基桩自平衡测试技术及相关问题探讨

1、基桩自平衡测试技术及相关问题探讨 【摘要】介绍了自平衡测试技术，详解了该技术的相关优势，结合先阶段应用情况，分析了自平衡测试技术的相关问题，如桩底沉渣浮浆的影响，测试系统的稳定性，测试数据的可靠性等，并对该技术的发展提出了相关展望。 【关键词】基桩测试；自平衡；问题；展望 1 基桩自平衡测试技术 1.1 基桩自平衡测试技术简介 目前，我国确定基桩承载力的方法主要为静力载荷试验方法，即采用接近于竖向抗压桩实际工作条件的方法。静载荷试桩法作为一种标准方法，可提供设计完整可靠的承载力参数，避免工程潜在的不安全因素，而且还能积累经验促进其他试桩法的发展，但该方法的缺点是成本高、工程量大和工期长。且单桩

2、承载力越高，试桩困难越大，以致许多大吨位桩的承载力往往得不到准确数据，基桩的潜力不能合理发挥，这是基桩础领域面临的一大困惑。 用桩侧阻力作为桩端阻力的反力测试桩承载力的概念早在1969年就被日本中山和藤关所提出，称为桩端加载试桩法。20世纪80年代中期类似的技术也为osterberg等人所发展，其中osterberg将此技术用于工程实践，并推广到世界各地，所以人们一般称这种方法为osterberg-cell载荷实验或o-cell载荷实验。上世纪90年代末期，该技术开始进入我国，经过多年的发展，目前已在我国多个省份得到大范围的应用，同时，也得到越来越多、越来越明确的相关地方标准、行业标准和国家标

3、准的采纳和支持。大的测试如润扬大桥南叉桥南塔试桩，桩径2.8m，桩长59m，测得极限承载力为120mn；舟山西堠门大桥，桩径2.8m，桩长40m，测得极限承载力为130mn。 自平衡平衡测桩法的主要装置是一种经特别设计类似于千斤顶的可用于加载的荷载箱。基桩自平衡试验开始后，在地面上通过油泵加压，随着压力增加，荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向往上、往下传递，促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥。假设基桩受荷后，桩身结构完好（无破损，混凝土无离析、断裂现象），则在各级荷载作用下混凝土产生的应变量等于钢筋产生的应变量，通过量测预先埋置在桩体内的钢筋应变计，可以实测到各钢筋应变计在每级荷载作用下所得的应力应变关系

4、，从而推出相应桩截面的应力应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求的。由此便可求得在各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力及轴力、摩阻力随荷载和深度变化的传递规律。 1.2 基桩自平衡测试技术优势 总的来说，该技术有以下几点优势： 1）装置简单，不占用场地，不需运入数千吨物料，不需要构筑反力架，可多根桩同时测试，扩大检测面，试桩准备工作省时、省力、安全； 2）该法利用桩的侧阻与端阻成反力，因而可清楚的分出侧阻力与端阻力分布和各自的荷载-位移曲线。 3）节省实验费，但与传统方法相比可节省费用的30%60%，具体比例视桩吨位和地质条件而定，吨位越大越明显。 4）实验后试桩仍可以做为工程桩实用，必

5、要时可利用预埋管对荷载箱进行压力灌浆； 5）在下列情况下或设置传统的堆载平台或锚桩反力架特别困难或特别花钱时，该法更显示其优势，例如：水上试桩，坡地试桩，基坑底试桩，狭窄场地试桩，斜桩，嵌岩桩，抗拔桩等，这些都是传统试桩法难以做到的。 6）方便的重复试验。可在同一桩端深度的不同的时间（后压浆试桩效果对比）在同一根桩上方便的进行试验； 7）可得到土阻力的静蠕变和恢复效果。试验荷载可保留所需的任意长时间段，因此可实测桩侧和桩端阻力的蠕变行为的数据； 2 基桩自平衡测试相关问题 基桩自平衡测试阶段，施工现场环境复杂、条件恶劣，操作人员素质及水平参差不齐，另外荷载箱设计上的不合理都会给荷载箱的测试工作

6、带来较大的影响。因此，要避免或减轻内外部因素对自平衡测试工作的不利影响，保障测试数据的安全可靠，有以下几个问题需要注意。 2.1 荷载箱在浇筑过程中的配合性能 在实际工程应用中，荷载箱通常与钢筋笼焊接装配为一体后一起吊入桩孔，在后续的桩身浇注过程中，荷载箱的存在大大减小了荷载箱下部桩身的浇注空间，造成大量的沉渣和浮浆滞留桩底，对成桩质量及其带来的后期的基桩承载力测试均有较大的影响，这也是影响自平衡测试技术发展的主要方面。因此，荷载箱与桩身的混凝土浇注需有良好的配合性，这其中对荷载箱装置的整体设计提出了很高的要求。 2.2 自平衡测试系统的稳定性能 荷载箱在实际工程应用中面临各种各样复杂的测试环

7、境，需保证其测试数据的稳定性，真实地反应基桩承载力情况。这就需要在荷载箱的研制上，保证其具有高度的稳定性。首先，保证荷载箱在测试的过程中自身的完整性，油管、位移管等关键装置不会在测试中轻易被破坏（比如在实际基桩检测中发生的输油管破裂漏油现象等），上下板不会由于挤压产生屈曲变形，传感器在测试过程中不出现故障等；其次要保证配套的数据采集系统稳定可靠，采集数据过程中不会或极少出现无故断电、死机、软件故障等情况。 2.3. 荷载箱测试技术的适应性问题 荷载箱在实际的安装及测试中，除了面临各类复杂的工程环境以外，同时也面临各类水平参差不齐的施工安装人员和检测人员，这些不利因素在现实中都是无法规避的。在这

8、种情况下，即使在荷载箱安装和检测中按照标准化和规范化的测试程序及操作流程进行工作，也难以保证得到可信的测试结果。为此，在实际工程应用中，要着重体现荷载箱的适应性、抗干扰能力及容错能力，使其在极度复杂多变的环境下，仍然能够正常运行工作。在采集软件的研发上，也要保证其具有较高的强健性，降低周边环境对数据采集的不利影响，保证数据的真实可靠。 3基桩自平衡测试技术展望 自平衡荷载箱技术由于其装置的特殊性，即需要将其放置于桩身中一起浇筑成桩，如何保证高质量的成桩一直是该技术发展的主要方向，但是这个问题也一直没有得到彻底的解决。一方面，从荷载箱的构造来看，增加导流装置已是一种趋势，用以保证传统混凝土的良好

9、浇筑和桩底沉渣的清除。另一方面，高度智能化和稳定性的位移传感测试系统也是自平衡测试技术有待改善的巨大方面。另外，在实际测试中，还可以参照国外loadtest公司，提出规范化和标准化的安装及操作流程，形成整套体系，提升国内的专业化水准。 目前来看，国内的研究动态主要是集中在对自平衡技术的介绍，荷载箱位置的讨论，荷载位移曲线的转换，承载力的确定，后灌浆工艺的讨论以及如何提高测试精度等方面，并且越来越向最后两点集中。可以看出，自平衡测试技术作为一项越来越成熟的技术，要对测试的可靠性，标准化，规范化引起极度重视。 4 结论 自平衡试桩技术作为一套高效节能省时的基桩承载力测试技术，在工程中受到了越来越广泛的应用，但其中也面临很多的问题，从而对其测试的准确性造成了一定的影响，所以，要优化测试装置（主要是荷载箱）和整个测试采集系统，并且形成高度规范化的操作体系，同时，改进测试后的灌浆工艺也是重要的发展方向。 参考文献 1 龚维