自平衡法桩基检测实例
、前言
杭州市某改造工程，全线长918.76m。
主线高架标准宽度为25m。
一座半互通式立交。
高架桥基础采用大直径钻孔灌注桩，桩径为250cm、150cm、120cm、
100cm 四种，主要桩径为120cm。
受业主委托，我院于于2007年11月1日对整治工程1根试桩进行荷载
箱预埋，整个预埋工作都在现场技术人员的指导监督下顺利进行,并于2007 年11月28日～11月29日进行了静载荷试验现场测试工作。
试验采用自平衡法，并用慢速维持荷载法加载，按预先制定的试验方案严格遵照测试规程进行，现场测试顺利。
二、工程地质概况
根据场地岩土工程勘察报告，场地桩长范围内主要地层分布参见下表1，岩土主要物理力学特征详见地质勘察报告。
表1: 主要地层分布表（对应Z6 孔）
三、试桩参数
本段试验共进行3根试桩的静载试验。
其中1根采用自平衡深层静载荷试验方法，2根采用堆载法。
本次为1 根(SZ1)，试验方法采用自平衡法。
有关试桩参数见表2：
表2：SZ1 试桩主要参数表
四、试验方法、检测设备与执行标准
（一）测试原理
基桩自平衡深层静载荷试验是把荷载箱置于桩身预定深度， 利用载荷箱 上部桩侧摩阻做反力，进行端阻力、单桩竖向极限承载力检测，荷载箱提 供向上、向下的内力，从而使桩端阻力与桩侧阻力基本相等而达到平衡。
在试验加载过程中，根据规范要求，记录逐级荷载及相应的桩身向上和向 下的位移，得到荷载与位移关系曲线，根据规范评价基桩的极限承载力、 端阻力和侧阻力等参数。
（二）实验仪器设备
本次基桩自平衡试验采用的设备有： 荷载箱（国家一级计量部门标定） 电动油泵与压力表、 百分表等。
加载采用荷载箱， 通过高压油泵输油加载， 加载力值由压力表测读，试桩的位移量测采用百分表人工测读，荷载箱加 载时，共架设 5只百分表，其中 2 只测量荷载箱向下位移， 2只测量荷载 箱向上位移， 1 只测量桩顶向上位移。
现场数据经整理分析后绘制成：荷
备注
1）试桩钢筋笼延伸至
桩底
2）试桩不作为工程桩
用
载箱向下位移Q-s 曲线和s-lgt 曲线，荷载箱向上位移U- δ曲线和δ-lgt 曲线，并可根据需要转换为与传统试桩方法等效的桩顶Q-s 曲线。
图1 ：桩基自平衡法测试系统图
(三)测试规程
单桩竖向静荷载试验按照中华人民共和国国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》( JGJ106-2003) ,浙江省标准《建筑地基基础设计规范》
(DB33/1001-2003)，《公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTJ024-85), 《公路桥涵施工技术规范》( JTJ041-2000) , 《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98),并参考江苏省标准《桩承载力自平衡测试技术规程》
(DB32/T291-1999 )等有关静载试验的规范进行，加载采用慢速维持法，即：
1、试验时间：在成桩后不少于15 天进行测试
2、加载分级与位移观测：
（1）每级加载为荷载箱额定荷载的1/15，第一级按两倍荷载分级加载，卸载分5 级进行。
荷载箱额定荷载取设计竖向容许承载力。
（2）每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min 各测读一次位移量值，以后每隔30min 测读一次。
（3）电子位移计经数据采集仪连接到电脑，直接由电脑自动控制测读，在电脑屏幕上显示Q-S、S-lgt 曲线。
（也可采用百分表人工测读）
3、相对稳定标准：每一小时内的位移均不超过0.1mm，并连续出现二
次（由1.5h 内连续三次观测值计算），即可认为相对稳定，可加下一级荷载。
4、下段桩（桩端）终止加载条件与极限承载力的确定
（1）荷载箱向下总位移量大于或等于40mm（对于直径大于800mm 的桩可取0.05D，下同），本级荷载下的位移量大于或等于前一级荷载下的位移量的5 倍时，加载即可终止。
取终止荷载的前一级荷载为极限承载力。
（2）总位移量大于或等于40mm，本级荷载加上后24h 未达稳定，加载即可终止。
取终止荷载的前一级荷载为极限承载力
（3）总位移量小于40mm，但荷载已大于或等于设计要求的最大加载量时，加载即可终止。
取此时的荷载为极限承载力。
（4）当荷载～位移（Q～S）曲线呈缓变型时，总位移量已超过60mm，加载即可终止。
取对应于40mm 的荷载为极限承载力。
（5）当荷载～位移（Q～S）曲线呈陡降型时，曲线上明显陡降段的起点所对应的荷载为极限承载力。
（6）根据位移随时间的变化特征，取S～lgt 曲线尾部明显弯曲的前一级荷载为极限承载力。
5、上段桩终止加载条件与极限承载力的确定
（1）本级荷载下的荷载箱向上位移量大于或等于前一级荷载下的位移
量的5 倍时，加载即可终止。
取终止荷载的前一级荷载为极限承载力。
（2）当累计荷载箱向上位移超过100mm 或荷载箱行程时，加载即可终止。
取对应于40mm 的荷载为极限承载力。
（3）当荷载已大于或等于设计要求的最大加载量时，加载即可终止。
取此时的荷载为极限承载力。
（4）荷载～位移（Q～S）曲线呈陡降型时，曲线上明显陡降段的起点
所对应的荷载为极限承载力
5）根据位移随时间的变化特征，取S～lgt 曲线尾部明显弯曲的前一
级荷载为极限承载力。
6、卸载分级与位移观测
（1）卸载分5 级进行，即卸载为加载值的两倍，逐级等量卸载，直至到
零。
（2）卸载时，每级荷载维持1h，按第30、60min 各测读一次回弹量后，即可卸下一级荷载。
（3）卸载到零后，应测读残余位移量，维持时间为3h，测读时间为第30、60min ，以后每隔30min 测读一次。
7、单桩竖向抗压极限承载力的确定
根据上述第4 条和第5 条的极限承载力确定方法，实测得到荷载箱上段桩的极限承载力Q 和荷载箱下段桩的极限承载力Q ，按照《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999 ）中的承载力计算公式得到单桩竖向抗压极限承载力：
式中：
Q u：单桩竖向抗压极限承载力（kN ）；
Q u 上：荷载箱上段桩的实测极限承载力（kN）；
Q u 下：荷载箱下段桩的实测极限承载力（kN）；
W ：荷载箱上段桩的自重；
g ：荷载箱上段桩侧阻力修正系数，对于粘土、粉土g 取0.8，对于砂土取0.7。
四）加卸载分级荷载表
表3：加卸载分级荷载表
五、基桩自平衡深层静荷载试验结果及分析
本场地的1根试桩现场测试工作于2007年11月29日全部完成，整个测试作业严格按测试规程进行，测试过程情况正常。
由现场实测数据绘制的向下位移Q～S曲线、S～lgt 曲线和向上位移U～δ曲线、δ～lgt 曲线详见附录，从中可以看出：
SZ1/H25 试桩：
荷载箱分级荷载按额定荷载6850kN分成10级加载，每级加载值685kN ，首级为1370kN（荷载分级参见表3）,荷载箱加载至最大试验荷载第10 级荷载6850kN ，实测上段桩向上位移U～δ曲线呈缓变型、δ～lgt 曲线呈平直型，且位移量很小，说明上段桩侧阻力表现良好且尚有余量；下段桩向下位移Q～S曲线呈缓变型、S～lgt 曲线呈平直型，持力层性状一般。
当荷载箱正常加载至最大试验荷载（对应加载值为第10 级荷载6850kN）时，下段桩荷载箱向下位移累计39.52mm ，卸载后剩余位移为27.13mm，回弹率31.35%，而对应的荷载箱向上位移为6.61mm，卸载后剩余位移为
3.55mm，回弹率46.29%。
表4 ：测试成果汇总表
计算过程如下：
根据地质报告，荷载箱上段桩侧阻力修正系数取: g = 0.8
试桩SZ1（H25）单桩竖向抗压极限承载力为：
上段桩侧土极限摩阻力：取对应于第10级荷载6850kN 并考虑自重和修正因子后，经计算约为7830kN
下段桩（桩端）极限承载力：取对应于第10 级荷载6850kN
单桩竖向抗压极限承载力=上段桩侧土极限摩阻力+下段桩极限承载力，即为：
Q u=7830+6850 ≈ 14680kN
六、结论
（1）所测共1 根试桩，试桩成果如下：
SZ1 试桩（H25）：加载至最大试验荷载（对应加载值为第10级荷载6850kN）时，下段桩荷载箱向下位移累计39.52mm，卸载后剩余位移为
27.13mm，回弹率31.35%，而对应的荷载箱向上位移为6.61mm，卸载后剩余位移为3.55mm，回弹率46.29%。
根据相关规范计算，该试桩单桩竖向抗压极限承载力不小于14680kN ，满足设计要求。
