自平衡法桩基检测

桩基检测方法—自平衡法1桩基检测方法---静荷载实验法基桩工程质量的好坏主要取决于两个因素，即承载能力与桩身质量，而承载力是二者中的主要因素。单桩承载力的准确测试对于各类建筑物基础设计乃至上部结构的设计都起着举足轻重的作用。长期以来，国内外确定单桩承载力的方法很多，总的可分为两大类：第一类是对工程现场试桩进行静载荷试验和动力检测；第二类是通过其它手段，分别得出桩端阻力和桩身的侧阻力后计算求得。基桩检测的主要目的之一是确定单桩承载力，而单桩竖向静载荷试验是公认的检测单桩竖向承载力最直观、最可靠的方法。静载试验法:该法被认为是目前检测基桩竖向抗压承载力最直接和最可靠的试验方法。它所获得的Q—s曲线的形态由桩侧和桩端土的分布和性质、成桩工艺、桩的形状尺寸等诸多因素而变化。当其陡降段明显时，可取相应于陡降段起点的荷载值；对于缓变型曲线则一般取s=40~60mm对应的荷载，对于摩擦型灌注桩，取s=logQ曲线陡降直线段的起点所对应的荷载值。当曲线特征不明确时，极限承载力的确定受人为因素的影响较大。在工程实践中，基准梁和基准桩的问题常会被检测人员所忽视，容易出现下列问题：①基准桩打入深度不足，在试验过程中产生位移；②基准梁长度不符合规范要求；③基准梁刚度不足，产生较大的挠曲变形。目前，桩基静荷载试验主要有以下几类加载方法：堆载法、锚固法和自反力法。1.1堆载法：堆载反力梁装置就是在桩顶使用钢梁设置一承重平台，上堆重物，依靠放在桩头上的千斤顶将平台逐步顶起，从而将力施加到桩身。反力装置的主梁可以选用型钢，也可用自行加工的箱梁。平台形状可以根据需要设置为方形或矩形，堆载用的重物可以选用砂袋、混凝土预制块、钢锭、甚至就地取土装袋，也有的用水箱。优点：堆载反力梁装置使用比较广泛，其承重平台搭建简单，适合于不同荷载量试验，及不配筋或少配筋的桩，可对工程桩进行随机抽样检测。在千斤顶配合下，该装置可以将力比较均匀缓慢地施加到桩上，能明显改善电动油泵加载中的过冲现象，从而使荷载量的大小比较容易控制。缺点：由于开始试验前，堆重物的重量由支撑墩传递到地面，使桩周土受到了一定的影响，有报道称，当荷载大于20000kN时，影响深度将达到45m。而且大吨位试验时，若用袋装砂石或场地土等作为堆重物，由于上部荷载较大，造成安装时间较长，而且需要进行技术处理，以防鼓凸倒塌。在广东地区，许多单位使用混凝土预制块堆重，大大减少了安装时间，但需运输车辆及吊车配合，试验成本较高；使用水箱配重，试验结束后，由于要放水，会影响试验场地的整洁。1.2锚桩法：锚桩反力梁装置在具体的应用中又可根据反力锚的不同分为两种：将反力架与锚桩连接在一起提供反力的，俗称锚桩反力梁装置；将几只螺旋钻钻入地下使用地锚提供反力，俗称锚杆反力梁装置。锚桩反力梁装置就是将被测桩周围对称的几根锚桩用锚筋与反力架连接起来，依靠桩顶的千斤顶将反力架顶起，由被连接的锚桩提供反力。提供反力的大小由锚桩数量、反力架强度和被连接锚桩的抗拔力决定。锚桩反力梁装置一般不会受现场条件和加载吨位数的限制，当条件允许时采用工程桩作锚桩是最经济的，但在试验过程中需要观测锚桩的上拔量，以免拔断，造成工程损失。在小吨位基桩和复合地基试验中，小巧易用的地锚就显示出了工程上的便捷性。地锚根据螺旋钻受力方向的不同可分为斜拉式（也即伞式）和竖直式，斜拉式中的螺旋钻受土的竖向阻力和水平阻力，竖直式中的螺旋钻只受土的竖向阻力。地锚提供反力的大小由螺旋钻叶片大小和地层土质有关。虽然有不少单位使用地锚进行复合地基试验，但由于试验过程中，地锚会对复合地基土产生扰动，这一点需要引起足够重视。另外，还有一些反力装置比如锚桩与堆重平台联合装置，以及利用现有建筑物或特殊地形提供反力的。优点：锚桩反力梁装置是通过邻近工程桩或预设锚桩提供反力，安装快捷，特别对于大吨位试桩，节约成本明显。缺点：安装时荷载对中不易控制，试验的开始阶段容易产生过冲，当使用工程桩做锚桩时，会对工程桩的承载力产生一定的影响，如果为试验桩设置专用的锚桩，则会大大增加相关成本。锚桩在试验过程中受到上拔力的作用，其桩周土的扰动同样会影响到试桩。《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）提出的试桩与锚桩之间的中心位置应≥4d且≤2.0m就是为了减小这种影响（d：试桩或锚桩的设计直径）。对于桩身承载力较大的钻孔灌注桩锚桩反力梁装置无法进行随机抽样检测。1.3自平衡法自平衡法在国外上世纪80年代中期已经研究应用，我国从90年代中期起开始实用性的应用。通过多年的科研应用，目前在交通桥梁和码头工程领域的使用较为广泛，经过不断的实践累积，逐步从科研转变为工程的检测的常规应用，部分行业和地区已经制定了相关的检测规程。自平衡试桩法的基本原理是接近于竖向抗压(拔)桩的实际工作条件的试验方法。首先把一种特制的加载装置—荷载箱放置在桩身指定位置，将荷载箱的高压油管和位移杆引到地面（平台）。由高压油泵在地面（平台）向荷载箱充油加载，荷载箱将力传递到桩身，其上部桩极限侧摩阻力及自重与下部桩极限侧摩阻力及极限端阻力相平衡来维持加载，从而获得桩的承载力。这种试验方法的最大特点是在桩基自身内部寻求反力进行加载，不同于传统方法那样借助于外部反力加载。⑵Q-S曲线确定承载力和等效转换曲线。通过自平衡法检测可获得的向上、向下两条Q-S曲线（S+和S-曲线）。对于陡降型Q-s曲线，取陡降起始点对应的荷载。对缓变形Q-S曲线，按位移值确定极限值，极限侧阻取对应于向上位移S+=40～60mm对应的荷载；极限端阻取S-=40～60mm对应荷载，或大直径桩的S-=（0.03～0.06）D（D为桩端直径，大直径桩取低值，小直径桩取高值）的对应荷载。如果根据位移随时间的变化特征确定极限承载力，下段桩取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值，上段桩取S-lgt曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值。优点：自平衡测试法通过桩自身阻力作反力，避免了庞大的反力装置，其装置简单，准备工作省时省力，并且可以节省大量试验费用。缺点：当使用工程桩进行检测，荷载箱位置在加载后形成断桩，不宜处理，荷载箱平衡点位置需要预估，上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力不易平衡，另外测试时，荷载箱上部测读的是负摩擦力，与实际情况不相同，需要根据经验进行调整。1.4自平衡法与传统加载方法比较相同点试验对象：相对于其他测桩方法（高、低应变等）而言，自反力法与传统加载方法一样，同属于对桩体直接施载的方法，且试验结果为勘探、设计、施工的综合结果。试验原理：自反力（自平衡）测桩法，并不是一种全新的桩基静载试验，其代表的仅仅是在桩基内部寻求反力的一类加载方法（或技巧），与传统的试验方法以及现在普遍执行的试验规范并不矛盾。将自反力法（自平衡法）视为对桩基上、下部同时进行传统方法加载，加载设备、载荷分级方法、加载速度、稳定判别条件等，与传统加载方法基本一致，完全可以在现有的传统试验规范的框架内完成。不同点反力方式：自反力法加载时，反力来自于桩基内部，这也正是自反力法技术优势的根本原因。而传统方法加载时，反力来自于桩基外部，比如堆载配重反力、锚桩反力等。加载方向：传统方法试验时，桩基一般总是整体受载荷，且加载方向与传统试验规程的约定一致；自反力法试验时，桩基经常是被分段加载，而且，经常有上部桩体受载方向与传统试验规程的约定相反。因此，自反力法加载完成后，往往不能加载结果直接套用传统试验规程进行类比，得出安全性结论，而是将加载结果间接转换以后，才能套用传统试验规程进行类比，得出安全性结论。加载位置：传统试验法，加载点一般都是在桩顶；而自反力法的加载点，一般都是安排在桩基内部，传力点-桩头的概念发生了变化。因此，自反力法实施过程中，需要采取一系列特殊措施，保证加载点的局部桩体的完整。典型的措施有：桩体强度局部加强、降低桩截面载荷集中程度、采用中低压的专业荷载箱等。