荷载箱自平衡法基桩检测技术探讨

1、荷载箱自平衡法基桩检测技术探讨摘要：本文通过结合杭州市彩虹快速路滨江段四标段项目灌注桩施工情况，提出对该基桩采取荷载箱自平衡法基桩检测技术，从分析该基桩检测技术原理出发，提出其检测技术要点，分析基桩检测结果，旨在为同类工程提供参考借鉴。关键词：基桩检测；荷载箱；自平衡法；静载检测1. 工程概况 杭州市彩虹快速路滨江段四标段项目，本合同段钻孔灌注桩的桩径为0.5m、1.2m、1.5?m三种，其中直径1.2m钻孔桩395根，直径1.5?m钻孔桩16根，直径0.5m钻孔桩150根。本合同段地质多为粉质粘土、淤泥质粘土、粉砂、圆砾石类及中风化泥质粉砂岩等。拟对2根桩进行静载试验(采用自平衡试桩法)。

2、2 .荷载箱自平衡法检测技术 本工程桩基承载力检测采用自平衡法。与传统的静载检测方法(堆载法或锚桩法)相比，自平衡法具有以下三大特点：1)省时：成桩后待土体稳定(一般20天左右)即可检测，且多根桩同时检测，正常情况2天检测完毕。2)省力：没有“堆载”，也不要笨重的反力架，检测过程十分简单、方便、安全，环保。3)综合检测费用低：检测桩完全按工程桩制作，不需到达地面，对有地下室的结构，与常规方法相比，缩短了检测桩长度，且检测后经压浆处理，检测桩仍作工程桩使用。 从检测原理来分析，自平衡试桩法的加载设备采用荷载箱与钢筋笼连接后安装在桩身平衡点，并将高压油管和检测管一起引到地面。试验时，从桩顶通过高压

3、油管对荷载箱内腔施加压力，箱顶与箱底被推开，产生向上与向下的推力，从而调动桩周土的侧阻力与端阻力来维持加载。 (1)加载设备。试桩采用的荷载箱，其加载值的率定曲线由计量部门标定。高压油泵，最大加压值为60MPa，加压精度为每小格0.5MPa，其压力表由计量部门标定。 (2)位移量测装置。电子位移传感器，量程50mm(可调)，每桩6只，通过磁性表座固定在基准钢梁上，2只用于量测桩身荷载箱处的向上位移，2只用于量测桩身荷载箱处的向下位移，2只用于量测桩顶处位移。数据采集仪与位移传感器连接在一起。 基桩现场测试加载采用慢速维持荷载法，测试按中华人民共和国交通部标准基桩静载试验 自平衡法(JT/T 7

4、38-2009)进行，即：1)成桩至试验间隙时间：桩身强度达到设计要求的70%，不应少于20天。2)荷载分级：每级加载为预估最大加载值的1/10，第一级按两倍荷载分级加载，卸载分5级进行。 3)位移观测：采用慢速维持荷载法。每级加(卸)载后在第1h内分别于5、15、30、45、60min各测读一次，以后每隔30min测读一次，达到稳定后加(卸)下一级荷载。卸载到零后观测2小时，测读时间间隔同加载。电子位移传感器连接到电脑，直接由电脑控制测读，在电脑屏幕上显示Q-S、S-lgt、S-lgQ曲线。 4)稳定标准：每级加(卸)载向上、向下位移量在下列时间内不大于0.1mm；桩端为巨粒土、粗粒土或坚硬

5、黏质土，最后30min。 5)终止加载条件及极限加载值：总位移量大于或等于40mm，本级荷载的下沉量大于或等于前一级荷载的位移量的5倍时，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限加载值。总位移量大于或等于40mm，本级荷载加上后24h未达稳定，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限加载值。总下沉量小于40mm，但荷载已大于或等于设计荷载乘以设计规定的安全系数，加载即终止。取此时的荷载为极限加载值。 3. 荷载箱检测施工要求 本工程基桩采取荷载箱的自平衡法检测技术，试桩除严格满足施工技术规范以及设计院要求外，由于自平衡法的需要，自平衡试桩施工时应注意以下几点：1)地面上绑扎和焊接钢

6、筋笼，由施工单位负责，测试单位指导，声测管(钢管)连接用套筒围焊，确保声测管不渗泥浆，与钢筋笼绑扎成整体。试桩钢筋笼设计配筋：22mm，钢筋笼共24根主筋，8根通长筋， 8根21.12m，8根36.2m。2)荷载箱应立放在平整地上，吊车将上节钢筋笼(声测管)吊起与荷载箱上顶板焊接(所有主筋围焊，并确保钢筋笼与荷载箱起吊时不会脱离)保证钢筋笼与荷载箱在同一水平线上，再点焊喇叭筋，喇叭筋上端与主筋，下端与内圆边缘点焊，保证荷载箱水平度小于5；然后荷载箱下底板与下节钢筋笼连接，焊接下喇叭筋(具体要求同上)。3)试桩混凝土标高同工程桩，导管通过荷载箱到达桩端浇捣混凝土，当混凝土接近荷载箱时，拔导管速度

7、应放慢，当荷载箱上部混凝土大于2.5m时导管底端方可拔过荷载箱，浇混凝土至设计桩顶；荷载箱下部混凝土坍落度宜大于200mm，便于混凝土在荷载箱处上翻。4)埋完荷载箱，保护油管及声测管封头(用钢板焊，防止水泥浆漏入)。5)灌注混凝土时，宜在原有基础上再制作一组弹摩和强度试块，待测试时(15天)作混凝土强度及弹模试验(由施工单位负责)。6)测试期间应保证不间断供电(380V、220V两种电源)，试桩周围10米内不得有较大的振动。7)布置平衡梁(基准梁)。基准梁一端与基准桩铰接，另一端与基准桩焊接，基准梁长度为试桩直径的6倍，采用I40工字钢，基准桩打入地下1m。8)为尽量减少试桩时外部因素的影响，

8、宜搭设防风蓬架(保护罩)，确保测试时仪表不受外界环境的影响。9)钢筋笼焊接荷载箱、绑扎应变计(本项目不需要)、布置平衡梁、搭防风蓬架、试验后注浆等由施工单位负责完成。 4. 自平衡检测要点 从工程实践情况表明，对于有条件进行孔底作业的端承型大直径干成孔钻孔灌注桩、人工挖孔桩，当持力层为土层、强风化层时，可以采用深层平板载荷试验或浅层平板载荷试验确定桩端持力层的承载力，采用深层平板载荷试验可直接得出桩端阻力的极限值和特征值也可得出桩端土层的承载力特征值，试验结果不应进行深度修正。当桩端持力层为中风化、微风化、未风化岩石时，可用直径为300mm的压板，在孔底进行岩基载荷试验，试验结果不能进行深度修

9、正。上述检测的数量，每单栋建筑物不应少于3根，当预估总桩数少于50根时，不应少于2根。当采用孔底平板载荷试验或岩基载荷试验为设计提供依据时，可不考虑桩径及单桩承载力的差别，每栋建筑物应进行不少于2根桩的试验(岩土工程条件简单的多层建筑物，每栋不应少于1根)。 规范孔底平板载荷试验的方法，纠正目前孔底平板载荷试验中普遍存在的严重违规现象。为此，对平板载荷基桩检测提出如下检测要求：(1)加载应通过传 力杆在孔口用千斤顶加载。(2)百分表应设在孔口稳定土层上，测量对象不应为传力杆，而应为设在传力杆周边置于压板上不与传力杆连接的杆件系统。(3)压板尺寸应为500500mm或700700mm。(4)孔底

10、尺寸不应小于3倍压板边长。(5)试验结果可以进行深度修正，但应慎重采用。尤其是对于在软土中进行静载荷试验，应注意荷载支点力对软土变形的影响，考虑加载中支点卸载引起桩附近土的回弹影响，考虑百分表固定点的变形影响。必要时应采用精密水准仪在加、卸每级荷载时对百分表固定点进行水平测量，逐级修正变形测量的数据。 从工程实践表明，对于基桩检测来说，无论是深层还是浇层平板载荷试验，其终止加载的条件是一样，而合理地掌握平板载荷试验结束条件是准确检测基桩关键之一。结合实践，笔者提出平板载荷试验检测结束条件主要有：承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展；本级荷载的沉降量大于前级荷载

11、沉降量的5倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降；在某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准；总沉降量与承压板直径(或宽度)之比超过0.06。 5.检测结果分析 (1)现场测试工作。施工单位配合完成测试辅助工作，包括基准柱打入及基准梁架设等准备工作；测试单位做好测试记录、核对加载吨位。在整个测试过程中做好仪器设备的防冲击、防振动和免受气候条件的影响措施，并及时整理、计算出相关数据；测试完毕进行荷载箱处注浆。 (2)对基桩检测试验数据的分析、整理。1)绘制Qs曲线、s-lgt曲线和s-lgQ曲线，并提供相应的数据表格。提供加载、卸载曲线及实测数据表。2)提供试桩的极限承载力推荐值。3)提供试验工程检

12、测总报告，综合分析试验成果。 (3)基桩自平衡深层静荷载试验结果及分析。本场地的1根试桩现场测试工作于2007年11月29日全部完成，整个测试作业严格按测试规程进行，测试过程情况正常。由现场实测数据绘制的向下位移QS曲线、Slgt曲线和向上位移U曲线、lgt曲线。 本项目荷载箱分级荷载按额定荷载6850kN分成10级加载，每级加载值685kN，首级为1370kN，荷载箱加载至最大试验荷载第10级荷载6850kN，实测上段桩向上位移U曲线呈缓变型、lgt曲线呈平直型，且位移量很小，说明上段桩侧阻力表现良好且尚有余量；下段桩向下位移QS曲线呈缓变型、Slgt曲线呈平直型，持力层性状一般。当荷载箱正

13、常加载至最大试验荷载(对应加载值为第10级荷载6850kN)时，下段桩荷载箱向下位移累计39.52mm，卸载后剩余位移为27.13mm，回弹率31.35%，而对应的荷载箱向上位移为6.61mm，卸载后剩余位移为3.55mm，回弹率46.29%。经计算，单桩竖向抗压极限承载力=上段桩侧土极限摩阻力+下段桩极限承载力，即为： Qu=7830+685014680kN。 6. 结语 文章提出对该基桩采取荷载箱自平衡法基桩检测技术，从分析该基桩检测技术原理出发，提出其检测技术要点，分析基桩检测结果，以SZ1试桩(H25)为例，加载至最大试验荷载(对应加载值为第10级荷载6850kN)时，下段桩荷载箱向下位移累计39.52mm，卸载后剩