周宇

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摘要：自平衡試樁法是接近于豎向抗壓（拔）樁的實(shí)際工作條件的試驗(yàn)方法。自平衡測試樁基承載力是基礎(chǔ)工程技術(shù)的進(jìn)步，它不受場地的制約，特別是在橋梁樁基檢測和水上試樁中較好地解決了傳統(tǒng)法試驗(yàn)困難的問題，節(jié)省了國家的人力、財力和物力，具有建設(shè)節(jié)約型社會的意義。

關(guān)鍵詞：自平衡測試法；橋梁樁基；應(yīng)用

引言

隨著承載力的不斷提高，采用傳統(tǒng)的樁基承載力測試方法在成本、工程量、時間上的耗費(fèi)也越來越高。和其他方法相比，自平衡測試方法的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省時間、節(jié)約經(jīng)費(fèi)，不受試樁場地、噸位的限制，可分別測出樁的樁周摩阻力和端阻力與上下位移間的關(guān)系曲線，便于分別考慮這兩種承載力，明確兩種承載力的發(fā)展過程，這對于樁基礎(chǔ)的設(shè)計是十分重要的。

1自平衡試驗(yàn)法概述

自平衡測試法是利用試樁自身反力平衡的原理，在樁端附近或樁身截面處預(yù)先埋設(shè)單層（或多層）荷載箱，加載時荷載箱以下將產(chǎn)生端阻和側(cè)阻以抵抗向下的位移，同時荷載箱以上將產(chǎn)生向下的側(cè)阻和混凝土樁身自重以抵抗向上的位移，上、下樁段反力大小相等，方向相反，從而達(dá)到試樁自身反力平衡加載的目的。該方法適用范圍廣、成本低、周期短，可測試注漿前后承載能力變化。

作為試驗(yàn)樁，自平衡試驗(yàn)理論是成立的，采用簡化轉(zhuǎn)化法可以簡便地測出單樁承載力，采用精確轉(zhuǎn)換法可以測出樁身軸力、樁側(cè)摩阻力、樁端阻力、樁身承載力，對于超長樁還可以埋設(shè)多個荷載箱分段測試。自平衡試驗(yàn)法在國內(nèi)試樁已超過3000根，其與普通堆載或錨樁提供反力的靜載試驗(yàn)進(jìn)行的大量對比表明，兩者吻合較好[1]。

目前現(xiàn)有技術(shù)條件下大噸位樁基自平衡試驗(yàn)具有如下優(yōu)點(diǎn)：裝置簡單，不占用場地，不需要運(yùn)入成百上千噸堆載物資，不需要笨重的反力架，可同時進(jìn)行多根樁測試；可清楚地分出側(cè)阻力和端阻力、各自的荷載-位移曲線；試驗(yàn)方便，費(fèi)用較低，省時間；在試驗(yàn)條件達(dá)到基本要求、組合千斤頂和油表率定合格的條件下，與其他靜載試驗(yàn)方法相比，目前自平衡試驗(yàn)是比較行之有效的方法，值得推廣。且超長樁、大噸位樁基靜載試驗(yàn)因?qū)崿F(xiàn)難度大、成本極高，大噸位超長樁基采用自平衡試驗(yàn)更具優(yōu)越性。

2自平衡測試法在橋梁樁基中的應(yīng)用

針對非工程樁而言，自平衡試驗(yàn)結(jié)束后不會應(yīng)用于實(shí)際工程，并不值得擔(dān)心。如果選擇工程樁作為試驗(yàn)樁，試驗(yàn)結(jié)束后該樁還需要正常使用、正常受力，就是諸如平衡點(diǎn)問題、斷樁問題、大噸位組合千斤頂問題等等爭議和質(zhì)疑特別值得注意的問題。

2.1自平衡試驗(yàn)平衡點(diǎn)問題

迄今為止，自平衡于試驗(yàn)平衡點(diǎn)的選擇仍然是不確定的，不具有唯一性，大多根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)自主確定，易導(dǎo)致樁基豎向承載力測試不準(zhǔn)確。自平衡試驗(yàn)因平衡點(diǎn)選擇不當(dāng)，有可能出現(xiàn)真正平衡點(diǎn)的那一段（上段或下段）樁首先達(dá)到位移過大等停止加載的條件而終止試驗(yàn)，可能導(dǎo)致測試樁基豎向承載力比實(shí)際承載力偏小，而此時真正平衡點(diǎn)的另一段（下段或上段）可能遠(yuǎn)沒有達(dá)到極限承載力。

關(guān)于平衡點(diǎn)的定義，《樁基靜載試驗(yàn) 自平衡法》（JT/T 738—2009）給出如下解釋：平衡點(diǎn)為基樁上段樁身自重及樁側(cè)極限摩阻力之和與下段樁側(cè)極限摩阻力及極限樁端阻力之和基本相等的位置?！稑痘o載試驗(yàn) 自平衡法》（JT/T 738—2009）中規(guī)定荷載箱的埋設(shè)位置為：當(dāng)極限樁端阻力小于極限樁側(cè)摩阻力時，荷載箱置于平衡點(diǎn)處，使上、下段樁的極限承載力基本相等，以維持加載。當(dāng)極限樁端阻力大于極限樁側(cè)摩阻力時，荷載箱置于樁端，根據(jù)樁的長徑比、地質(zhì)情況采取以下措施：樁頂提供一定量的配重；用小直徑樁模擬，先測出極限樁端承載力，再根據(jù)實(shí)際尺寸換算總的端阻力值?！稑痘o載試驗(yàn) 自平衡法》（JT/T 738—2009）用“基本相等”顯得底氣不足，且對平衡點(diǎn)的解釋和荷載箱的埋設(shè)位置的描述前后并不相符。即使理論上認(rèn)可“基本28相等”，但試驗(yàn)之前焊接鋼筋籠埋設(shè)荷載箱時，在地面上怎么大致判斷基樁上段樁樁身自重及樁側(cè)極限摩阻力之和與下段樁側(cè)極限摩阻力及極限樁端阻力之和基本相等呢？ 在理想狀態(tài)的均質(zhì)土?xí)r或可行，但在復(fù)雜土層時很難做到“基本相等”。

2.2自平衡試驗(yàn)后樁基在荷載箱處斷樁問題

相關(guān)規(guī)范中采用低應(yīng)變法、高應(yīng)變法和聲波透射法將樁身完整性分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ類；Ⅰ，Ⅱ類樁屬于“合格”樁，Ⅲ，Ⅳ類樁屬于“不合格”樁。對Ⅲ，Ⅳ類樁，工程上一般會采取措施進(jìn)行處理，如Ⅳ類樁的處理包括補(bǔ)強(qiáng)、補(bǔ)樁、設(shè)計變更或由原設(shè)計單位復(fù)核是否可滿足結(jié)構(gòu)安全和使用功能要求，而對Ⅲ類樁，可能采用與Ⅳ類樁相同的處理方式，也可能采用其他更可靠的檢測方法驗(yàn)證后再做決定；另外，采用低應(yīng)變反射法得到Ⅲ類樁的判斷結(jié)論后，可能還會附帶檢測結(jié)果，要求對該樁采用其他方法進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證的建議。可見相關(guān)規(guī)范對樁基礎(chǔ)的樁身混凝土完整性高度重視，其重要性甚至超過樁身混凝土強(qiáng)度缺陷，這也是樁基在正常工作條件下對樁身完整性、整體性的基本要求。

而自平衡試驗(yàn)前需要截斷鋼筋籠，試驗(yàn)后在荷載箱處混凝土必然被千斤頂拉斷。若在工程樁中采用自平衡試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后在荷載箱位置形成絕對斷樁，樁基在正常工作受力后存在的斷樁、自平衡試驗(yàn)千斤頂回縮等不確定因素勢必會影響樁基的受力、耐久性、完整性等，這種人為斷樁也與相關(guān)規(guī)范的要求相互矛盾?！稑痘o載試驗(yàn) 自平衡法》（JT/T 738—2009）認(rèn)為：若在工程樁上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后應(yīng)在荷載箱處進(jìn)行高壓注漿，以確?；鶚栋踩?。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，地下深孔注漿技術(shù)及其效果難以達(dá)到基樁混凝土本身的強(qiáng)度和完整性標(biāo)準(zhǔn)，雖然不計成本進(jìn)行基樁后注漿能夠?qū)鄻队幸欢ǖ膹浹a(bǔ)，但是補(bǔ)強(qiáng)效果十分有限，更嚴(yán)重的是荷載箱處被切斷的鋼筋是無法自行連接和彌補(bǔ)的。

2.3大噸位組合千斤頂?shù)目煽慷葐栴}

千斤頂和油表配套需要進(jìn)行配套標(biāo)定，一般來說千斤頂張力和油表讀數(shù)之間為成直線的線性關(guān)系。按照配套率定的曲線，可以從油表讀數(shù)判定千斤頂張力，配套的千斤頂和油表應(yīng)一一對應(yīng)，即“一頂一表制”。目前工程上使用的千斤頂沒有能夠達(dá)到幾千噸的，限于千斤頂最大量程的額定，往往由多個普通千斤頂組合成一個組合千斤頂，這就引出大噸位組合千斤頂和油表的率定問題，即“多頂一表制”。若不對該問題進(jìn)行規(guī)范和解決，盡管進(jìn)行了許多試驗(yàn)，結(jié)果在很大程度上還是不確切的?！痘鶚蹲云胶夥o載試驗(yàn)用荷載箱》（JT/T 875—2013）對荷載箱的結(jié)構(gòu)形式、規(guī)格、型號、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法等等方面進(jìn)行了進(jìn)一步完善，但對組合千斤頂?shù)亩囗斠槐砣绾谓M合、組合后如何標(biāo)定、標(biāo)定的線性關(guān)系、組合千斤頂額定荷載的使用界限等關(guān)鍵問題都沒有明確。在《基樁靜載試驗(yàn) 自平衡法》（JT/T 738—2009）和《基樁自平衡法靜載試驗(yàn)用荷載箱》（JT/T 875—2013）的基礎(chǔ)上，建議相關(guān)部門盡快增加多頂一表的配套率定及其率定的原始設(shè)備規(guī)格、組合千斤頂?shù)念~定荷載的使用界限等內(nèi)容，以便組合千斤頂和相應(yīng)油表能夠進(jìn)行準(zhǔn)確率定，確保自平衡試驗(yàn)所檢測的基樁極限承載力可靠、可信。

3結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)有技術(shù)情況下，若選擇大噸位及超長樁基作為試驗(yàn)樁，傳統(tǒng)堆載和錨樁提供反力的靜載試驗(yàn)難以測定樁基的豎向承載力，而在可靠的試驗(yàn)條件下，理論和實(shí)踐均表明自平衡試驗(yàn)具有優(yōu)越性，值得推廣。但若選擇工程樁作為試驗(yàn)樁，目前因自平衡試驗(yàn)存在平衡點(diǎn)位置問題、斷樁問題、組合千斤頂問題等仍沒有從理論上和實(shí)踐上得到完善，工程樁靜載試驗(yàn)要慎用或不用自平衡試驗(yàn)，應(yīng)選擇其他穩(wěn)定可靠的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JCJ94-95[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.

[2]舒翔，黃雨.基樁有效樁長的確定方法[J].工業(yè)建筑 2001，31（1）