自平衡法桩基检测方法介绍

单桩静载荷试验，目前常用的方法为堆载法和锚桩法。

堆载法，是最朴素的方法，通常用于单桩竖向极限承载力1000吨以内的试桩。另外，如果场地受限，堆载法也不适用。

锚桩法，是目前常用的方法，北京的中国尊试桩已加载到5000吨。

自平衡法，顾名思义，是由桩体本身重量提供反力，而不借助外力的一种静载荷试桩方法。通过在桩间预埋压力盒，并在此由千斤顶加载，通过测试上下段桩的承载力得到整根桩的承载力。

        自平衡法与传统的堆载法和锚桩法不同，该技术是在施工过程中将按桩承载力参数要求定型制作的荷载箱置于桩身底部，连接施压油管及位移测量装置于桩顶部，待砼养护到标准龄期后，通过顶部高压油泵给底部荷载箱施压，得出桩端承载力及桩侧总摩阻力。

       自平衡法应是首先用于交通行业。野外公路桥梁作业受限，无法进行常规的堆载或锚桩试桩。另外，桥梁的桩通常承载力大，目前的试桩方法无法实现。这两个因素使自平衡法试桩在交通行业得以应用，并颁布了规程。

        根据现有可查证的档案记录，目前被国内冠之以”自平衡法“之名的桩内预埋加载设备进行桩基承载特性检测的方法，最早于1960年代有以色列Afar Vasela公司提出并实施。根据专利资料，该法被称为”一种新的承载力测试方法“，俗称为“通莫静载法”。

        自平衡法测桩法是一种基于在桩基内部寻求加载反力的间接的静载荷试验方法。其主要装置是一种特制的荷载箱，它与钢筋笼连接而安置于桩身下部。试验时，从桩顶通过输压管对荷载箱内腔施加压力，箱盖与箱底被推开，从而调动桩周土的摩阻力与端阻力，直至破坏。将桩侧土摩阻力与桩底土阻力迭加而得到单桩抗压承载力，其测试原理见图。

 自平衡测桩法具有许多优点：

(a)装置简单，不占用场地、不需运入数百吨或数千吨物料，不需构筑笨重的反力架；试验时十分安全，无污染；

(b)利用桩的侧阻与端阻互为反力，直接测得桩侧阻力与端阻力；

(c)试桩准备工作省时省力；

(d)试验费用较省，与传统方法相比可节省试验费约30％~40％，具体比例视桩与地质条件而定；

(e)试验后试桩仍可作为工程桩使用，必要时可利用输压管对桩底进行压力灌浆；

(f)在水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩、斜桩、嵌岩桩、抗拔桩等情况下，该法更显示其优越性。

预埋设备有：

荷载箱—顾名思义在进行桩基检测的前期需根据桩的具体吨位、桩基、孔深等一些列数据提前指定相应的适合试验的荷载箱，并且在桩进行灌注混凝土的前期将荷载箱和钢筋笼焊接在一起，最后一起埋入桩内的相应位置最后灌注混凝土；

导流结构—在灌注混凝土的过程中（特别是水下灌注的情况下）, 由于荷载箱置于桩体内部, 会对混凝土的流通起到一定阻挡作用，容易在荷载箱部位形成薄弱层，影响成桩质量和检测结果。通莫荷载箱采用了两项措施完美地解决了这个问题:首先,在加压体的表面,预浇注高强度混凝土,保证荷载箱加压面与混凝土体的无空隙结合.其次,在荷载箱体下部（大直径桩的情况下，也在上部）安置锥形导流体，在混凝土通过荷载箱层面时，能对流体起到顺利的引导作用；

        合理的加载面积以及封闭型加载机构：自平衡法在试验完成后，内部的荷载箱会打开并将桩体拉断。在不存在横向承载破坏隐患的情况下（常规桩深情况下，可以不用考虑这种隐患），荷载箱断面需要进行试验后补强，并且补强的结果必须使该截面的承载能力不小于该位置桩体所需传递的最大设计承载力（通常是50%）。基于此原理，在保证浆液强度不低于桩身混凝土强度的前提下，通常将荷载箱的加载面积设计在桩身截面的50%左右，一方面保证加载力的均匀分配，另一方面保证了注浆后有足够的面积承受该截面所传递的承载力。示意如下（白色部位表示荷载箱加载体的截面，绿色部位表示桩体截面）。

       封闭型设计保证试验后注浆效果：通莫荷载箱采用封闭形加载结构。这种结构的意义在于，试验后荷载箱产生位移所引起的桩体内的空隙，必定是连续的断面。从而当通过预埋在该层的注浆管进行注浆时，能保证浆液充满空隙层。

        根据近年的实践表明，自平衡试桩法适用于钻孔灌注桩，人工挖孔桩、沉管灌注桩，桩受力的形式有：摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩、端承校、抗拔桩。

应用场地除一般的粘性土、粉土、砂土、岩层等常规场地外，目前已在坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩、抗拔桩试桩获得成功。对于大吨位、大尺寸桩，采用自平衡法可方便地测得其承载力，但其代价也较大。由于该法可分别测得侧阻力、端阻力，故可求得单位面积侧阻力、端阻力。目前国内外都经常先进行模拟桩的测试，再根据实际尺寸换算求得大桩的承载力，但模拟桩的直径不应小于800mm，以防尺寸效应带来的误差。

自平衡法因其本身的一些局限，目前还未在建筑工程行业得以正规应用，只是江苏出了一个地方标准。与业内行家探讨，原因有以下几点：

1. 自平衡法试桩，首先要算一下平衡点。压力盒放在此处，上段桩和下段桩承载力相当，即平衡，这时测出的上下段桩承载力之和即为单桩承载力。当然，考虑到下面的原因，通常对上段桩的极限荷载乘以0.7的折减系数。

2. 通常的试桩，荷载加在桩顶。对于摩擦端承桩，由于桩身压力随着桩深度逐渐减小，另外桩身的轴向压缩也随深度减小，因此当桩上部达到侧摩阻极限值时，下部桩侧摩阻还远远未达到极限值。因此，自平衡法，对于以变形控制的摩擦桩，不太合适；对于以荷载控制的端承桩，如嵌岩桩，准确度会好些。上述测得的上下桩段侧摩阻力之和会大于实际情况，因此出现了前文0.7的折减系数。

3. 平衡点的位置选择至关重要。如选的不得当，一段已变形至破坏，另一段未动，这种情况试桩就失败了。

4. 在压力盒处的加荷处桩体是断掉的，虽然有注浆法填补此处的做法，但因质量难以控制和检测，因此这种桩不能用于工程桩。

综上，自平衡法测桩是一种不得已而为之的方法，或作为取得桩的承载力的方法的一种补充或对比。即便如此，应用时，也要认真考虑上述因素，认真对待测桩中出现的情况，并认真甄选试桩结果。

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