摘要：介绍基桩自平衡检测技术的原理和方法，作为一种基桩承载力检测的新技术，解决了传统基桩承载力试验方法的对场地要求的难题，同时也存在一定的局限性。
关键词：基桩；自平衡；荷载箱
1 前言
随着城市高架快速路和轨道交通的发展，如何在线路性施工工作面对大直径钻孔灌注桩的质量检测成为了新的难题。基桩承载力自平衡检测技术是近年来出现的一种新的检测方法，与传统的静载试验（检测）方法（堆载法和锚桩法）相比，自平衡法具有以下特点：
①省力：没有堆载，也不要笨重的反力架，检测十分简单、方便、安全；
②省时：土体稳定即可测试，并可多根桩同时测试，大大节省检测时间；
③不受场地条件和加载吨位限制：每桩只需一台高压泵、一套位移测读仪器、一根基准梁，检测设备体积小、重量轻。
2 基桩自平衡检测技术原理
自平衡法的检测原理是将一种特制的加载装置—自平衡荷载箱，在混凝土浇注之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置（通过施工、地质参数计算平衡点，荷载箱上段侧摩阻力+桩身自重与荷载箱下段侧摩阻力+端承力基本一致），将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置（位移杆或位移丝等）从桩体引到地面，然后灌注成桩，详见图1。由加压泵在地面向荷载箱加压加载，荷载箱产生上下两个方向的力，并传递到桩身。由于桩体自成反力，我们将得到相当于两个静载试验的数据：荷载箱以上部分，我们获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数；荷载箱以下部分，我们获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数。通过对加载力与这些参数（位移、应力等）之间关系的计算和分析，我们可以获得桩基承载力等一系列数据。这种方法可以用于为设计提供数据依据，也可用于工程桩承载力的验证。
3 基桩自平衡法检测方式
3.1?加载设备
采用组合式及环形荷载箱，直径和加载面积的设计，充分兼顾加载液压的中低压力和桩体试验后的高承载能力。荷载箱通过内置的特殊增压技术设计，以很低的油压压强，产生很大的加载力，从而能够极大地降低加载系统的故障率。
高压水泵：最大加压值为40MPa，加压精度为每小格0.5MPa，其压力传感器及压力表亦由计量检定部门标定并提供标定证书。
3.2?位移量测装置
采用位移传感器，每根桩对应5只，通过磁性表座固定在基准钢梁上，2只用于测量桩身荷载箱处的向上位移，2只用于测量桩身荷载箱处的向下位移，1只用于量测桩顶向上位移，详见图2。
基准梁采用I25工字钢，长度应不小于试桩桩径的6倍，以试桩中心为中心，每边各3倍桩径；基准桩采用钢护筒打入土中足够深度。基准梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上。
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图1 荷载箱埋设示意图 图2 检测设备连接示意图(位移杆)
3.3 加卸载
①加载应分级进行。每级加载量为预估最大加载量的 1/10。当桩端为巨粒土、粗粒土或坚硬黏质土时，第一级可按两倍分级荷载加载。
②卸载也应分级进行。每级卸载量为2个加载级的荷载值。
③加卸载应均匀连续 ,每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的 10%。
3.4位移观测和稳定标准
①位移观测
采用慢速维持荷载法。每级加 (卸 )载后第 1h内应在第 5min、10min、15min、30min、45min、60min测读位移,以后每隔30min测读一次,达到相对稳定后方可加 (卸 )下 一级荷载。卸载到零后应至少观测2h,测读时间间隔同加载。
② 稳定标准
每级加 (卸 )载 的向上、 向下位移量在下列时间内均不大于 0.1mm:桩端为巨粒土、粗粒土或坚硬黏质土,最后30min；桩端为半坚硬黏质土或细粒土，最后1h。
3.5终止加载条件
向上、向下两个方向应分别判定和取值，平衡状态下两个方向都应达到终止加载条件再终止加载。
每个方向的加载终止条件和相应的极限加载值的取值按一下规定：
①总位移量大于或等于40mm，且本级荷载的位移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。
②总位移量大于或等于40mm，且本级荷载加上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。
③巨粒土、密实砂类土以及坚硬的黏质土中，总位移量小于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，加载即可终止。取此时的荷载为极限加载值。
④施工过程中的检验性试验，一般加载应继续到桩两倍的设计荷载为止。如果桩的总位移量不超过40mm，以及最后以及加载引起的位移不超过前一级加载引起的位移的5倍，则该桩可予以检验。
3.6单桩竖向抗压极限承载力的确定
①单桩上、下段桩的极限承载力QU+、QU-的确定：
根据位移随荷载的变化特征确定：对于陡变形QU+-Su、QU--Su曲线，取QU+-Su、QU--Su曲线发生明显陡变的起始点对应的荷载；对于缓变形QU+-Su、QU--Su曲线，当桩径小于800mm时，上段桩极限侧阻力值取对应于位移量为40mm时的荷载；下段桩极限承载力值取对应于位移量为40mm时的荷载，当桩径不小于800mm时，上段桩极限侧阻力和下段桩极限承载力值可取对应于位移量为0.05D（D为桩直径）时的荷载；对于荷载箱下端桩在前几级加载过程中出现位移不超过100mm的突变，但经荷载持续稳定一段时间后，位移趋于稳定的，对下段桩宜按缓变型处理。根据位移随时间的变化特征确定：上段桩取Su-lgt曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值，下段桩取Sd-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。
②单桩竖向极限承载力确定
单桩竖向抗压极限承载力按下式确定Qu=+Q
当荷载箱埋置桩端时，单桩竖向抗拔极限承载力按下式确定Qt= QU+
Qu： 单桩竖向抗压极限承载力；QU+：荷载箱上段桩的极限值（kN）；QU-：荷载箱下段桩的极限值（kN）；W： 荷载箱上部桩钢筋混凝土有效自重（kN）；： 桩侧抗拔与抗压阻力比, 对于粘性土、粉土=0.85；对于砂土＝0.75；对桩侧土为多层土时采用按土层厚度的加权平均值；若无当地经验时，可取＝1.0。Wp:桩顶使用配重的重量（kN）；Qt：单桩竖向抗拔极限承载力（kN）［1］。
3.7试验后注浆
检测结束后，应通过下位移管对检测产生的桩身裂缝进行高压注浆处理，注浆量与注浆水泥浆强度应根据检测桩确定，水泥浆强度不应低于C30。
4 结论
自平衡法作为一种近似的静载试验，通过桩身自身阻力做反力，可以避免庞大的反力装置，装置简洁，安全性高，能在有限的空间内较好的开展试验检测工作。但同时也存在一定的局限性，当使用工程桩进行验收试验时，因其先提前预埋荷载箱的过程，不能随机的进行抽样检测，同时因施工的复杂性、相对应地勘孔的不确定性，必须要精确计算桩身平衡点才能保证单桩承载力最大发挥。相信随着自平衡测试技术及理论研究的不断深入和完善，未来一定有着广泛的应用前景。
参考文献：
［1］浙江省工程建设标准，《基桩承载力自平衡检测技术规程》，DB33/T 1087-2012
［2］国家行业标准，《基桩静载试验 自平衡法》，(JT/T 738-2009)