須進行樁基檢測。在工程實踐中，由于對檢測方法了解不多或使用不當，或者因不重視而使用存在著隨意性，造成樁基工程質(zhì)量檢測的可靠性不高，給工程留下了隱患，甚至造成質(zhì)量事故。

2、 1 樁基檢測方法-靜荷載實驗法 基樁工程質(zhì)量的好壞主要取決于兩個因素，即承載能力與樁身質(zhì)量，而承載力是二者中的主要因素。單樁承載力的準確測試對于各類建筑物基礎(chǔ)設(shè)計乃至上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計都起著舉足輕重的作用。長期以來，國內(nèi)外確定單樁承載力的方法很多，總的可分為兩大類： 第一類是對工程現(xiàn)場試樁進行靜載荷試驗和動力檢測； 第二類是通過其它手段，分別得出樁端阻力和樁身的側(cè)阻力后計算求得。基樁檢測的主要目的之一是確定單樁承載力，而單樁豎向靜載荷試驗是公認的檢測單樁豎向承載力最直觀、最可靠的方法。 靜載試驗法:該法被認為是目前檢測基樁豎向抗壓承載力最直接和最可靠的試驗方法。它所獲得的Qs 曲線的形態(tài)由樁側(cè)和

3、樁端土的分布和性質(zhì)、成樁工藝、樁的形狀尺寸等諸多因素而變化。當其陡降段明顯時，可取相應(yīng)于陡降段起點的荷載值；對于緩變型曲線則一般取s=4060mm 對應(yīng)的荷載，對于摩擦型灌注樁，取s=logQ 曲線陡降直線段的起點所對應(yīng)的荷載值。當曲線特征不明確時，極限承載力的確定受人為因素的影響較大。在工程實踐中，基準梁和基準樁的問題常會被檢測人員所忽視，容易出現(xiàn)下列問題： 基準樁打入深度不足，在試驗過程中產(chǎn)生位移； 基準梁長度不符合規(guī)范要求； 基準梁剛度不足，產(chǎn)生較大的撓曲變形。 目前，樁基靜荷載試驗主要有以下幾類加載方法： 堆載法、錨固法和自反力法。 1.1 堆載法： 堆載反力梁裝置就是在樁頂使用鋼梁設(shè)

4、置一承重平臺，上堆重物，依靠放在樁頭上的千斤頂將平臺逐步頂起，從而將力施加到樁身。反力裝置的主梁可以選用型鋼，也可用自行加工的箱梁。平臺形狀可以根據(jù)需要設(shè)置為方形或矩形，堆載用的重物可以選用砂袋、混凝土預(yù)制塊、鋼錠、甚至就地取土裝袋，也有的用水箱。v優(yōu)點： 堆載反力梁裝置使用比較廣泛，其承重平臺搭建簡單，適合于不同荷載量試驗，及不配筋或少配筋的樁，可對工程樁進行隨機抽樣檢測。在千斤頂配合下，該裝置可以將力比較均勻緩慢地施加到樁上，能明顯改善電動油泵加載中的過沖現(xiàn)象，從而使荷載量的大小比較容易控制。 v缺點： 由于開始試驗前，堆重物的重量由支撐墩傳遞到地 面，使樁周土受到了一定的影響，有報道稱，

5、當荷載大于20000kN 時，影響深度將達到45m。而且大噸位試驗時，若用袋裝砂石或場地土等作為堆重物，由于上部荷載較大，造成安裝時間較長，而且需要進行技術(shù)處理，以防鼓凸倒塌。在廣東地區(qū)，許多單位使用混凝土預(yù)制塊堆重，大大減少了安裝時間，但需運輸車輛及吊車配合，試驗成本較高；使用水箱配重，試驗結(jié)束后，由于要放水，會影響試驗場地的整潔。 1.2 錨樁法： 錨樁反力梁裝置在具體的應(yīng)用中又可根據(jù)反力錨的不同分為兩種：將反力架與錨樁連接在一起提供反力的，俗稱錨樁反力梁裝置；將幾只螺旋鉆鉆入地下使用地錨提供反力，俗稱錨桿反力梁裝置。錨樁反力梁裝置就是將被測樁周圍對稱的幾根錨樁用錨筋與反力架連接起來，依靠

6、樁頂?shù)那Ы镯攲⒎戳茼斊?，由被連接的錨樁提供反力。提供反力的大小由錨樁數(shù)量、反力架強度和被連接錨樁的抗拔力決定。錨樁反力梁裝置一般不會受現(xiàn)場條件和加載噸位數(shù)的限制，當條件允許時采用工程樁作錨樁是最經(jīng)濟的，但在試驗過程中需要觀測錨樁的上拔量，以免拔斷，造成工程損失。 在小噸位基樁和復合地基試驗中，小巧易用的地錨就顯示出了工程上的便捷性。地錨根據(jù)螺旋鉆受力方向的不同可分為斜拉式（也即傘式）和豎直式，斜拉式中的螺旋鉆受土的豎向阻力和水平阻力，豎直式中的螺旋鉆只受土的豎向阻力。地錨提供反力的大小由螺旋鉆葉片大小和地層土質(zhì)有關(guān)。雖然有不少單位使用地錨進行復合地基試驗，但由于試驗過程中，地錨會對復合地基土

7、產(chǎn)生擾動，這一點需要引起足夠重視。另外，還有一些反力裝置比如錨樁與堆重平臺聯(lián)合裝置，以及利用現(xiàn)有建筑物或特殊地形提供反力的。v優(yōu)點： 錨樁反力梁裝置是通過鄰近工程樁或預(yù)設(shè)錨樁提供反力，安裝快捷，特別對于大噸位試樁，節(jié)約成本明顯。v缺點： 安裝時荷載對中不易控制，試驗的開始階段容易產(chǎn)生過沖，當使用工程樁做錨樁時，會對工程樁的承載力產(chǎn)生一定的影響，如果為試驗樁設(shè)置專用的錨樁，則會大大增加相關(guān)成本。錨樁在試驗過程中受到上拔力的作用，其樁周土的擾動同樣會影響到試樁。建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94 94）提出的試樁與錨樁之間的中心位置應(yīng) 4d 且 2.0m 就是為了減小這種影響（d ：試樁或錨樁的設(shè)計直徑

8、）。對于樁身承載力較大的鉆孔灌注樁錨樁反力梁裝置無法進行隨機抽樣檢測。 1.3 自平衡法 自平衡法在國外上世紀80 年代中期已經(jīng)研究應(yīng)用，我國從90 年代中期起開始實用性的應(yīng)用。通過多年的科研應(yīng)用，目前在交通橋梁和碼頭工程領(lǐng)域的使用較為廣泛，經(jīng)過不斷的實踐累積，逐步從科研轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ痰臋z測的常規(guī)應(yīng)用，部分行業(yè)和地區(qū)已經(jīng)制定了相關(guān)的檢測規(guī)程。自平衡試樁法的基本原理是接近于豎向抗壓(拔)樁的實際工作條件的試驗方法。首先把一種特制的加載裝置荷載箱放置在樁身指定位置，將荷載箱的高壓油管和位移桿引到地面（平臺）。 由高壓油泵在地面（平臺）向荷載箱充油加載，荷載箱將力傳遞到樁身，其上部樁極限側(cè)摩阻力及自重與

9、下部樁極限側(cè)摩阻力及極限端阻力相平衡來維持加載，從而獲得樁的承載力。這種試驗方法的最大特點是在樁基自身內(nèi)部尋求反力進行加載，不同于傳統(tǒng)方法那樣借助于外部反力加載。 囊式荷載箱安裝應(yīng)用實例圖片http:/ 自平衡法測樁技術(shù)資料下載 http:/ 自平衡法技術(shù)優(yōu)劣勢分析 http:/ 自平衡法荷載試驗抗壓極限承載力的確定 根據(jù)實測荷載箱上、下位移計算確定承載力： Q-S 曲線確定承載力和等效轉(zhuǎn)換曲線。 通過自平衡法檢測可獲得的向上、向下兩條Q-S 曲線（S+ 和S- 曲線）。對于陡降型Q-s 曲線，取陡降起始點對應(yīng)的荷載。對緩變形Q-S 曲線，按位移值確定極限值，極限側(cè)阻取對應(yīng)于向上位移S+=40

10、60mm 對應(yīng)的荷載；極限端阻取S-=4060mm 對應(yīng)荷載，或大直徑樁的S-=（0.030.06）D（D 為樁端直徑，大直徑樁取低值，小直徑樁取高值）的對應(yīng)荷載。如果根據(jù)位移隨時間的變化特征確定極限承載力，下段樁取S-lgt 曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值，上段樁取S-lgt 曲線尾部出現(xiàn)明顯向上彎曲的前一級荷載值。 另外也可以通過轉(zhuǎn)換等效為相應(yīng)的傳統(tǒng)靜載方法獲得的一條Q-S 曲線，將荷載箱作用力轉(zhuǎn)換為樁頂荷載值，上下段樁位移轉(zhuǎn)換為樁頂位移，參考豎向抗壓靜載的極限承載力取值方法確定極限荷載。v優(yōu)點： 自平衡測試法通過樁自身阻力作反力，避免了龐大的反力裝置，其裝置簡單，準備工作省時省力

11、，并且可以節(jié)省大量試驗費用。v缺點： 當使用工程樁進行檢測，荷載箱位置在加載后形成斷樁，不宜處理，荷載箱平衡點位置需要預(yù)估，上部樁身的摩擦力與下部樁身的摩擦力及端阻力不易平衡，另外測試時，荷載箱上部測讀的是負摩擦力，與實際情況不相同，需要根據(jù)經(jīng)驗進行調(diào)整。 1.4自平衡法與傳統(tǒng)加載方法比較v相同點 試驗對象： 相對于其他測樁方法（高、低應(yīng)變等）而言，自反力法與傳統(tǒng)加載方法一樣，同屬于對樁體直接施載的方法，且試驗結(jié)果為勘探、設(shè)計、施工的綜合結(jié)果。 試驗原理： 自反力（自平衡）測樁法，并不是一種全新的樁基靜載試驗，其代表的僅僅是在樁基內(nèi)部尋求反力的一類加載方法（或技巧），與傳統(tǒng)的試驗方法以及現(xiàn)在普

12、遍執(zhí)行的試驗規(guī)范并不矛盾。將自反力法（自平衡法）視為對樁基上、下部同時進行傳統(tǒng)方法加載，加載設(shè)備、載荷分級方法、加載速度、穩(wěn)定判別條件等，與傳統(tǒng)加載方法基本一致，完全可以在現(xiàn)有的傳統(tǒng)試驗規(guī)范的框架內(nèi)完成。v不同點 反力方式 ：自反力法加載時，反力來自于樁基內(nèi)部，這也正是自反力法技術(shù)優(yōu)勢的根本原因。而傳統(tǒng)方法加載時，反力來自于樁基外部，比如堆載配重反力、錨樁反力等。 加載方向： 傳統(tǒng)方法試驗時，樁基一般總是整體受載荷，且加載方向與傳統(tǒng)試驗規(guī)程的約定一致；自反力法試驗時，樁基經(jīng)常是被分段加載，而且，經(jīng)常有上部樁體受載方向與傳統(tǒng)試驗規(guī)程的約定相反。因此，自反力法加載完成后，往往不能加載結(jié)果直接套用傳

13、統(tǒng)試驗規(guī)程進行類比，得出安全性結(jié)論，而是將加載結(jié)果間接轉(zhuǎn)換以后，才能套用傳統(tǒng)試驗規(guī)程進行類比，得出安全性結(jié)論。 加載位置： 傳統(tǒng)試驗法，加載點一般都是在樁頂；而自反力法的加載點，一般都是安排在樁基內(nèi)部，傳力點-樁頭的概念發(fā)生了變化。因此，自反力法實施過程中，需要采取一系列特殊措施，保證加載點的局部樁體的完整。典型的措施有：樁體強度局部加強、降低樁截面載荷集中程度、采用中低壓的專業(yè)荷載箱等。 2.自平衡法荷載試驗在工程試驗樁的應(yīng)用 工程試驗樁的基本情況： 某工程在設(shè)計階段采取試驗樁的方式以提供樁承載力作為設(shè)計參考依據(jù)。由于工程采用大直徑的混凝土灌注樁，承載力較高，而且工程現(xiàn)場及周邊環(huán)境比較復雜，

14、表層土為較厚的淤泥質(zhì)土，采用堆載豎向抗壓靜載檢測存在運輸?shù)跹b難和安全隱患，因此建設(shè)各方確定采用自平衡法對試驗樁實施承載力檢測。工程試驗樁為混凝土摩擦端承灌注樁，混凝土等級C35，直徑1.6m，長度44.7m，設(shè)計要求最大加載力為40000kN。超前鉆顯示樁主要穿越淤泥、砂層和泥質(zhì)粉砂巖層，持力層為微風化粉砂巖。 試驗程序： 通過對設(shè)計文件和地質(zhì)資料的分析，將荷載箱布置在荷載箱底板離樁端1.2m 處，這樣能較有效測出各土層的極限側(cè)摩阻力。初步換算要達到設(shè)計要求的4000kN 荷載值，荷載箱相應(yīng)的加載值為20084kN。每級加載為單樁極限承載極限值的1/10，每級加載后在第1h 內(nèi)的5、15、30

15、、45、60 （min） 測讀一次，以后每隔30min 測讀一次；每1 小時內(nèi)的位移不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（由1.5h 內(nèi)連續(xù)三次觀測值計算），認為相對穩(wěn)定，可加下一級荷載。每級卸載值為加載值的2 倍，每級卸載后隔15min 測讀一次殘余沉降，2 次后隔30min 再讀一次，即可卸下一級荷載，全部卸載后，隔34h 再讀一次。 檢測成果和分析： 當?shù)? 級荷載加載完成后，繼續(xù)通過油泵加油，但油泵壓力表讀數(shù)始終無法上升到第10 級的對應(yīng)讀數(shù)，而荷載箱上部樁整體不斷被頂出，持續(xù)7 小時后，荷載箱體頂位移增大了51mm，對應(yīng)的樁頂位移為54mm，已經(jīng)達到了停止加載的條件，隨后開始分級卸載。 根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，荷載箱上部樁位移已經(jīng)達到極限破壞的數(shù)值，因此向下極限摩阻力取Q +u =18189kN。 而下部樁未發(fā)生破壞，Q-u18189kN，從位移記錄顯 示荷載箱下部樁的變形量比較小，表明樁端無沉渣或沉 渣較小，樁端混凝土與巖層結(jié)合較好。 根據(jù)公式 =36000kN （荷載箱上部樁側(cè) 向上阻力換算向下修正系數(shù)通過對圖層分布的加權(quán)平均計算取=0.9）。 由于試驗中樁的下端并未達到極限值，所以通過試驗數(shù)據(jù)計算出來的極限值是偏于安全的，如果需要進一步檢測下部的極限承載力則需要外加反力繼續(xù)對下部樁進行加載試驗。 3. 結(jié)論 通過自平衡法荷載試驗原理和工程實