自平衡法

2、和传统静载试验的不相似性 自平衡法提出了以修正系数 γ 修正上段桩阻力的等 效转换法。等效转换法目前仍被许多业内专家质疑，这也 是自平衡法测桩技术在理论上存在较大争议的焦点。引发 争议的主要原因是自平衡法与传统静载方法存在试验的不 相似性。
3、自平衡法是针对特殊场地条件与超大吨位静载试验的 一种探索性的技术尝试，是对传统静载试验方法的一种补 充。目前在理论上与实践上还存在一定程度上的不足，需 在今后随着理论与测试技术的进步不断得以改进与完善。
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基准梁的一端应简支在基准桩上，一端应固定在基准 桩上，在试验中，整个基准梁和基准桩都必须用帐篷（帆 布或雨布）等设备遮盖，以减少温度、湿度、恶劣天气等 外界因素的影响。 4、加卸载与位移观测可按JGJ106-2014规范第四章的相关 内容进行。
六、试验结果分析
当自平衡试验完成后，应根据测试读数绘制出 Q-S上 、Q-S下、S上-lgt、S下-lgt、S上-lgQ、S下-lgQ 等曲线。 根据位移随荷载的变化特征确定极限承载力，对于陡 降型Q-s曲线取Q-s曲线发生明显陡降的起始点。对于缓变 形Q-s曲线，按位移值确定极限荷载，极限侧阻Qu上取s上 =40～60mm对应的荷载，极限侧阻Qu下取s下=40～60mm对应 的荷载。当s-lgt尾部有明显弯曲时，取其前一级荷载为 极限荷载。 分别求出上、下段的极限承载力Qu上和Qu下，然后考 虑桩自重影响，得出单桩竖向抗压极限承载力为：


自平衡测桩法的主要装臵是一个主要由活塞、顶板、 底板及箱壁四部分组成的荷载箱。在顶、底盖上布臵位移 棒,将荷载箱与钢筋笼焊接成一体放入桩孔后,即可浇捣砼 成桩。试验时荷载箱的压力由压力表测得,顶板和底板的 位移由位移传感器测得,并将其传至数据采集和分析系统, 当荷载箱内压力增加时,可根据读数绘出相应的向上、向 下力与位移的关系图(两条Q-S曲线)及相应的s-lgt,s-lgQ 图,据此可得到上下段桩的极限承载力,再将上桩极限摩阻 力经转换,再与下桩极限承载力之和即为所求试桩极限承 载力。
二、自平衡法的特点
相对于传统的堆载法或者锚桩法,自平衡测试技术具 有许多优点: (l)试验装臵简单:不需要构筑庞大笨重的反力架及堆载物 ,试验省时、省力、安全、环保。占用场地少; (2)试验费用较省:虽然埋入的荷载箱为一次性投入,但与 传统静载法相比约降低30%至50%的费用。而且加载吨位越 大,效益越明显; (3)试验桩可利用:自平衡检测完毕后,通过压浆管对载荷 箱空腔进行灌浆后仍可作为工程桩使用; (4)应用范围广泛:不仅可用于普通施工场地的试桩,对诸 如高吨位试桩、水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄 场地试桩、嵌岩桩等情况下更显其优越性。

方式（1）适用于当荷载箱以下的桩侧阻力加桩端阻 力之和达到极限时，荷载箱以上的桩侧阻力也同时达到极 限值，将二者相加便可以得到桩的总承载力极限值。但是 在实际工程中往往很难达到平衡点的精确定位，所以还需 要很多辅助措施来给以补足，如：当桩体上部摩阻力不足 时可以增加堆载，底部端阻力不足时可以增加扩大头来调 整使桩体达到自平衡状态。 方式（2）适用于在桩侧阻力与桩端阻力大致相等时 ，或端阻力大于侧阻力而试桩目的在于测定侧阻极限值的 情况，可以很方便的测出自平衡上桩的桩侧摩阻力分布、 变化情况。
Qu Qu上 - W Qu下
就γ，对于粘性土、粉土取0.8，对于砂土取0.7；W为荷 载箱上部桩的自重。
七、几个问题
1、平衡点的计算： 平衡点的计算是按照相关规范，参考岩土工程勘察报 告临近勘探点测试的土侧摩阻力与端阻力，反复试算，使 得平衡点上下段桩的阻力基本相当。 由于计算中涉及多项经验系数的选取并且勘察本身存 在勘探点有限分布而不能完全准确反映出试桩处的桩土阻 力情况，造成上下两段桩几乎难以同时达到预先拟定的极 限条件。无法准确找到平衡点，上下段桩无法同时达到极 限承载力，无法测试全桩长的极限承载力。
三、测试方法原理
基本出发点是利用试桩自身反力平衡的原则,在桩端 附近或桩身截面处预先埋设单层(或多层)荷载箱,测试时, 从桩顶通过输压管对荷载箱加压,随着压力的增加,荷载箱 的箱盖和箱底被推开,从而调动桩侧土向下和桩底土向上 的阻力,两者互为反力。随着压力继续增加,桩侧阻力和桩 端阻力不断发挥出来,直至达到桩承载力极限状态。根据 加载及向上、向下位移的唯一对应关系,可以绘出向上、 向下Q-S曲线。这样能直观地反映荷载箱上、下两段桩各 自的承载力。从而达到试桩自身反力平衡加载的目的。如 此随着荷载箱压力的不断增加,直至试桩破坏,试验终止。 将上段桩侧阻力经一定处理后与下段桩承载力相加即为桩 极限承载力。这种测桩系统可以省去传统单桩竖向静载试 验中,用锚桩横梁反力装臵和压重平台反力装臵来提供所 需的物料、经费和时间。
四、荷载箱的埋设位置
根据自平衡法的测试原理可知，上段桩和下段桩是通 过自我互为反力来达到自平衡的状态，“平衡点”的确定 有几种方法，如数值模拟分析法、经验法等。 在实际工程中，可以根据荷载箱上、下段桩身反力平 衡的原则，考虑上段桩的自重的情况下，荷载箱可以位于 桩身的不同部位。下图是根据不同情况下的地质情况，来 确定埋设荷载箱的位臵。

自平衡试桩法与传统静载试验的加载方式及桩身受力 示意见下图：

自平衡测试法测试时,在地面上通过油泵加压,随着 压力增加,荷载箱将同时向上、向下产生推力,在推力的作 用下,桩体和土体间的阻力不断增大直至破坏。由于加载 装臵简单,多根桩可同时进行测试,同时也可根据试验桩径 和试验荷载的大小,由一个或多个千斤顶并联而成,并按不 同的桩型、截面尺寸和荷载大小设计制作,并连有油压管 、位移棒伸出桩项,以便加载和测量荷载箱顶底板的向上 、向下位移。通过试验加载过程中位移和压力的唯一对应 关系,可获得上、下段桩的Q-S、S-lgt等曲线,采用目前流 行的按荷载相等的原则和按位移相等的原则转换可以得到 整桩的Q一S曲线.自平衡加载受力状态及试验曲线示意见 下图。
自平衡法静载试验技术
2014年11月28日
一、自平衡静载试验概述
传统单桩竖向抗压静载试验需要较大的反力装臵，除非 埋设桩底反力和桩身应力、应变测量元件，试验结果不能划 分桩侧阻力和桩端阻力。 对于大直径大吨位的桩和大开挖的桩基工程，由于试验 设备无法安装，静载试验难以进行。静载试验工作费时、费 力、费钱。以致许多重要的建筑物的大吨位基桩往往得不到 准确的承载力数据，基桩的承载潜力不能得到有效地发挥。


自平衡测试方法的基本出发点是利用试桩自身反力平 衡的原则,在桩身截面处预先埋设单层(或多层)荷载箱， 试验时,通过荷载箱对荷载箱上、下段桩身施加荷载,从而 一方面迫使上段桩身上抬,使桩侧摩阻力徐徐发挥,另一方 面同时迫使下段桩身下沉,使下段桩桩侧阻力及桩端阻力 逐步发挥,从而达到试桩自身反力平衡加载的目的。

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五、自平衡试验装置
自平衡试验的装臵见下图
1、荷载箱的连接 荷载箱应平放于桩基及其钢筋笼的中心，以防止产生 偏心轴向力；其位移方向与桩身轴线不应有夹角存在。 2、位移杆与护套管 位移杆把荷载箱处的位移传递到地面，必须具有一定 的刚度； 保护位移杆的护套管与荷载箱的顶盖焊接，焊缝应满 足强度要求，并确保不漏水和泥浆。 3、基准桩和基准梁 试桩与基准桩之间的中心距离应符合JGJ106-2014的规 定，基准桩打入地面以下，一般不小于 2.5m。
方式（3）适用于当预估桩端阻力小于桩侧阻力而要 求测定桩侧阻力极限值时，可将桩底扩大，将荷载箱放臵 在扩大头上。 方式（4）适用于测定嵌岩桩嵌固段的侧阻力与桩端 阻力之和。 方式（5）适用于当桩体位于地面以下时，空余的部分 可以将仪器设备数据线导引至地面上来进行测试。 方式（6）适用于当桩侧阻力小于桩端阻力时，可以分 开进行测试，从而获得各层的数据。 方式（7）适用于桩长比较长时，桩端阻力远远小于 桩侧摩阻力时，可以设计多个荷载箱，在不同的位臵设臵 。分别对荷载箱进行施加压力，以得出荷载箱所在位臵上 下两部分的极限侧阻力，以及桩端的极限端阻力。