荷载箱 桩基承载力 自平衡
关于_桩承载力自平衡法的可靠性之质疑_讨论的答复
文章编号:0451-0712(2004)10-0081-05 中图分类号:TV473116 文献标识码:B关于“桩承载力自平衡法的可靠性之质疑”讨论的答复龚维明(东南大学土木工程学院 南京市 210096)摘 要:本文主要针对公路2004年第7期《桩承载力自平衡法的可靠性之质疑》一文中的一些质疑问题进行了回复。
关键词:桩;桩承载力;自平衡法;回复 最近拜读了《公路》2004年第7期《桩承载力自平衡法的可靠性之质疑》文章,感谢徐风云同志对自平衡法的讨论。
笔者对该文进行了认真的学习,现谈一下学习后的认识和看法。
(1)该法的起源。
目前大量的桥梁位于长江、大海、峡谷中,桩基承载力相当大(大于40000kN),采用传统方法无法测试其单桩承载力,基桩的潜力不能发挥。
故在此情况下,美国西北工业大学J1O sterberg教授于20世纪80年代发明了在桩身中摆设荷载箱测试承载力的方法(国外称O-Cell法,国内称自平衡法)。
该法是将一个特制的液压荷载箱(也称为O-CELL压力盒)埋在桩孔的底部或其上部一定位置处,待混凝土达到一定强度后,通过对荷载箱内腔施加压力,箱顶与箱底被推开,产生向上与向下的推力,从而调动桩周土的侧阻力与端阻力。
荷载箱的埋设位置在桩身平衡点处,使上、下段桩的反力相等以维持加载,得到荷载箱上段桩及下段桩的2条Q-S 曲线。
将2条实测Q-S曲线通过数据处理(精确转换法和简化转换法)等效为桩顶传统静载方法获得的1条Q-S曲线(等效转换曲线),根据等效转换曲线判断承载力,其测试机理及转换见图1。
该法已在美、欧、日等发达国家广泛应用,解决了传统方法无法解决的难题,并纳入美国各州规范。
图1 自平衡测试机理及转换示意该法在国外开始应用时,做了大量与传统方法的对比试验,尤其是日本,在同一场地做了多组对比试验研究,得出了宝贵的经验。
1996年,东南大学开始引进该项技术时,全国已有多位专家提出必须进行一定数量的对比试验才能应用。
基桩承载力自平衡法检测荷载箱的技术要求、自平衡法检测的数据记录表、等效转换方法(一)
基桩承载力自平衡法检测荷载箱的技术要求、自平衡法检测的数据记录表、等效转换方法(一)基桩承载力自平衡法检测荷载箱的技术要求、自平衡法检测的数据记录表、等效转换方法随着建筑工程发展，对基础工程的要求越来越高，基桩承载力是基础工程的关键指标之一，为了确保基础工程的安全可靠，需要采用科学的检测方法对基桩的承载力进行准确测量。
本文将从技术要求、数据记录表以及等效转换方法三个方面阐述基桩承载力自平衡法检测荷载箱的实施方法。
一、技术要求1. 受力点必须在基础的垂直中心线上，荷载箱的中心线必须在受力点处。
2. 荷载箱的数量、布置、荷载及卸载方法必须合理。
3. 外荷载的稳定性必须得到保证，风速必须低于标准风速，如果存在风险环境，则应在检测时取相应措施。
4. 治理水位必须符合规定，在测试周期内保持不变，以防止测量误差。
5. 必须进行位置和“设置人员”校验，以确保测试人员的安全并准确读取测试数据。
二、自平衡法检测的数据记录表自平衡法检测包括三个过程，即加荷过程、等稳过程和卸荷过程。
在进行测试时需要记录的基本数据包括外荷载的标准值、现场荷载的值、时间、压力、位移及变形，等。
数据记录表应包括以下内容：1. 外荷载的标准值2. 所有荷载箱外荷载与位置转换表3. 加荷过程数据记录表4. 等稳过程数据记录表5. 卸荷过程数据记录表6. 额外记录表三、等效转换方法等效转换是将荷载箱的任意布置转化为等价的布置，以便在计算中使用。
等效转换的目的是降低复杂度和提高计算效率。
等效转换方法需要考虑以下四个方面。
1. 形状等效对于矩形荷载箱，将其替换成一个矩形区域的平面荷载可以充分简化问题。
将一个矩形区域平面荷载转化为与其等效的荷载箱应该比较简单。
2. 位置等效对于在同一水平面上的荷载箱，通过等效转化，把它们替换成质点，可以方便地得到位置等效。
3. 额外荷载等效额外荷载等效法是将荷载箱中的任意额外荷载看做在质心处的标准荷载，通过额外的作用力来计算。
自平衡法检测桩基承载力方法及平衡点选取
4自平衡法检测平衡点选取
4.1例，某桥梁工程桩基，采用钻孔灌注桩，桩身混凝土采用C30水下混凝土，以提高混凝土的密实性与流动度，总桩数共计20根，桩长24m，桩径1.20m，单桩承载能力设计值2400kN，桩顶标高118.343m，桩底标高94.343m。试验桩采用工程桩，桩基静载荷试验完成后，应对荷载箱部位进行注浆加强，确保该处桩身混凝土的强度，试验后试验桩作为工程桩使用。根据不同地质情况以及桥梁跨径，依据相关规范选取有代表性的2个桩基进行桩基荷载试验。现在我们以其中一组作为参考，简要的介绍一下平衡点选取方法。
自平衡法检测桩基承载力方法及平衡点选取
摘要：随着国民经济的高速发展，大直径的桩基础已在建筑领域、交通工程、道路桥梁等得到广泛应用，本文将以桥梁桩基作为对象，阐述静力载荷试验的另一种新的方法-自平衡法，简要介绍它的概述、一般规定、检测原理及平衡点选取。
关键词：自平衡法检测；桩基承载力；原理及平衡点选取
1自平衡法检测概述
桩基础的特点是稳定性好、变形小，是处理软弱地基的一种有效措施，桩基础施工质量关系到工程结构的质量，特别是大直径混凝土钻孔灌注桩的施工，要有极高的质量标准，才能保证桩基工程质量的安全性，基于这种情况，桩基础质量检测成为桩基工程质量检测控制的重要手段，目前常用的桩基检测方法有许多，例如：静力载荷试验、超声波检测、钻孔取芯法、低应变法检测等。
当前，建筑物向高、重、大方向发展，各种大直径、大吨位基桩应用越来越普遍，确定桩基础承载力最可靠的方法是传统静载试验。传统静载试验测试基桩承载力，成果直观、准确可靠，是其他检测方法的比较依据。然而在狭窄场地、基坑底及超大吨位桩等情况下，传统的静载试验受到场地和加载能力等因素的约束无法进行，以至于许多大吨位和特殊场地的桩基础承载力得不到可靠的数据。
桩基静载自平衡试验原理
桩基静载自平衡试验原理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，即可同时测得荷载箱上、下部各自承载力。
图1 桩承载力自平衡试验示意图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，见图2。
由于加载装置简单，多根桩可同时进行测试。
东南大学土木工程学院开发了测桩软件，可同时对多根桩测试数据进行处理。
3.3 方法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） 装置较简单，不占用场地，不需运入数百吨或数千吨物料，不需构筑笨重的反力架，试桩准备工作省时省力；（2） 该法利用桩的侧阻与端阻互为反力，因而可测得侧阻力与端阻力和各自的数据采集应变计传感线P P荷载箱荷载～位移曲线；（3）试验费用省。
尽管荷载箱为一次性投入器件，但与传统方法相比可节省试验总费用的30%～60%，具体比例视桩与地质条件而定，吨位越大越明显；（4）试验后试桩仍可作为工程桩使用，可利用预埋管对荷载箱进行压力灌浆；（5）方便的重复试验。
可在不同的桩端深度（双荷载箱或多荷载箱技术）和同一桩端深度的不同的时间（后压浆试桩效果对比）在同一根桩上方便的进行试验；（6）可得到土阻力的静蠕变和恢复效果。
试验荷载可保留所需的任意长时间段，因此可实测桩侧和桩端阻力的蠕变行为的数据；（7）在下列情况下或当设置传统的堆载平台或锚桩反力架特别困难或特别花钱时，该法更显示其优势，例如：水上试桩，坡场试桩，基坑底试桩，狭窄场地试桩，斜桩，嵌岩桩，抗拔桩等。
这些都是传统试桩法难以做到的。
3.4 测试仪器设备3.4.1 加载设备（1）每根试桩采用一个环形荷载箱，如图2所示；（2）高压油泵：最大加压值为60MPa，加压精度为每小格0.5MPa，其压力表亦由计量部门标定。
桩基承载力自平衡检测技术与具体应用
桩基承载力自平衡检测技术与具体应用发布时间：2021-07-22T07:07:45.618Z 来源：《防护工程》2021年9期作者：周青杰[导读] 由于其操作简单、省时、省力、综合检测成本低，且适用范围广等诸多优点，应在施工实践中积极推广应用。
广西恒永工程质量检测有限公司广西省 537000摘要：桩基自平衡检测技术作为我国桩基工程施工中引进的先进静载试验方法，由于其操作简单、省时、省力、综合检测成本低，且适用范围广等诸多优点，应在施工实践中积极推广应用。
关键词：桩基承载力；自平衡检测技术；应用自平衡检测技术所得结果的精度较高，实际操作中便捷性较好，在大直径、深桩基中具有优良的应用效果，可做到省时、省力、可靠。
因此，值得工程人员应用到类似的桩基检测工作中，以所得结果为依据形成合理设计方案，并可确保各环节施工的效率与质量。
1 自平衡检测原理该法的基本出发点是利用桩自身反力平衡原则，加载设备采用特别设计的荷载箱，它与钢筋笼焊接在一起后安装在桩身的合理部位，同时将高压油管和位移棒引到地面；试验时，在地面上用高压油泵通过高压油管对荷载箱内腔施加压力，随着压力的逐渐增加，箱顶与箱底被推开，荷载箱上下分离，产生向上和向下的推力，逐渐使上段桩的桩侧摩阻力的发挥和下段桩的桩周土的侧阻力及桩端土的端阻力的发挥，随着荷载箱压力的不断增大，直至试桩破坏，达到桩的极限承载力状态。
2 自平衡检测技术2.1检测装置2.1.1加载装置选择环形荷载箱，该装置有效行程15cm，正常运行状态下加压可提升至60MPa，以此为基础配套高压油泵，要求此装置加压单位为0.5MPa。
2.1.2位移传感器选择高精度位移传感器，将该装置安装在桩基础，为实现高效的检测需满足量程≥50mm 的要求，配套磁性表座，将该装置与钢梁稳定连接，检测所用传感器为8只，分别负责向上位移量（3只）、向下位移量（3只），剩余2只主要用于检测桩顶向上位移量。
此外，使用到位移计并将其设置在荷载箱上、下间，作用在于检测两部分的相对变位情况。
基桩承载力自平衡检测技术的应用探讨
基桩承载力自平衡检测技术的应用探讨摘要：介绍基桩自平衡检测技术的原理和方法，作为一种基桩承载力检测的新技术，解决了传统基桩承载力试验方法的对场地要求的难题，同时也存在一定的局限性。
关键词：基桩；自平衡；荷载箱1 前言随着城市高架快速路和轨道交通的发展，如何在线路性施工工作面对大直径钻孔灌注桩的质量检测成为了新的难题。
基桩承载力自平衡检测技术是近年来出现的一种新的检测方法，与传统的静载试验（检测）方法（堆载法和锚桩法）相比，自平衡法具有以下特点：①省力：没有堆载，也不要笨重的反力架，检测十分简单、方便、安全；②省时：土体稳定即可测试，并可多根桩同时测试，大大节省检测时间；③不受场地条件和加载吨位限制：每桩只需一台高压泵、一套位移测读仪器、一根基准梁，检测设备体积小、重量轻。
2 基桩自平衡检测技术原理自平衡法的检测原理是将一种特制的加载装置—自平衡荷载箱，在混凝土浇注之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置（通过施工、地质参数计算平衡点，荷载箱上段侧摩阻力+桩身自重与荷载箱下段侧摩阻力+端承力基本一致），将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置（位移杆或位移丝等）从桩体引到地面，然后灌注成桩，详见图1。
由加压泵在地面向荷载箱加压加载，荷载箱产生上下两个方向的力，并传递到桩身。
由于桩体自成反力，我们将得到相当于两个静载试验的数据：荷载箱以上部分，我们获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数；荷载箱以下部分，我们获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数。
通过对加载力与这些参数（位移、应力等）之间关系的计算和分析，我们可以获得桩基承载力等一系列数据。
这种方法可以用于为设计提供数据依据，也可用于工程桩承载力的验证。
3 基桩自平衡法检测方式3.1?加载设备采用组合式及环形荷载箱，直径和加载面积的设计，充分兼顾加载液压的中低压力和桩体试验后的高承载能力。
荷载箱通过内置的特殊增压技术设计，以很低的油压压强，产生很大的加载力，从而能够极大地降低加载系统的故障率。
荷载箱自平衡法基桩检测技术探讨
荷载箱自平衡法基桩检测技术探讨摘要：本文通过结合杭州市彩虹快速路滨江段四标段项目灌注桩施工情况，提出对该基桩采取荷载箱自平衡法基桩检测技术，从分析该基桩检测技术原理出发，提出其检测技术要点，分析基桩检测结果，旨在为同类工程提供参考借鉴。
关键字：基桩检测；荷载箱；自平衡法；静载检测Abstract: this paper through the combined with hangzhou binjiang period of four rainbow expressway section of filling pile construction project, puts forward the foundation pile load balance to strike the box to pile testing technology, from the analysis of the foundation pile testing technology principle and puts forward the key points of testing technology, analyzes the foundation pile test results, so as to provide a reference for similar projects.Key words: the foundation pile detection; Loading boxes; Since the balance method; Static load test工程概况杭州市彩虹快速路滨江段四标段项目，本合同段钻孔灌注桩的桩径为0.5m、1.2m、1.5m三种，其中直径1.2m钻孔桩395根，直径1.5m钻孔桩16根，直径0.5m钻孔桩150根。
本合同段地质多为粉质粘土、淤泥质粘土、粉砂、圆砾石类及中风化泥质粉砂岩等。
自平衡法检测基桩竖向承载力简介
自平衡法检测基桩竖向承载力简介摘要本文对自平衡法检测基桩竖向承载力的原理和操作做了简要的介绍，并接合工程实例对其优缺点进行了分析。
关键词自平衡法荷载箱基桩竖向承载力的检测方法主要是静载试验法和高应变法，在《建筑地基基础设计规范》、《建筑基桩检测技术规范》中均有明确的规定，该两类方法已经在各类工程项目中大量应用，具有成熟的经验。
而其不足之处也逐渐体现出来，静载试验试验成本高、现场条件一般难以满足《建筑基桩检测技术规范》中4.2.6条规定的试桩、锚桩（压重平台支墩边）和基准桩之间的中心距离条件。
而高应变法检测应用范围相对较窄，主要是用于预制桩的检测，对于灌注桩，还需要有可靠的对比验证资料作为结果分析的前提。
但对于整个场地基桩承载力施工质量的验收检查，目前还没有其他方法可以替代。
而自平衡法是近几年在国内开始应用的一种新型的基桩竖向承载力检测方法，交通部目前已经颁布了其相应的规程《基桩静载试验自平衡法》（JT/T738-2009），浙江、江苏、山东、甘肃、广西等省份也已经制定了地方性标准，其实这种方法早于20世纪60年代由以色列AfarVasela公司提出并实施，俗称为“通莫静载法”。
1 自平衡法原理与传统的堆载法不同,该技术是在施工过程中将按桩承载力参数要求定型制作的加载装置——荷载箱，预先放置于桩身指定位置，将荷载箱的高压油管和位移杆引到地面,待砼达到规定龄期后,通过顶部高压油泵给荷载箱充油加载,荷载箱将力传递到桩身，其上部桩侧极限摩阻力及自重与下部桩侧极限摩阻力及极限端阻力相平衡来维持加载，由于桩体自成反力，我们将得到相当于两个静载试验的数据：荷载箱以上部分，我们获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数；荷载箱以下部分，我们获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数。
通过对加载力与这些参数（位移、应变等）之间关系的计算和分析，我们可以获得荷载箱上下两部分桩的承载力等一系列数据，进而分析获得桩的承载力。
“自平衡”法试桩方案
自平衡法静载试验方案1.1.1.自平衡技术的原理基桩承载力自平衡法，是通过在桩体内部预先埋设一种特制的加载装置——荷载箱，在混凝土浇注之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置（具体位置根据试验的不同目的和条件而定），将荷载箱的加压管以及所需的其他测试装置（位移杆及护管、应力计等）从桩体引到地面，然后灌注成桩。
到休止龄期后，由加压泵在地面通过预先埋设的管路，对荷载箱进行加压加载，使得荷载箱产生上、下两个方向的力，并传递到桩身。
由于桩体自成反力，将得到相当于两个静载试验的数据：荷载箱以上部分，获得反向加载时上部桩体的相应反应参数；荷载箱以下部分，获得正向加载时下部桩体的相应反应参数。
通过对加载力与参数（位移、应力等）之间关系的计算和分析，可以获得桩基承载力、桩端承载力、侧摩阻力、摩阻力转换系数等一系列数据。
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-1 荷载箱工作原理示意图基桩承载力自平衡法可以为设计提供数据依据，也可用于工程桩承载力的验证。
1.1.2.自平衡技术的特点在静载检测中采用自平衡法，与传统的静载检测方法（堆载法或锚桩法）相比具有几下几个特点：1）省时：成桩后待土体稳定后（设计规定成桩28天后）即可2检测，正常情况下1-2天能够检测完毕，省去了反力装置搭建时间。
2）安全：数千吨大吨位堆载加载块层层叠放，一旦暴雨、震动、偏心、地基失稳导致反力架倾覆，十分危险，自平衡检测过程更加方便、安全、环保。
3）综合检测成本低：检测桩完全按工程桩制作，不需到达地面，不需制作桩头。
对有地下室的结构，与常规方法相比，缩短了检测桩长度，且检测桩检测后除经下位移管对荷载箱打开面注浆补强，还可以通过油路实现内部腔体注浆补强压浆处理，仍可作工程桩使用。
4）对于水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩、斜桩、嵌岩桩等设置传统堆载平台或锚桩反力架特别困难或措施费用高昂的该法，更显示其优势。
5）目前部分厂家荷载箱由保险公司承担责任保险，消除使用荷载箱的后顾之忧，为检测工作保驾护航；6）钢筋笼连贯技术：此技术确保桩身钢筋笼在试验后仍处于连贯状态，通过预先安装可伸缩的钢结构组件与上下钢筋笼连接，确保桩身钢筋笼在试验后仍处于连贯状态，不仅提供足够的抗剪切力，还提供100%的抗拔力。
怎么计算自平衡荷载箱平衡点
怎么计算自平衡荷载箱平衡点?
创建时间:[2015-07-24]
桩基承载力自平衡试验，尽管理论上存在一个“平衡点”,但在工程实践中，是很难界定这个准确位置的，因为其计算所需要的资料里面存在一定的误差。
通常我们会根据勘察报告的有关资料，结合工程实践经验，来确定荷载箱的位置。
具体而言，可以根据勘察报告所提供的各个土层的摩阻系数，以及端阻系数，来进行计算，选取一个上下阻力基本均衡的位置放置荷载箱。
由于大量的自平衡项目，是用于桩基承载力的验证，上述方法是比较普遍的估算“平衡点”的方法。
除此之外，还有一些方法，可以利用自平衡法充分发挥整个桩的阻力来进行检测。
例如： 1）荷载箱位置放置在预估平衡点稍上的位置。
通过补充桩顶的反力的方法，使上段桩和下段桩的阻力同步发挥。
2）通过埋设双荷载箱的方法（如下图示例），进行测定。
上下荷载箱位置留有一定距离。
试验时分段加载，获得各段桩的承载力，然后拟合成整个桩的承载力。
桩基荷载箱--承载力自平衡测试法
桩基承载力自平衡测试法荷载箱摘要：论文介绍了桩基承载力自平衡测试法的原理及荷载箱所存在的问题，指出改进的囊式荷载箱的优点，同时介绍了以自平衡法原理为基础的自平衡法深层平板载荷试验、通莫静载试验法，以及桩顶加载自锚式测试法的基本原理和各种试验方法采用的荷载箱，并指出各种荷载箱的优缺点；最后提出了桩基承载力自平衡测试法荷载箱的一些改进设想。
关键词：自平衡试桩法；荷载箱；施工工艺1 引言人类超过随着大型桥梁、超高层建筑等的飞速发展，桩基施工工艺水平的不断提高，以及机具设备的不断改进，大吨位大直径钻孔灌注桩的采用越来越广泛。
我国在桩基工程中存在着严重的浪费现象，最主要的原因是没有充分发挥桩的承载力，加之桩基的承载力对桩、乃至整个结构的安全性都起着至关重要的作用。
受测试原理及设备的制约，传统的测试方法（静载试验、高应变动力检测等）难以满足大直径桩承载力测试的要求。
因此，基桩承载力自平衡测试法便应运而生，并且随着自平衡测试法的不断发展，自平衡法深层平板载荷试验、通莫静载试验，及桩顶加载自锚式测试法也随之诞生。
对于自平衡测桩法，其核心就是在桩基内部对桩体分别加载，以间接的方法地得出桩基直接承载时的性能，因此，荷载箱作为必不可少的、埋设在地表以下的关键加载部件，其技术要求比传统试验中千斤顶要高得多，技术难度也大得多。
荷载箱的性能，将直接影响试验成功率、试验准确性、桩基试验后承载能力、试验安全性、试验成本等试验结果[1-5]。
2 自平衡测试技术原理简介和荷载箱2.1 自平衡测试技术原理通过自平衡测试法是利用试桩自身反力平衡的原则，将一个特制的液压荷载箱埋在桩端附近或桩身某截面处，待混凝土达到一定强度后，通过对荷载箱内腔施加压力，箱顶和箱底被推开，荷载箱以下桩将产生端阻和向上的侧阻以抵抗桩向下的位移，同时荷载箱以上桩将产生向下的侧阻以抵抗桩向上的位移，上下桩段的反力大小相等、方向相反，从而达到试桩自身反力平衡加载的目的。
浅谈自平衡法测定桩基承载力
浅谈自平衡法测定桩基承载力摘要：传统的单桩承载力的测定方法有堆载法、锚桩法，这两种方法往往受到现场条件的制约。
本文通过自平衡法在国外桩基工程中的成功应用，来介绍自平衡法测桩的工作原理、平衡点的选取、加载过程以及如何将上下两段桩的Q-S 曲线转换为桩顶的Q-S曲线，以便确定单桩的极限承载力。
关键词：静载试验；自平衡；Q – S曲线；极限承载力1、引言科威特巴比延岛BP项目坐落在科威特的东北部，该项目包含一座连结科威特大陆与巴比延岛的跨海大桥。
该桥全长为1.42公里，共46跨，上部结构为30m 预应力T梁，采用架桥机架设，下部结构基础为钻孔灌注桩，全桥共有桩基320根。
其中有40根桩基为岸上施工，其他桩基为水上施工。
为了确保实际单桩竖向极限承载力达到设计要求和检验桩基础的施工质量，规范中要求对桩基静荷载试验以确定单桩极限承载力。
传统的静荷载试验主要有堆载法和锚桩法，这两种方法受试验场地的限制，特别是水上试桩时，这两种方法很难进行测试。
桩承载力自平衡法（Osterberg Cell）是将荷载箱埋设在桩身平衡点处，使上下两段桩的反力相等以维持加载，分别得到荷载箱上段桩与下段桩的极限承载力。
同传统的堆载法、锚桩法等静载试验方法相比，自平衡法具有技术先进、加载装置简单、测试自动化程序高和试验费用较省等优点，所以该项目试桩采用自平衡法测定桩基极限承载力。
2、荷载箱距桩底距离（即平衡点）的确定从平衡原理来看，在加载过程中，荷载箱加压时，上下压板反力相等，靠桩周总摩擦力与持力层反力平衡确定，只有两者同时达到极限值，才能确定桩的极限承载力。
因此，荷载箱距桩底距离（即平衡点）是确定极限承载力的关键。
所谓的平衡点就是上段桩桩身自重与桩侧摩阻力之和与下段桩的桩侧摩阻力及桩端阻力之和基本相等的位置。
根据试桩处的钻孔柱状图及土层参数，可以按公式2-1确定荷载箱的位置。
公式2-1其中为上段桩侧摩阻力；为上段桩自重；为换算系数，该试桩对于粘性土、砂性土均取0.8，，为下段桩桩侧摩阻力；为持力层的极限承载力；A为桩端面积。
桩基承载力自平衡测试法荷载箱
桩基承载力自平衡测试法荷载箱作者：陈晨来源：《世界家苑》2017年第09期摘要：本文介绍了桩基承载力自平衡测试法的原理及荷载箱所存在的问题，指出改进的囊式荷载箱的优点，同时介绍了以自平衡法原理为基础的自平衡法深层平板载荷试验、通莫静载试验法，以及桩顶加载自锚式测试法的基本原理和各种试验方法采用的荷载箱，并指出各种荷载箱的优缺点；最后提出了桩基承载力自平衡测试法荷载箱的一些改进设想。
关键词：自平衡试桩法；荷载箱；施工工艺1 自平衡测试技术原理简介和荷载箱1.1 自平衡测试技术原理通过自平衡测试法是利用试桩自身反力平衡的原则，将一个特制的液压荷载箱埋在桩端附近或桩身某截面处，待混凝土达到一定强度后，通过对荷载箱内腔施加压力，箱顶和箱底被推开，荷载箱以下桩将产生端阻和向上的侧阻以抵抗桩向下的位移，同时荷载箱以上桩将产生向下的侧阻以抵抗桩向上的位移，上下桩段的反力大小相等、方向相反，从而达到试桩自身反力平衡加载的目的。
荷载箱施加的压力可通过预先标定的油泵压力表测得，荷载箱顶底板的位移可通过预先设置的位移杆，用位移传感器测得。
由此可测得上下桩段两条 Q～S曲线及相应的S～lgt 曲线，采用合理的测试数据等效转换方法和承载力确定方法，即可确定基桩的极限承载力、桩侧、桩端阻力分担情[6-10]。
1.2 自平衡法荷载箱与改进的囊式荷载箱1.2.1 传统荷载箱对于自平衡测桩法，其荷载箱上下承压板用普通低碳钢板制作，中间与千斤顶用高强螺栓连接。
在测试过程中承压板易产生较大变形而影响测试精度；且荷载箱重量都在 1000kg以上，实际操作中安装很不方便；荷载箱的上、下平板会导致施工时浮浆，这些会影响桩的测试结果精度、成型及完整性。
位移采用位移杆测量，当测量距离较大时，会影响精度。
且位移杆采用普通低碳钢筋制作，在检测长桩时易发生弯曲变形，会影响位移传递的准确性[11-15]。
目前囊式荷载箱常用的位移测量方法有两种：位移杆和位移丝。
自平衡桩基承载力检测方法80
自平衡桩基承载力检测方法目前随着我国高层建筑以及桥梁工程建设的增多，大承载力的混凝土桩基得到了广泛的应用，由此桩基大承载力的检测引起了越来越多的人们的注意。
在桩基大承载力的测试理论和测试方法研究上，国内外都是近几年刚刚起步。
美国在80年代中期开展了桩承载力自平衡试验方法的研究，国内近几年也开展了此方法的理论研究和现场实践，并取得了良好的社会效益和经济效益。
该方法具有试验装置简单；可直接测得端阻和侧阻；经过处理后，试桩仍可用做工程桩等特点，目前被较为广泛地采用。
2 检测原理桩承载力自平衡试验方法是在桩端附近安装荷载箱，荷载箱由油压千斤顶、顶盖、底盖、箱盖及进出油管等组成，在上下顶盖布置位移测量装置，然后沿垂直方向加载，即可同时测得桩端阻力和桩侧摩阻力以及上下顶盖的位移值，从而得到桩在不同深度的应变或轴力。
通过桩的应变和断面刚度，可以计算出轴力分布，进而求出不同深度的桩侧摩阻力，应用桩侧摩阻力与变位量的关系、荷载箱加载力与向下变位量的关系，通过荷载传递解析方法，可求得桩头荷载对应的荷载-沉降关系。
由此可以判断出桩的承载力等。
3 工程概况黔中水利枢纽一期工程总干渠高大跨渡槽c2标由河沟头、焦家2座渡槽组成。
河沟头渡槽进口为总干25+717，出口为总干26+656.7，长939.7m；焦家渡槽进口为总干44+900，出口为总干46+080，长1180m。
焦家渡槽刚构墩共有36根桩基，桩径φ2000mm，桩长最长40m。
经设计单位及业主要求需对焦家渡槽gg3-1#桩基进行自平衡承载力检测。
gg3-1#桩基采用人工挖孔桩，桩径2.0米，桩深30米。
4 检测过程4.1 安装准备荷载箱位于桩底8.5m处。
钢筋笼分上、下两部分（荷载箱以下为8.2m，荷载箱以上为22.85m），将荷载箱与钢筋笼组装焊接。
为保证荷载箱与钢筋笼直接连接牢固，采用l筋搭接焊。
制作钢筋笼时，荷载箱上、下各2m处，箍筋密度加密一倍。
将钢筋应力计焊接在钢筋笼相应的位置（位置根据实际地质情况确定），共9组，36根。
桩基承载力自平衡法检测方案
试验桩自平衡法、声波透射法检测方案1 概述1.1 工程概况为了保证施工的顺利进行和结构的安全可靠，根据国家规范和设计有关文件，对该工程指定的试桩采用静载（自平衡法）进行检测，并对试桩采用声波透射法进行桩身完整性检测。
1.2 试验目的1.确定桩身完整性2.确定单桩竖向抗压极限承载力1.3 试验依据1．《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）2．《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）3．《基桩静载试验自平衡法》（JT /T738-2009）4．《基桩承载力自平衡检测技术规程》（山东省工程建设标准）6. 设计图纸7. 地质报告2地质情况依据勘察报告，、各岩土层相关灌注桩桩基参数建议如下表：层号土层名称fak(kPa)抗拔系数λ钻孔灌注桩后注浆增强系数qsik(kPa)qpk(kPa)βsiβp2 ②粉质粘土120 0.70 45 1.43 ③粘土130 0.70 45 1.44 ④粘土140 0.70 50 1.45 ⑤粉质粘土140 0.70 50 1.4⑤1粉土150 0.70 40 1.46 ⑥粉质粘土150 0.70 50 1.4 ⑥1中粗砂160 0.60 45 1.7层号土层名称fak (kPa)抗拔系数λ 钻孔灌注桩 后注浆增强系数 qsik (kPa) qpk (kPa) βsi βp 7⑦粉质粘土150 0.70 55 1.4 ⑦1粘 土 160 0.70 60 1.4 ⑦2细 砂 160 0.60 45 1.6 8⑧粘 土190 0.75 70 1.4 ⑧1粉质粘土 170 0.70 65 1.4 ⑧2砾 岩 260 0.50 130 2.0 9 ⑨粉质粘土200 0.70 70 1.4 ⑨1粘 土 220 0.75 75 1.4 10 ⑩辉长岩残积土 220 65 1.4 11 ⑪全风化辉长岩 300 80 1.4 12 ⑫强风化辉长岩 500 140 1800 1.4 2.0 ⑫1强风化辉长岩60016022001.42.03桩身完整性检测声波透射法测试原理声波透射法检测仪器设备及现场联接如下图所示。
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桩基承载力自平衡法检测设备组合式荷载箱
一、通莫静载法发明：
将一种特制的加载装置───荷载箱（如图一），在混凝土浇筑之前和钢筋笼一起埋入桩内的相应位置（具体位置根据试验不同目的和条件而定），将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置（位移、应变等）从桩体引到地面，然后灌注成桩。
由加压泵在地面向荷载箱加压加载，使得桩体内部产生加载力，通过对加载力与这些参数（位移、应变等）之间关系的计算和分析，我们不仅可以获得桩基承载力，而且可以获得每层土层的测阻系数、桩的侧阻、桩端承力等一系列数据。
这种方法可以用于设计提供数据依据，也可用于工程桩承载力的检验。
图一
二、通莫静载法发展：
在此项技术问世之时，为保持其在当地检测和施工行业的优势竞争力，通莫静载法的发明人并没有着力对外推广此项技术。
知道90
年代中后期，随着荷兰通莫系统有限公司----这家由专利持有人的后人创办，并致力于将Afar Vasela公司系列技术进行市场化推广的企业走入人们的视野，这项技术的初创者才广为世人所知。
迄今为止，在该法已成功应用在各种类型，总量几千根桩的检测工程中。
而这项专利技术的有效持有者---荷兰通莫系统有限公司，也于20 05年底通过其中国总代理----杭州欧感科技有限公司，开始将此法系统的引进中国，至今已完成包括杭州湾大桥主墩（7000吨单桩极限承载力）、泰安广电中心大楼（3500吨单桩极限承载力）、河南济邵高速逢石河大桥（4200吨单桩极限承载力）宁波机场路姚江大桥（3300吨单桩极限承载力）、无锡地铁1号线市民广场站（2600吨单桩极限承载力）、铁道部调度指挥中心（4000吨单桩极限承载力）等多个国家及地方重点项目。
三、通莫静载法技术特征：
通莫静载法的特征是,通过在桩体内部预先埋设一个加载设备---荷载箱，利用桩体自身产生的反力，来方便而准确的测量桩周土的特性。
目前在国内的普遍工程实践中，往往将这个设备埋设在桩上下两部分反力均衡的位置，通过荷载箱产下两个反向且相对均衡的力，我们将得到相当于两个静载试验的数据：荷载箱以上部分，我们获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数；荷载箱一下部分，我们获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数》
四、通莫静载法试验装置：
1、加载装置：
包括荷载箱、加载泵和加压管。
用于在桩体内部对桩基进行加载。
一般采用普通油缸组装或荷载箱；
2、位移测量系统：
用于测度桩体各关键层面的位移值。
包括位移传送装置（位移管、位移丝和测量结构组成）、位移传感器和电脑测度系统（或人工记录）；
3、应变检测系统（需要测量具体土层的摩阻系数）：
用于测度桩体各关键层面的应变值。
包括应变传感器和电脑测度系统；
4、数据测度系统：
用于测度测量值，并对数值进行存储记录。
一般采用专用电脑系统，也可人工进行测度。
五、通莫静载法应用意义：
◆大吨位静载实验
◆特殊环境下的静载实验（水下、边坡、地下等）
◆针对性地对某个特定地层的特性
◆安全地进行静载实验
◆使大量、高效的实现静载实验成为可能，这种方法的发明，大
大推动了岩土工程的发展
六、通莫静载法特点：
◆大吨位实验的可靠性
◆桩底沉渣对实验的影响
◆位移测量的准确性
◆试验桩用作工程桩的保障
◆荷载箱自重轻，便于施工单位安装
◆实验费用省
七、组合式荷载箱采用的原理：
通莫荷载箱采用特殊的方法实现液压腔体的密封，从而产生大截面的加压腔体，并且通过叠加式的压力单元结构，实现可以超过荷载箱原始高度的行程。
基于这些技术优势，通莫公司发出了整体式圆形全液压截面荷载箱、分体组合式荷载箱（由若干只圆形荷载箱单体组合而成）和整体式环型全液压截面荷载箱。
八、各类型荷载箱的适用范围：
◆整体式圆形全液压截面荷载箱：通常用于端承桩的试验。
◆组合式荷载箱：满足大桩径及大吨位试验的要求，一般使用于1. 2米以上的摩擦桩。
根据加载吨位要求，灵活组合。
◆整体式环形全液压截面荷载箱：满足小桩径试验的要求，一般使用于1.0米或1.0米以下的摩擦桩。
九、产品展示：。