朱存兵 张莉
苏州工业园区建设工程质量检测咨询服务有限公司（江苏苏州225500）
摘要：本文介绍了自平衡检测的原理、方法，以具体工程实例讲解了自平衡检测的过程，同时提出了自平衡检测的优缺点，为以后的自平衡检测的推广提供了参考。
关键字：自平衡；承载力；应用
静载检测的方法目前有多种，传统可靠的方法主要是堆载法，配重多，运输费贵，大吨位受场地限制，容易引发安全事情，场地要平整，运输搭台时间长。还有锚桩法，对超过4000吨的极限承载力无法检测。这是桩基检测面临的难题。
1.研究背景
自平衡法由美国学者提出，是在美国20世纪80年代优先使用，在美国得到了应用并得到了验证。如佛罗里达州Orange港公路大桥桥墩。自平衡检测法目前运用较多，我国东南大学最先研究此方法，后来逐渐推广应用。该方法可以有效解决场地受限的静载检测同时节省大量资金。有的学者提出光纤测桩基静载，通过测内力来计算极限承载力，但是该方法还是用施加外力才能引起光纤产生应变。会受到场地的限制。纵观当前自平衡是唯一可以节省场地的选择。
2.检测原理及设备
加载装置是荷载箱，在绑扎钢筋笼的时候把荷载箱焊接在预定的平衡位置，上下钢筋笼在荷载箱处分开，荷载箱控制千斤顶的高压油管和位移杆引出地面，给高压油泵充压，荷载箱张开，对上部和下部同时加载，上部的自重和桩侧摩阻力与下部的桩段阻力和桩侧摩阻力形成反力，维持加载。仪器设备：荷载箱、位移传感器、数据采集系统。
3.自平衡优点
（1）检测时不受场地的限制，可以对在山坡、江河湖泊和深基坑中的桩基进行检测，节省检测费用。（2）目前城市地铁网较多，在地铁保护区范围里为了避免常规堆载法产生的附加应力对地铁隧道形成荷载，可以采用自平衡法。（3）可以对桩基的蠕变数据进行测试，保持施加一定时间的应力。实测桩侧和桩端阻力。（4）不会对桩基产生破坏，做完试验后可以通过对预埋管注浆，充填荷载箱的缝隙。（5）从成本考虑，荷载箱的费用没有传统堆载法的费用高。堆载法成本要考虑运输成本、搭台成本、场地平整的成本等。（6）检测时简单，不占用场地，不需要笨重的反力架（下图）。
4.平衡点选择
自平衡检测的时候要安放荷载箱形成一种上下的平衡力。就是在桩的一个部位上下部分的荷载均能达到最大荷载的一般左右，这需要设计部门验算。
5.修正系数的取值
当给自平衡的荷载箱施加荷载后，桩上部的土受到力减少，桩周边土层将松散。实测力将降低，需要修正系数小于1。修正系数具体的取值要考虑一下几点，桩的类型，桩的成型工艺、桩周摩阻力，桩周的土层分布，桩周土层的深度，桩基的分层情况。
6.试验方法
试验加载为慢速维持荷载法，第一级荷载可取分级荷载的2倍，分级荷载可取最大加载值的1/10，下一级的加载需要在前一级荷载相对稳定的情况下进行。试验卸载需要每级为最大荷载的1/5，卸载下一级的时候需要本级荷载相对稳定。稳定标准：一小时的向上位移小于等于0.1mm、一小时的向下位移也小于等于0.1mm，均是在每级荷载作用下，并连续出现两次后可以施加下一级荷载。加载终止条件及最终加载值：当加载值已经大于等于最大加载量，累计位移小于40mm时终止；当加载本级荷载值大于等于前一级荷载5倍时或本级荷载加上后24h未达稳定时对于累计位移量大于或等于40mm时终止。
7.工程概况
（1）临近地铁项目的灌注桩，水下C30，706#桩设计如下表：
（2）受检桩施工记录如下表：
（3）测试过程描述如下表：
2018年5月5日一切准备就绪，对706#桩试验工作正式开始，2018年5月6日检测结束。检测桩加载荷载值加至第10级2×2000kN时，测试情况正常，达到设计要求。依据规范要求取值：上部桩取第10级实测加载值为2000kN；下部桩取第10级实测加载值为2000kN。整个测试过程中天气以晴朗为主，气温15℃～30℃左右，风力2～3级，受检桩周围10m范围内无较大震动，现场情况符合测试要求（见如下加、卸载分级表）。
（4）检测结果与分析
根据现场实测数据绘制的Q-s曲线、s-lgt曲线，参照《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）和《桩承载力自平衡测试技术规程》（DGJ32/TJ77-2009）承载力判定依据（下图）。
（5）受检桩承载力
受检桩分析结果见表受检桩分析结果（下表）。
（6）检测结论
受检桩竖向抗压极限承载力4229kN，满足设计要求。
8.可靠性
做完自平衡试验后荷载箱会张开，中间靠千斤顶的活塞相连，为了保证活塞空隙部分的承载力，会往活塞空隙处压力灌浆来填充，浆液是从一个护管进去从另外一个护管出来，能摆正密实性。一方面对缸体压密，形成保护层，提高耐久性和竖向承载力，另一方面浆液会向桩周扩散，在桩周处上下渗透，与桩周土充分粘结，增强桩周摩阻力。
9.局限性
（1）因为荷载箱焊接在钢筋笼的中间，上下钢筋笼是断开的，要考虑荷载箱上部桩的抗拔承载力是否满足抗拔设计要求。不满足就不能采用。（2）自平衡检测都是要预先下埋荷载箱的，要严格验算平衡点，不能随便抽检。（3）荷载箱的千斤顶如果出现故障，试验将无法进行，此状将失去试验的意义，不如静载堆载法在场地有保证的情况下能随便抽取检测。（4）倘若桩底沉渣过多，试验过程中不容易得到反力，若沉渣过多超过荷载箱张开的量程，则试验将无法进行。（5）荷载箱要焊接在钢筋笼上，荷载箱的部件较多，有箱壁、活塞和底盖和顶盖，在浇筑混凝土的时候如果荷载箱的上下部分的混凝土质量不稳定的话很容易导致混凝土的强度过低，继而导致混凝土破坏或者千斤顶的量程过大最终数据不准。
10.结语
本文通过临近地铁的工程桩为试验对象，进行了自平衡检测，抗压检测结果满足设计承载力要求。自平衡因不受到场地的限制可以任意使用，未来在河流，高山，地铁边，深基坑或没有检测场地或加载吨位受限的情况下推广使用。
参考文献：
[1］DGJ32/TJ77-2009.桩承载力自平衡测试技术规程[M].2009.
【作者简介】朱存兵（1980.01-）,男，汉族，江苏苏州市人，硕士研究生学历，苏州工业园区建设工程质量检测咨询服务有限公司高级工程师，主要研究方向：建设工程检测。