自平衡法桩基检测技术在建筑结构逆作法施工中的应用研究

自平衡法桩基检测技术在建筑结构逆作法施工中的应用研究

修海明

黑龙江垦区龙垦建设工程总公司

摘要：通过某工程上下同步逆作法工程对自平衡法桩基检测技术的基本作用机制、极限承载力确定的有效途径以及其在上下同步逆作法在工程建设和施工中的应用进行全面的分析和概括。和传统的静载试验相比，自平衡法在检验的过程中存在着很大的优势，首先其操作十分便捷，安全性强，试验过程中所耗费的时间也比较短，对场地和加载条件并没有十分严苛的要求。所以这种检测技术也在施工的过程中得到了十分广泛的应用。

关键词：自平衡法桩基检测技术；建筑结构；逆作法施工

上下同步逆作法是在地下结构施工的时候对上部结构也进行施工的一种新型的施工方式。在对上部的结构进行施工的过程中，施工的层数和进度一定要充分的考虑到桩基布置的实际形式以及其自身的承载力和地下结构的稳定性等多个因素对其予以确定和处理，在施工的过程中，桩基承载力的确定在施工当中占据着不容忽视的位置。

1、工程概况

工程总建筑面积94847平方米，其中建筑地下面积49310平方米，建筑地上面积45537平方米，地下三层，地上十层，建筑高度45m，采用桩筏基础，普遍开挖深度17.5m，基坑面积1800m2。

工程在建设和施工的过程中对工期的要求相对较高，施工当中周边的环境情况存在着非常强的复杂性，场地的面积也并不是十分的充裕，所以在采用上下同步逆作法施工工艺的时候，正常施工的过程中，上部结构所产生的荷载是四桩承台的形式对荷载进行划分和担当的，在主楼区域当中单桩的承载力就已经达到了7000KN，但是在进行逆作法施工的时候，上部结构的重力和施工中所产生的荷载力通常都是要根据单根钻孔灌注桩对其进行处理。该工程的主楼区单桩的竖向极限抗压承载力就已经达到了规定的数值，所以为了更加科学合理的去确定单桩的竖向抗压极限承载力，对承载力是不是可以充分的满足设计和施工的要求进行判断，我们需要在施工的过程中开展全面的基桩检测试验。

2、桩基检测技术方法选择

本次所进行的静载试验桩位于主楼区域，为大承载力钻孔灌注桩（标号SPC1），桩径1200mm，桩顶-14.95m，桩底标高-79.95m，有效桩长65m，桩尖进入⑨细砂层。采用桩端后注浆的施工工艺，注浆水泥量为5t，注浆压力为2MPa。

在基桩静载实验的时候主要采用三种加载的方式，一种是堆载法，一种是锚桩法，一种是自平衡法，在实际的工作中，我们需要对检验过程中经常使用的三种方法进行全面的比较，而在比较的时候需要从技术、成本和进度等多种因素的角度对其进行更加全面的对比，在这样的情况下就可以知道自平衡法一般比较适合使用在大吨位的试桩试验房中，而其也非常适合该工程的相关工作。如表1所示

表1三种桩基静载试验比较

3、自平衡法静载试验

3.1基本原理

桩基检测技术一般分为两个大类，一个是堆载法，一个是锚桩法，但是在上下同步逆作法施工的过程中，单桩竖向极限承载力的数值偏大的时候，使用常规的检验方法就无法很好的满足工程建设和应用的实际需要，所以在该工程建设和施工的过程中选择了自平衡桩基检测技术，以下笔者结合自身的经验对这种技术在该工程中的应用进行简要的分析，希望能够给一些类似的工程提供一些参考。

自平衡法在实际的工作中就是将荷载箱和钢筋笼充分焊接在一起，同时又将其埋入到桩体内部的一种方法，将荷载箱当中的高压油管直接的引入到地面上来，之后对其进行浇筑，此后进行成桩施工。因为高压油泵在地面上会向荷载箱补充一些油，从而也就使得加载的质量和水平有了非常显著的提升，荷载箱在这一过程中也可以更好的将力最直接传递到桩身当中，桩身上部的摩擦和下部的阻力应该处在一个相对较为平衡的状态，这就是我们通常所说的自平衡维持加载，同时在这一过程中还要根据其对应的转换曲线来对桩基的承载力来进行确认和调整，同时还要对沉降量进行确认。

图2自平衡法静载试验示意图

在上下同步逆作法工程施工的过程中，基坑底以上的部分是钢管和填充材料之间所产生的摩擦力，它和比较常见的摩擦力存在着非常明显的不同，因为前者的摩擦力数值并不是很大，在计算试验桩极限承载力的时候是可以不考虑的，但是后者在计算的时候必须要充分的考虑到摩擦力的影响，所以必须要对试验桩极限承载力的数值进行全面的计算。

3.2检测流程

3.2.1加载设备

1）检测桩采用一只环形荷载箱，其加载值的率定曲线由计量部门标定。

2）使用高压油泵和0.4级精密压力表进行加压，压力表最大加压值为60MPa，其压力表亦由计量部门标定。

3.2.2位移量测

检测时每根桩采用4只电子位移测量检测桩位移量的变位，通过位移滑块固定在基准梁上，2只用于量测荷载箱顶板的向上位移，2只用于量测荷载箱底板的向下位移。

3.2.3加载检测

检测按照《基桩静载试验自平衡法》（JT/T738-2009）进行，加载采用慢速维持荷载法，每级加载值为预估极限承载力的1/10，按10级9次加载，第一次按两倍荷载分级加载，卸载分5级进行。每级加（卸）载后第1h内应在第5、10、15、30、45、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。整个试验过程顺利，未出现异常情况，试验数据真实可靠。

3.3检测结果分析

极限承载力的确定是静载试验的首要目的，根据各试桩的加载极限值，可按下式确定试桩i的极限承载力：

式中：Pui——试桩i的单桩极限承载力，（kN）；

Quui——试桩i上段桩的加载极限值，（kN）；

Qlui——试桩i下段桩的加载极限值，（kN）

Wi——试桩i荷载箱上部桩自重，（kN），若荷载箱处于透水层，取浮自重；

γi——试桩i的抗托系数，根据荷载箱上部土的类型确定：粘性土、

粉土γi=0.8；砂土γi=0.7；岩石γi=1，若上部有不同类型的土层，γii取加权平均值（本工程取γi=0.8）。

依据现场实测的数据绘制了自平衡法静载试验曲线，。上段桩的加载极限值Quu=13500KN，下段桩的加载极限值Qlu=13500KN，荷载箱上部桩自重W=2000KN，根据公式（1）得出该检测桩的抗压极限承载力Pu=27875KN，满足设计承载力特征值27000kN的要求。

4、结论

自平衡法桩基检测技术具有不占用施工场地、不影响施工进度、工地安全易保障、检测单桩承载力大、检测成本易控制等优点，而上下同步逆作法工程的桩基抗压极限承载力一般较大，使用其他形式加载的静载试验存在诸多弊端。本工程的成功实践说明自平衡法桩基检测技术在在上下同步逆作法工程中具有很好的推广和应用价值，但自平衡法在理论计算上尚有一定缺陷，荷载箱位置计算仍容易产生误差。测得的桩承载力往往较实际值小，偏于保守安全，因此自平衡法仍值得进一步的研究及深化空间。

参考文献：

[1]戴标兵，范庆国，赵锡宏.深基坑工程逆作法的实测研究[J].工业建筑.2005（09）

[2]王美华，季方.超大面积深基坑逆作法施工技术的探讨[J].地下空间与工程学报.2005（04）

[3]占卫国，孙洋波.逆作法及其在深基坑中的应用[J].安徽水利水电职业技术学院学报.2006（02）