自平衡法在南水北调中线沙河渡槽灌注桩桩基检测中应用

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1、自平衡法在南水北调中线沙河渡槽灌注桩桩基检测中应用摘要：南水北调中线的沙河渡槽工程是南水北调中线干线的重点项目，本文主要介绍自平衡检测技术的作用原理、技术指标的计算及其在大直径桩基检测中的应用。关键词：南水北调沙河渡槽灌注桩检测自平衡应用中图分类号：U443.15+4文献标识码：A文章编号：1.概况南水北调中线干线沙河渡槽工程第一施工标段（以下简称沙河渡槽）位于河南省平顶山市鲁山县境内，是南水北调中线局直管项目，主要由渠道工程、沙河渡槽工程及大郎河渡槽工程组成。沙河梁式渡槽段设计桩号SH(3)2+994.1～SH(3)4+404.1，长1410m，与沙河正交。基础为摩擦灌注桩，桩径

2、1.8m，桩间距5.05m，每个基础下顺槽向设两排，每排5根，单桩长20～30m。沙河梁式渡槽段通过不同地貌单元，该段岩性、岩相及沉积厚度变化较大，地基强度差异明显，第四系上更新统卵石层和上第三系砾质泥岩、泥质砂砾岩强度较高。第四系卵石含量不均匀，相变较大，部分部位相变为砂砾石，夹有砂层、土层薄层或透镜体，力学性质差异较大。建议采用桩基，桩端可置于第⒁层泥质砂砾岩和砾质泥岩中，该层允许承载力500kPa，顶板埋深79~23m。桩周土的极限摩阻力砾砂为70kPa，卵石为240kPa，泥质砾岩与砾质泥岩为140kPa。在河床漫滩冲刷深度以上，土层不计算桩周摩阻力。基础位于卵、砾石层中，

3、基坑开挖深度一般4.0~9.6m，勘探期间不同时期地下水（潜水）埋深0~5m，渗透系数K=5.62×10-2~1.41×10-1cm/s，属强透水层。大郎河渡槽段设计桩号SH(3)8+138.1～SH(3)8+438.1，长300m，基础为灌注桩，桩径1.8m，桩距5.05m，每个基础下顺槽向设两排，每排5根，单桩长22～46m。该段具土、岩双层结构，上覆第四系松散层，厚14.65～23.50m；下伏基岩为上第三系洛阳组粘土岩和砂岩，基岩面高程101～102m。第⒀-2层卵石呈稍密～中密状，承载力标准值350kPa；第⒃-2层粘土岩顶板埋深14～23m，虽为上第三系软岩，但该层成岩

4、性好，厚度大，分布稳定，强度较高，承载力标准值350kPa。沙河、大郎河梁式渡槽桩基采用钻孔灌注桩，桩径均为1.8m，沙河梁式渡槽总桩数940根，桩长22~33m，大郎河梁式渡槽总桩数180根，桩长33~58m。为了保证施工的顺利进行和结构的安全可靠，提供桩基础设计和施工实施科学的依据，根据国家规范和设计院有关文件，采用自平衡法对其进行试桩检测，试桩主要参数见下表。自平衡试桩有关参数72．自平衡法工作原理传统的桩基荷载试验方法有两种，一是堆载法，二是锚桩法。两种方法都是采用油压千斤顶在桩顶施加荷载，前者通过反力架上的堆重与之平衡，后者通过反力架将反力传给锚桩，与锚桩的抗拔力平衡。其

5、存在的主要问题是：前者必须解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、堆放及运输问题，后者必须设置多根锚桩及反力大梁，不仅所需费用昂贵，时间较长，而且易受吨位和场地条件的限制（堆载法目前国内试桩最大极限承载力仅达3000吨，锚桩法的试桩最大极限承载力也不超过4000吨），以致许多大吨位桩和特殊场地的桩（如山地、桥桩）的承载力往往得不到准确数据，基桩的潜力不能合理发挥。自平衡测桩法是在桩身平衡点位置安设荷载箱，沿垂直方向加载，即可同时测得荷载自平衡法加载示意图箱上、下部各自承载力。7自平衡测桩法的主要装置是一种经特别设计可用于加载的荷载箱。它主要由活塞、顶盖、底盖及箱壁四部分组成。顶、底盖的外径

6、略小于桩的外径，在顶、底盖上布置位移棒。将荷载箱与钢筋笼焊接成一体放入桩体后，即可浇捣混凝土成桩。试验时，在地面上通过油泵加压，随着压力增加，荷载箱将同时向上、向下发生变位，促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥。由于加载装置简单，多根桩可同时进行测试。东南大学开发了测桩软件，可同时对多根桩测试数据进行处理。3.自平衡法的特点自平衡试桩法相对于传统试桩法（堆载法和锚桩法）具有以下几个特点：（1）省时：成桩后待土体稳定（一般15天左右）即可检测，该工程桩身以岩石为主，只需在桩身混凝土强度达到设计要求的70%即可测试。且可多根桩同时检测，正常情况2天检测完毕。也就是说，从成桩后起算，采用自平衡法

7、，只要条件允许，每组3根试桩可同时检测，静载检测的时间最少情况下只要10天，比常规方法可以节约很多的时间。（2）省力：没有“堆载”，也不要笨重的反力架，检测过程十分简单、方便、安全，环保。（3）场地要求低：对基坑底试桩，狭窄场地试桩等特殊场地要求低。7（4）综合检测费用低：检测桩完全按工程桩制作，不需到达地面，对有地下室的结构，与常规方法相比，缩短了检测桩长度，且检测后经压浆处理，检测桩的承载力比普通工程桩高、沉降比普通工程桩小，仍可作为工程桩使用。这就大大降低了试桩