1 概述

1.1 工程概況

為了保證施工的順利進行和結構的安全可靠，根據國家規(guī)范和設計有關文件，對該工程指定的試樁采用靜載（自平衡法）進行檢測，并對試樁采用聲波透射法進行樁身完整性檢測。

1.2 試驗目的

1.確定樁身完整性

2.確定單樁豎向抗壓極限承載力

1.3 試驗依據

1． 《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ 94-2008）

2． 《建筑基樁檢測技術規(guī)范》（JGJ 106-2014）

3． 《基樁靜載試驗  自平衡法 》（JT /T738-2009）

4． 《基樁承載力自平衡檢測技術規(guī)程》（山東省工程建設標準）

6.  設計圖紙

7.  地質報告

2地質情況

依據勘察報告，、各巖土層相關灌注樁樁基參數建議如下表：

3樁身完整性檢測

聲波透射法測試原理

聲波透射法檢測儀器設備及現場聯接如下圖所示。

聲波透射法試驗示意圖

超聲波透射法檢測樁身結構完整性的基本原理是：由超聲脈沖發(fā)射源在砼內激發(fā)高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統記錄該脈沖波在砼內傳播過程中表現的波動特征；當砼內存在不連續(xù)或破損界面時，缺陷面形成波阻抗界面，波到達該界面時，產生波的透射和反射，使接收到的透射能量明顯降低；當砼內存在松散、蜂窩、孔洞等嚴重缺陷時，將產生波的散射和繞射；根據波的初至到達時間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特性，可以獲得測區(qū)范圍內砼的密實度參數。測試記錄不同側面、不同高度上的超聲波動特征，經過處理分析就能判別測區(qū)內砼的參考強度和內部存在缺陷的性質、大小及空間位置。

在基樁施工前，根據樁直徑的大小預埋一定數量的聲測管，作為換能器的通道。測試時每兩根聲測管為一組，通過水的耦合，超聲脈沖信號從一根聲測管中的換能器發(fā)射出去，在另一根聲測管中的聲測管接收信號，超聲儀測定有關參數并采集記錄儲存。換能器由樁底同時往上依次檢測，遍及各個截面。

說明：樁身完整性判定見《建筑基樁檢測技術規(guī)范》JGJ106-2014中表10.5.11。

4單樁豎向抗壓靜載試驗（自平衡法）

4.1自平衡試驗簡介

自平衡法由1960年代的以色列Afar Vasela 公司開創(chuàng)并于1979年申請了專利稱為通莫靜載法(T-pile ?)。

其檢測原理是將一種特制的加載裝置—通莫荷載箱，在混凝土澆注之前和鋼筋籠一起埋入樁內相應的位置（具體位置根據試驗的不同目的而定），將加載箱的加壓管以及所需的其他測試裝置（位移、應變等）從樁體引到地面，然后灌注成樁。由加壓泵在地面向荷載箱加壓加載，荷載箱產生上下兩個方向的力，并傳遞到樁身。由于樁體自成反力，我們將得到相當于兩個靜載試驗的數據：荷載箱以上部分，我們獲得反向加載時上部分樁體的相應反應系列參數；荷載箱以下部分，我們獲得正向加載時下部分樁體的相應反應參數．通過對加載力與這些參數（位移、應變等）之間關系的計算和分析，我們不僅可以獲得樁基承載力，而且可以獲得每層土層的側阻系數、樁的側阻、樁端承力等一系列數據。這種方法可以用于為設計提供數據依據，也可用于工程樁承載力的檢驗。 1980年代中期，通莫靜載法(T-pile ?)傳入了美國，并在國際基礎工程行業(yè)進行了廣泛的使用。1990年代后期，通過美國和中國的學術交流，這種方法也被引入了中國，其原理被國內業(yè)界稱為自平衡法。 1999年6月制訂了江蘇省地方標準，2002年建設部和科技部重點推廣技術。目前該法應用于房屋建筑和橋梁樁基檢測中。國內試驗單樁最大承載力高達20000噸，最在樁徑2.8m，最大樁長125 m。

4.2自平衡測試法優(yōu)點

傳統的樁基荷載試驗方法有兩種，一是堆載法，二是錨樁法。兩種方法都是采用油壓千斤頂在樁頂施加荷載，而千斤頂的反力，前者通過反力架上的堆重與之平衡，后者通過反力架將反力傳給錨樁，與錨樁的抗拔力平衡。其存在的主要問題是：前者必須解決幾百噸甚至上千噸的荷載來源、堆入及運輸問題，后者必須設置多根錨樁及反力大梁，不僅所需費用昂貴，時間較長，而且易受噸位和場地條件的限制（堆載法目前國內試樁最大極限承載力僅達3000噸，錨樁法的試樁最大極限承載力也不超過4000噸），以致許多大噸位樁和特殊場地的樁（如山地、橋樁）的承載力往往得不一準確數據，基樁的潛力得不到合理發(fā)揮，這是樁基礎領域面臨的一大難題。

自平衡測樁法與傳統測樁法相比具有以下幾方面的優(yōu)點：

樁基自平衡檢測法具有以下優(yōu)點：

1.試驗裝置簡便

與傳統錨樁法或堆載法相比，其試驗裝置比較簡單，不需要數量巨大的堆載物，更不需要構筑笨重的反力架，試樁的準備工作省時、省力、安全、環(huán)保、占用場地少，這是傳統樁基承載力試驗方法的最大區(qū)別，也是其最顯著的優(yōu)點。

2.試驗投資較低

根據有關工程統計資料表明，樁基自平衡測試方法與傳統樁基承載力試驗方法相比，盡管荷載箱為一次性投入的器件，但其他可以節(jié)省大量的試驗費用，一般可降低30%~50%。具體比例可根據樁與地質條件而定，工程實踐證明，噸位越大的樁試驗節(jié)省投資越明顯。

3.試驗樁可利用

樁基自平衡測試完畢后，試驗樁可以不必廢除，仍可作為工程樁使用，必要時可利用壓漿管對試樁底進行壓力灌漿處理。這樣，可以做到測試樁與工程樁實現有機地結合，從而也可以降低整個樁基工程的投資。

4.應用范圍廣泛

樁基自平衡測試方法，不僅可用于普通施工場地土基的試樁，而且在水上試樁、坡地試樁、基坑底試樁、狹窄場地試樁、斜樁、嵌巖樁、抗拔樁、大噸位樁等情況下，更可以顯示出這種測試方法的優(yōu)越性

5.縮短測試時間

采用樁基自平衡測試方法，由于試樁的成樁工藝和質量控制標準與工程樁一致，不必要其他施工機械和質量控制，所以，不僅易于掌握試樁的操作工藝，而且還可以大大縮短整個測試時間，從而可加快樁基工程的施工速度。

6.方便重復試驗

在試樁自平衡測試過程中，如果采用雙荷載箱或多荷載箱技術，可以在不同的樁端深度和同一樁端深度的不同時間，在同一根樁上方便地進行重復試驗，也可以測試樁體壓漿前后試樁的不同效果。

7.測試結果可靠

樁基自平衡測試方法，利用樁的側向阻力和端部阻力互為反力，可以測得側向阻力與端部阻力和各自的荷載–位移曲線。試驗荷載可以保留所需要的任意長時間段，可以實測樁側和樁端阻力的蠕變行為的數據。因此，這種測試方法所測得的結果比較可靠。

4.3 檢測原理

自平衡測樁法是在樁身平衡點位置安設荷載箱，沿垂直方向加載，即可同時測得荷載箱上、下部各自承載力。

自平衡測樁法的主要裝置是一種經特別設計可用于加載的荷載箱。它主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四部分組成。頂、底蓋的外徑略小于樁的外徑，在頂、底蓋上布置位移棒。將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后，即可澆搗混凝土成樁。

試驗時，在地面上通過油泵加壓，隨著壓力增加，荷載箱將同時向上、向下發(fā)生變位，促使樁側阻力及樁端阻力的發(fā)揮，見下圖。由于加載裝置簡單，多根樁可同時進行測試。

自平衡試驗示意圖

4.4平衡點計算

計算依據：《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ 94-2008）表5.3.9及表5.4.6-2（抗拔樁承載力驗算）、《基樁靜載試驗  自平衡法》（JT /T738-2009）。荷載箱上部按抗拔樁計算，下部按抗壓樁試樁進行計算，抗拔系數、后注漿增強系數參見設計圖紙。                   

4.5試驗裝置

1.加載系統

包括加載油泵、荷載箱以及加壓油管。本次試驗采用的荷載箱為特制的專業(yè)荷載箱。

荷載箱大樣

（1）荷載箱的安裝埋設

為保證樁基質量和試樁的成功，埋設荷載箱時，將有以下安全措施：

a)為保證樁體因加載產生應力集中而破壞，荷載箱附近鋼筋籠箍筋適當加密。

b)荷載箱與上下鋼筋籠連接強度適當，以方便試驗時打開荷載箱。

c)荷載箱與上下鋼筋籠連接處，焊接錐形導向筋，以方便導管由荷載箱中心孔穿入。

（2）荷載箱安裝位置:

利用地質報告的資料，計算荷載箱的位置，預先將荷載箱安裝在鋼筋籠的相應位置。當放置在樁身中部時，荷載箱中間留有通孔，便于混凝土導管連續(xù)澆灌混凝土。

2.數據采集系統

項目的數據采集，采用自動載荷儀記錄方式。記錄內容包括： 油壓， 荷載箱上部位移， 荷載箱下部位移等。

3.數據傳感裝置

（1）位移傳感器：傳統的位移棒作為位移測量的裝置，安裝要求高， 安裝效率低， 特別是不適應長樁的檢測。此次項目采用位移絲外套護管的方式，以簡化安裝過程并提高檢測精度。檢測點截面引出若干組位移絲（通常4組），到樁頂后，將這些位移絲進行固定，并讀取這些位移的平均值。位移值由位移傳感器（或百分表）進行測量， 其讀數精確到0.01mm。

（2）位移絲將穿在鋼管中引至地面。

（3）先進的位移傳感器固定結構的設計和安裝，在原理上保證了位移測量值只受樁體位移和基準梁運動的影響。

測試示意圖

4.6 試驗樁施工要求

檢測樁除嚴格滿足相應基樁檢測技術規(guī)范及設計圖紙要求外，由于自平衡測樁法的需要，自平衡檢測樁施工時應注意以下幾點：

1.綁扎和焊接鋼筋籠，由施工單位負責、檢測單位現場指導，并保證位移管（聲測管）機械套絲管箍連接，確保護管不滲泥漿，與鋼筋籠綁扎成整體。

2. 荷載箱應立放在場地上，鋼筋籠所有主筋與荷載箱外緣圍焊，并確保鋼筋籠與荷載箱起吊時不會脫離，保證鋼筋籠與荷載箱在同一水平線上，再點焊喇叭筋，喇叭筋上端與主筋，下端與內圓邊緣點焊后滿焊，保證荷載箱水平度小于5‰。

3.工程樁混凝土標高以圖紙為依據，導管通過荷載箱到達樁端澆搗混凝土，當混凝土接近荷載箱時，拔導管速度應放慢，當荷載箱上部混凝土大于2.5m時導管底端方可拔過荷載箱，澆混凝土至設計樁頂；荷載箱下部混凝土坍落度宜大于200mm，便于混凝土在荷載箱處上翻。

4. 埋完荷載箱，保護加壓油管及位移線。

5. 灌注混凝土時，要求制作一定量的混凝土試塊，待測試時作混凝土強度試驗。

6. 檢測期間應保證不間斷供電（380V、220V兩種電源），檢測樁周圍10米內不得有較大的振動。

4.7 檢測前期室內工作安排

1.理論分析計算

（1）由設計單位提供樁基設計承載力要求。

（2）檢測單位根據地勘資料進行樁基極限承載力分析。

（3）檢測單位按自平衡法檢測樁理論進行計算，確定平衡點及試驗荷載值。

2.儀器、設備測試元件的標定

（1）加載系統（電動油泵、高壓油管、荷載箱等）

加載前由省計量部門進行系統標定后，由生產廠家進行系統試壓，以確保試驗荷載的準確性。

（2）測試儀器的標定

所有設備（電子百分表、壓力表、應變計）由法定計量標準站在實驗室進行調試、標定。

4.8 檢測樁前期現場工作

1. 檢查荷載箱是否正常工作，儀器初調；

2. 布置平衡梁（基準梁）；

3. 測混凝土試塊強度，由施工單位負責；

4. 搭設防風蓬架，盡量減少外部環(huán)境（風、溫度）的影響，由施工單位負責。

4.9 現場檢測工作

現場檢測時，由業(yè)主組織協調各方關系，以保證測試順利進行；

施工方協助檢測方完成檢測輔助工作，負責基準樁打入及平衡梁準備工作；

檢測方做好檢測記錄、核對加載噸位，樁身位移等數據。在整個檢測過程中做好儀器設備的防沖擊、防振動和免受氣候條件的影響措施，并及時整理、計算出相關數據。

4.10檢測程序

1.加、卸載分級

加載分級：每級加載值為預估極限承載力的1/10。

卸載分級：卸載分5級進行。

2. 觀測程序

（1）加載量測： 每級加載后在第1h內應在5、10、15、30、45、60min測讀一次，以后每隔30min測讀一次。電子位移傳感器連接到電腦，直接由電腦控制測讀，同時在電腦屏幕上顯示Q-s曲線、s-lgt曲線和s-lgQ曲線。

（2）卸載量測：每級荷載卸載后，應觀測樁頂的回彈量，觀測辦法與加載相同。卸載到零后，至少在3h觀測殘余變形。測讀時間間隔同加載。

（3）穩(wěn)定標準：

每級加載每一小時的向上、向下位移量均不大于0.1mm，并連續(xù)出現2次（從加載后30min開始，按1.5h連續(xù)三次每30min的位移量計算）。

每級荷載下位移達到穩(wěn)定標準時，再施加下一級荷載。

（4）抗壓終止加載條件：

1）位移量大于或等于40mm，本級荷載的位移量大于或等于前一級荷載的位移量的5倍時，加載即可終止。取此終止時荷載小一級的荷載為極限荷載。

2）總位移量大于或等于40mm，本級荷載加上后24h未達穩(wěn)定，加載即可終止。取此終止時荷載小一級的荷載為極限荷載。

3）總位移量小于40mm，但荷載已達到壓力箱極限或位移達到荷載箱行程，加載即可終止，取此最大加載值荷載為極限荷載。

4）對于緩變型Q-s曲線可根據沉降量確定，宜取40mm對應的荷載值；當樁長大于40m時，宜考慮樁身彈性壓縮量；對于直徑大于或等于800mm的樁，可取0.05D（D為樁端直徑）對應的荷載值。

4.11 試驗數據的分析、整理

單樁豎向抗壓極限承載力判斷標準

根據《基樁自平衡法靜載試驗技術規(guī)程》（DGJ32/TJ 77-2009），工程樁豎向抗壓極限承載力為：

Qu=

+Q

式中，Qu——單樁豎向抗壓極限承載力；

Qus——荷載箱上部樁的極限加載值；

Qux——荷載箱下部樁的極限加載值；

W ——荷載箱上部樁有效自重；

g ——荷載箱上部樁側阻力修正系數。

5 所需配合事項

自平衡方法測試：我中心負責提供測試設備及相關設備安裝時的現場人員技術指導，試驗測試。其它荷載箱（測力元件）焊接、吊裝、位移絲的穿引、油管（位移絲）保護、樁頭處理等工作均由施工方完成。因設備安裝時要求較高，需施工各方積極配合，以確保試驗正常進行。試驗完成后，需施工單位對工程樁樁底荷載箱進行高壓注漿處理，以確保樁基安全，漿液以425高標號水泥，水灰比0.5。

6工期及檢測資料

試驗進度安排如下（不含抗拔樁檢測），詳細見下表：

1.自平衡試驗于注漿完成后15d進行自平衡試驗。每組試驗時間約需要1天。

2.檢測工作全部完成后，10個工作日內提供最終報告。

7安全措施

1.參與檢測的相關人員必須按相關安全生產規(guī)程及現場工作安全措施進行工作。

2.進入試驗場地戴好安全帽。

3.設備吊裝時，應做好安全防護措施，與工作無關人員應遠離現場。

4.保證用電安全，接電應由專業(yè)電工完成，用電設備由其檢查合格后方可使用。

5.試驗人員還應遵守現場施工安全規(guī)定及工地具體安全細則

本文關鍵詞：試驗樁自平衡法荷載箱自平衡檢測