自平衡法试桩技术的发展及应用

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1、第6期（总第170期）No.6(SerialNo.170)2013年12月CHINAMUNICIPALENGINEERINGDec.2013DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2013.06.026自平衡法试桩技术的发展及应用蔡建中（南昌市政公用投资控股有限责任公司，江西南昌330000）摘要：自平衡法试桩技术源于钻孔灌注桩试验，已逐步扩展到多个领域，并被多国规范采用，其适应性及经济性在大型桥梁工程及超高层建筑中得到了充分运用。随着自平衡法的推广及超长桩的应用，荷载箱及其设置方式均得到改善和发展。但在平衡点

2、选取及测试数据转换方法上面还存在诸多观点，有待进一步研究。关键词：自平衡法；荷载箱；平衡点；等效转换中图分类号：TU473.16文献标志码：A文章编号：1004-4655（2013）06-0083-031自平衡测试技术的起源及国内发展概况术于2009年编入国家行业标准JT/T738—2009《基桩基自平衡测试的概念在1969年由日本学者桩静载试验自平衡法》。中山（Nakayama）和腾关（Fujiseki）提出。美国2自平衡法基本原理西北大学的Osterberg等人于80年代将此技术进一自平衡试桩法是接近于竖向抗压（拔）桩的试步

3、发展，形成了基本的试验理论，并运用于工程验方法，即把特制的加载装置（荷载箱）预先放置实践，一般称此方法为Osterberg-Cell荷载试验或于桩身指定位置，将荷载箱的高压油管和位移杆引[1-2]O-cell荷载试验。该方法在美国使用了近20a，至操作平台，采用高压油泵在操作平台向荷载箱充已被纳入AASHTO规范。油加载，荷载箱将力传递到桩身，其上部桩侧极限清华大学的李广信教授在1993年将此方法引摩阻力及自重与下部桩侧极限摩阻力及极限桩端阻入中国，并做了大量的理论研究和模型试验，但缺力相平衡来维持加载（见图1）。图1中，Q代表

4、+乏实际工程测试经验。由于该项技术在国外属专利桩端轴力，kN；S代表桩端或荷载等向上的位移，-产品，没有相关技术资料报道。东南大学土木工程S代表桩端或荷载等向下的位移，mm。利用合理学院与江苏省建设厅、南京市建筑质监站经过努力的转换方法即可根据加载参数得到试桩的极限承载[3-4]于1996年率先开始实用性研究，在1999年制定了力和桩顶加载曲线。荷载箱的型式可分为开敞江苏省地方标准，获得2项国家专利。该方法因其式和封闭圆环式等（见图2）。广泛的适应性、经济性和结果的准确性而逐渐受到工程界的重视。随着自平衡试桩技术逐渐得到推广，尤

5、其在采用大直径桩基的桥梁工程及超高层建筑工程中，经+S测试验证和优化设计，取得了巨大的社会和经济效益。在国内已运用于多座大型桥梁工程，如润扬长江大桥、东海大桥、杭州湾跨海大桥、武汉阳逻长Q江大桥、苏通长江大桥、武汉天兴洲长江大桥、南京大胜关长江大桥等。-S经过10a实际工程经验的积累，该项测试技图1桩基自平衡法静载试验示意收稿日期：2013-08-23随着超长桩的广泛应用，由于加载量或桩径的作者简介：蔡建中（1960—），男，教授级高级工程师，主要从事市政建设管理工作。限制，单层荷载箱已不能满足工程试验的需要。多83蔡建中：自平

6、衡法试桩技术的发展及应用2013年第6期层荷载箱的埋设位置并非桩基测试的平衡点，而是与单荷载箱的结果进行对比，荷载箱的位置见图3。以激发桩侧极限摩阻力和桩端阻力位目的。目前国该桥还采用了试桩后压浆技术，提升桩基承载力。[5]外在桩基测试中埋设荷载箱层数最多的是3层，表2东海大桥试桩参数国内的超长桩通常采用2层。试桩预估承载力试桩位置持力层桩径/m桩长/m/kN主通航孔11-1层粉细砂2.511048000辅通航孔⑨层灰色含砾粉细砂2.511060000a）开敞式图3东海大桥荷载箱位置(m)杭州湾跨海大桥南航道主墩采用直径2.8m

7、，长120m的超长钻孔灌注桩，运用自平衡法进行试[7]桩，研究荷载-沉降关系、桩侧摩阻力分布、桩土相对位移关系、桩端阻力发挥等。此外，还对非通航孔桥墩中直径为1.5m的钻孔灌注桩进行了测试，部分试验数据见表3。表3杭州湾大桥试桩参数b)封闭圆环式桩号持力层桩径/m桩长/m试桩预估承载力/kN图2荷载箱型式试桩1粉砂层1.58032000试桩2黏土层1.590320003国内大型工程应用实例试桩3细砂层1.510132000润扬长江公路大桥的桩径为1.2~2.8m，工程苏通大桥采用直径1.2~2.8m、桩长106~126m中采用自

8、平衡试桩法进行了6根钻孔灌注桩的试的钻孔灌注桩[8]，对桩基进行了自平衡测试，确定桩，其中1根采用双荷载箱测试。试验数据如表1了桩基设计方案及后压浆技术等措施，取得了显著[6]所示，试桩承载力已达120000kN。的经济效益。通航孔桥桩基的部分试验数据见表4。表