張杰

摘要：本文首先闡述了自平衡法靜載試驗(yàn)的基本原理和基本的方法，然后在寧波市軌道交通4號(hào)線(xiàn)土建工程TJ4006標(biāo)（白鶴站）地基基樁進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)際的案例試驗(yàn)分析得出：該方法具備試驗(yàn)時(shí)間短、場(chǎng)地適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此，自平衡法抗靜載試驗(yàn)?zāi)軌蛟诘鼗鶚俄?xiàng)目中推廣使用。

關(guān)鍵詞：自平衡法；抗靜載試驗(yàn)；地基基樁；應(yīng)用分析

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地下軌道交通建設(shè)也邁上了新的臺(tái)階。地下軌道交通施工的安全質(zhì)量問(wèn)題是需要考慮的首要因素，特別是樁基的安全問(wèn)題，其安全與否直接影響到工程整體的施工安全性。傳統(tǒng)的樁基檢測(cè)方法是建立在反力架提供反力實(shí)施的，但是在搭建反力架的時(shí)候需要用混凝土和鋼筋的焊接，這通常會(huì)消耗大量的時(shí)間。基于此，樁基靜載抗拔試驗(yàn)?zāi)軌蛴行У慕鉀Q上述問(wèn)題，成為了一種最為可靠、直觀的樁基質(zhì)量檢測(cè)方法。基于此本文通過(guò)把自平衡抗靜載試驗(yàn)運(yùn)用在地鐵基樁建設(shè)上，較傳統(tǒng)方法有了較大的提升，本文將進(jìn)行總結(jié)與分析。

一、自平衡法抗拔靜載試驗(yàn)

（一）自平衡法試驗(yàn)原理

自平衡法試驗(yàn)的基本原理是把荷載箱和鋼筋籠焊接在一起，然后將二者一同埋在樁基的內(nèi)部，最終澆筑成為樁基，上述的荷載箱是一種特別制作的加載裝置。放置在地面上的高壓油泵為載荷箱提供油載，通過(guò)荷載箱把力傳送至全部樁身，然后通過(guò)自平衡維持加載來(lái)平衡樁身上端的摩擦力與樁身下部的摩擦力以及端阻力。最終參照Q-s曲線(xiàn)、s-lgt曲線(xiàn)、s-lgQ曲線(xiàn)和相關(guān)的等效轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)來(lái)得出基樁的承載力大小與沉降的結(jié)論。

（二）檢測(cè)儀器設(shè)備

自平衡法試驗(yàn)裝置主要包括兩大系統(tǒng)：加載系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。加載系統(tǒng)包括高壓油泵、特制荷載箱以及高壓油管。荷載箱是自平衡法的核心部分，在設(shè)計(jì)時(shí)，荷載箱形狀、 布局形式為以后注漿預(yù)留了實(shí)施空間，其直徑和加載面積則考慮可兼顧加載液壓的中低壓力和樁體試驗(yàn)的高承載能力。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用電腦讀數(shù)和人工記錄的方式同步進(jìn)行。

（三） 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)加載采用慢速載荷維持法進(jìn)行加載分10級(jí)加載，每級(jí)加載為預(yù)估極限承載力的1/10，首級(jí)取分級(jí)荷載的2倍，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，再施加下一級(jí)荷載。試驗(yàn)卸載分五級(jí)，每級(jí)卸載為加載級(jí)別的2倍，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，再卸下一級(jí)荷載[1]。

二、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)施方法

（一）荷載箱實(shí)施技術(shù)

荷載箱是一種特殊的裝置，其主要的作用集中體現(xiàn)在激發(fā)反作用力，同時(shí)也是自平衡法當(dāng)中最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，在試驗(yàn)中技術(shù)復(fù)雜程度也最高。具體的實(shí)施過(guò)程可以描述為：第一步需要使得受力和空間兩種特性同時(shí)滿(mǎn)足；第二步是在實(shí)際的焊接過(guò)程中保證水平度不能超過(guò)3%，從而有效的保證其填埋特性；第三步是保證其基樁的軸線(xiàn)位置和移動(dòng)方向夾角不超過(guò)5度，底部的沉渣的厚度不能超過(guò)5厘米，與此同時(shí)，基樁的位移絲和移桿需要合理的進(jìn)行保護(hù)，不能進(jìn)行破壞；第四步是使得載荷箱的受壓水平始終處在20MPa范圍之內(nèi)。

（二） 慢速維持荷載技術(shù)

在進(jìn)行加載試驗(yàn)的時(shí)候，需要在第一個(gè)小時(shí)內(nèi)連接監(jiān)測(cè)位移，也就是說(shuō)在每隔五分鐘的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行位移的測(cè)量，一個(gè)小時(shí)之后只需要間隔三十分鐘進(jìn)行位移檢測(cè)就可以，一直到相對(duì)穩(wěn)定之后就可以加載下一級(jí)的載荷。如果進(jìn)行卸載的時(shí)候，數(shù)值到零之后還必須繼續(xù)檢測(cè)兩個(gè)小時(shí)以上，把相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄在檢測(cè)電腦當(dāng)中去，最終實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的讀取，那么在電腦上顯示出相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)曲線(xiàn)。

對(duì)于單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)，加載終止條件和相應(yīng)的最終加載值按如下規(guī)定：在某級(jí)荷載作用下，向上位移量大于前一級(jí)荷載位移量的5倍，終止加載。取其終止時(shí)荷載小一級(jí)的荷載為最終加載值；在某級(jí)荷載作用下，向上位移量大于前一級(jí)荷載位移量的2倍，且經(jīng)24h尚未達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，終止加載[2]。

（三） 樁底處理技術(shù)

在進(jìn)行加載測(cè)試試驗(yàn)的過(guò)程中，通常來(lái)說(shuō)基樁底部防止的是加載箱，這樣就能夠提供來(lái)自基樁底部的試驗(yàn)反力。在對(duì)加載箱進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要先依照相關(guān)的設(shè)計(jì)資料對(duì)基樁的承載力進(jìn)行計(jì)算，如果其能夠支撐承載力，那么此時(shí)就不需要對(duì)基樁底部進(jìn)行加固處理，如果不能支撐承載力，那么此時(shí)就需要對(duì)基樁進(jìn)行加固處理。上述中的加固處理方法可以概括為以下四種，第一種方式是在基樁底部預(yù)先鋪設(shè)漿管，然后在進(jìn)行壓漿處理；第二種方式是使施工的基樁長(zhǎng)度超過(guò)設(shè)計(jì)時(shí)候的長(zhǎng)度，從而滿(mǎn)足荷載箱的具體放置位置；第三種方式是對(duì)其頭部進(jìn)行放大處理，以此來(lái)增加基樁的阻力；第四種方式是在基樁的底部填埋巖土，上述的四種方式都是解決問(wèn)題的關(guān)鍵措施，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中可以?xún)H僅采用一種方式來(lái)完成，也可以采用多種不同的方式來(lái)進(jìn)行完成。

三、自平衡法抗拔樁試驗(yàn)工程實(shí)例

本工程采用GPS-10型循環(huán)鉆孔灌注樁施工工藝，試驗(yàn)中測(cè)試基樁有KBZ-7、KBZ-30兩個(gè)基樁。其規(guī)格分別為KBZ-7基樁樁徑為800mm、樁頂標(biāo)高為-14.500m、基樁長(zhǎng)度為50m、樁端持力層⑧3b層礫砂、要求單樁最大抗拔加載值3335kN、荷載箱加載值2×3350kN、荷載箱距樁底向上12m、地質(zhì)參考孔號(hào)S17CZ3；KBZ-30基樁樁徑800mm、樁頂標(biāo)高為-14.184m、基樁長(zhǎng)度為50m、樁端持力層⑧1層粉砂、要求單樁最大抗拔加載值3335kN、荷載箱加載值2×3350kN、荷載箱距樁底向上12m、地質(zhì)參考孔號(hào)S17XZ22。

在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)按照規(guī)范進(jìn)行，每級(jí)加載值為預(yù)估極限承載力的1/10。按10級(jí)9次加載，第一次按兩倍荷載分級(jí)加載，卸載分5級(jí)進(jìn)行。

當(dāng)加載至第10級(jí)荷載（2×3350kN）預(yù)估值時(shí)，向上位移6.14mm，向下位移9.18mm，因此時(shí)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求最大加載值，故終止加載，開(kāi)始卸載。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制的Q-s曲線(xiàn)、s-lgt曲線(xiàn)和s-lgQ曲線(xiàn)圖，KBZ-7試樁極限抗拔承載力Quu取第10級(jí)加載值3350kN。試樁在加、卸載時(shí)荷載傳遞均勻、連續(xù)、無(wú)沖擊，每級(jí)荷載在維持過(guò)程中的變化幅度沒(méi)有超過(guò)分級(jí)荷載的±10%。

當(dāng)加載至第10級(jí)荷載（2×3350kN）預(yù)估值時(shí)，向上位移7.63mm，向下位移8.34mm，因此時(shí)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求最大加載值，故終止加載，開(kāi)始卸載。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制的Q-s曲線(xiàn)、s-lgt曲線(xiàn)和s-lgQ曲線(xiàn)圖，KBZ-30試樁極限抗拔承載力Quu取第10級(jí)加載值3350kN。試樁在加、卸載時(shí)荷載傳遞均勻、連續(xù)、無(wú)沖擊，每級(jí)荷載在維持過(guò)程中的變化幅度沒(méi)有超過(guò)分級(jí)荷載的±10%。

由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制的Q-s曲線(xiàn)、s-lgt曲線(xiàn)和s-lgQ曲線(xiàn)，根據(jù)《基樁靜載試驗(yàn) 自平衡法》（JT/T 738-2009）規(guī)范分析，各試樁單樁抗拔極限承載力分別為KBZ-7：極限抗拔承載力Quu為3350kN、上拔量為6.14mm；KBZ-30：極限抗拔承載力Quu為3350kN、上拔量為7.63mm?；诖?，KBZ-7、KBZ-30二根試樁實(shí)測(cè)單樁抗拔極限承載力均為3350kN，均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求單樁極限抗拔承載力3335kN。

四、 結(jié)語(yǔ)：

自平衡法的有許多的優(yōu)點(diǎn)，其不再依靠反力架，這樣一不但節(jié)約了時(shí)間成本，而且極大的降低了安全隱患，同時(shí)又避免在狹窄施工區(qū)域施工的狀況發(fā)生。但是我國(guó)采用自平衡靜載試驗(yàn)技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用還不多，特別是在基樁的抗壓力測(cè)試的過(guò)程中，其所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)一直得不到大家的信服。但是大量的試驗(yàn)證明了自平衡靜載試驗(yàn)法在基樁受力不均衡條件下發(fā)揮了較大的作用，因此本文分析了自平衡法抗拔靜載試驗(yàn)的實(shí)際工程應(yīng)用，希望在今后能夠被較大范圍的推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]DBJ15-60-2008 建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范[S].

[2]JTT738-2009 基樁靜載試驗(yàn)自平衡法[S].