[发明专利]一种基于荷载补偿的大直径桩基自平衡检测方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于荷载补偿的大直径桩基自平衡检测方法，属于建筑工程检测评定技术领域。

背景技术：

自平衡测桩法是将一种特制的加载设备-荷载箱与钢筋笼相接，埋入桩的指定位置(即平衡点)，并将荷载箱的高压油管和位移棒一起引到地面，由高压油管冲油而加载，通过厚钢板将力传递到桩身。该方法要求上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力相平衡——自平衡来维持加载。根据向上向下Q-S曲线判断桩承载力、桩基沉降、桩弹性压缩及岩土塑性变形。

基桩自平衡试验开始后，荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向往上、往下传递。假设基桩受荷后，桩身结构完好(无破损、混凝土无离析、断裂现象)，则在各级荷载作用下混凝土产生的应变量与钢筋产生的应变量一致，通过量测预先埋置在桩体内的钢筋应变计，可以实测到各钢筋应变计在每级荷载作用下所得的应力-应变关系，推出相应桩截面的应力-应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求出，由此便可求得在各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力Pz值及轴力、摩阻力和载荷深度的变化传递规律。

自平衡试桩法相对静载试验、高应变法而言，对环境的要求低、场地的适应性强，加载能力可根据试桩要求进行专门设计、基本不受限制，整个试验持续的时间短从试验准备工作开始到试验结束，但试验费用虽较静载试验低，却比高应变法高很多。特别是自平衡试桩法因预先要埋设荷载箱而不能做到随机抽检，不可能作为工程桩随机抽检的手段。自平衡试桩法存在以下有待深人研究和完善的问题：

(1)平衡点的准确定位问题。自平衡试桩法成立的前提条件是试桩存在一个桩土承载体系的平衡分割点，并据此确定试验时荷载箱的摆放位置，这也是自平衡试桩法成败的关键。国内确定平衡点的基本方法都可直观地表达为：上段桩极限负摩阻力等于下段桩的总阻力。但由于桩穿越土层的多样性及桩土承载体系构成机制和本构关系的复杂性，平衡点的准确定位非常困难，或者说是几乎不可能的，目前仍缺乏实用、简单而有效的判断方法。实际工程中因此而导致试验失败或是试验结果出现重大偏差的情况时有发生，平衡点的准确定位也仍有待进一步的深人研究。

(2)工程桩的应用问题。工程桩能否采用自平衡试桩法进行承载力的试验，一直是国内工程界人士争论的焦点，关键问题有两个：一是是否会造成“人为断桩”；二是加载量的大小。实际上，从工程桩的使用要求和受力机理的角度而言，需要考虑的问题是：是否会影响基桩的竖向和水平承载力，是否会造成基桩在桩顶荷载作用下的沉降量加大，是否会对桩土相互作用带来不利影响，就此而言，问题的核心不是工程桩能否采用自平衡试桩法进行承载力的试验，而是如何更合理的使用。

综上分析，传统自平衡试桩法成立的前提条件是试桩存在一个桩土承载体系的平衡分割点，并据此确定试验时荷载箱的摆放位置，这是自平衡试桩法成败的关键。由于桩穿越土层的多样性及桩土承载体系构成机制和本构关系的复杂性，平衡点的准确定位非常困难，自平衡检测方法荷载箱等设备的布置与安装对试验结果影响大，这极大地限制了自平衡检测试验在桩基承载能力评价中的应用。

发明内容：

本发明针对现有桩基自平衡检测中存在的技术问题，提供一种基于荷载补偿的大直径桩基自平衡检测方法。该方法包括以下步骤：

(1)自平衡检测试验试桩位置处地质勘测资料的收集，所述地质勘测资料包括土层信息及土层参数，确定试桩桩端承载能力和桩侧阻力的贡献比例，确定试桩初始环境和桩基承载能力的主要影响因素，在桩基钢筋笼施工完成后，在试桩荷载箱的上下加载面及桩端与桩顶分别都设置钢筋应力应变传感器及位移传感器，进而建立试桩荷载箱上、下两部分桩基的监测系统，以此作为补偿荷载加载时机和大小的数据支撑，初步确定试桩荷载箱的设置及安装位置。

(2)将试桩荷载箱置于初步确定的位置上，使试桩荷载箱上部桩基自平衡反力预估为下部桩基自平衡反力理论值的0.9～1.0，对于试桩桩端处为基岩，可将试桩荷载箱置于桩端。

(3)在试桩的桩顶设置反力加载装置，提供试桩承载力检测试验中可能需要的补偿荷载，尤其对于嵌岩桩或桩端承载能力高的大直径桩基，荷载补偿装置选择自动化加载方式或附加额外配重方式。

(4)采集试桩荷载箱上、下部监测数据，并利用计算机对监测数据进行实时分析和反馈，对试桩荷载箱上下加载面及桩端与桩顶的钢筋应力监测数据比小于0.9以及试桩荷载箱上下加载面及桩端与桩顶的位移监测数据比大于1.1的数据进行反馈。