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摘要：介绍自平衡静载试验和自平衡深层平板载荷试验的原理和方法。结合工程实例，对应用自平衡法试验检测大直径大吨位桩基承载力进行分析与探讨。
关键词：自平衡深层平板载荷试验；自平衡静载试验；大直径大吨位灌注桩
中图分类号：P435文献标识码： A
Self-balancing Method Applied In Large-diameter Pile Testing Of Large-tonnage
Wei Liang
(Chongqing Test Center of Geology and minerals,400040,Chongqing)
Abstra t ：Introduction balance method from the principles and methods from static load test and balancing Deep Plate load test. With engineering examples, the application of self-test for detection of the pile bearing capacity of large diameter balance method to analyze and explore large tonnage.
Keyword ：Self-balancing deep plate Loading test；Self-balancing static load test；Large diameter pile large tonnage
城市高层建筑中大直径大吨位的桩基较多，传统静载法对此类型桩基进行承载力测试非常困难，而且测试费用高昂，使处于关键承重部位的基桩得不到有效的承载力检验，给工程安全埋下隐患。与传统静载荷试验相比，自平衡测试法试验吨位大，不受场地条件的限制并具有快捷、简便的特点。
1自平衡法试验原理
自平衡法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，将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置从桩体引到地面，然后灌注成桩。由加压泵在地面向荷载箱加压加载，荷载箱产生上下两个方向的力，并传递到桩身。这种方法可以用于为设计提供数据依据，也可用于工程桩验收。
1.1自平衡静载试验
1.1.1试验原理
图1自平衡静载试验荷载箱及位移传递系统的安装
自平衡静载试验是将荷载箱与钢筋笼连接并放置于桩身平衡点，通过荷载箱逐级加载，利用位移丝观测在荷载箱加载力作用下的上段（下段）桩体向上（向下）的位移，测试上、下段桩的极限承载力，确定单桩竖向抗压（拔）极限承载力的试验方法。
1.1.2试验仪器设备
此次试验采用荷载箱为通莫整体式环形全液压截面荷载箱（图2），荷载箱端面为锥形体。荷载箱预浇混凝土：将混凝土料浇筑入锥体内，充分捣实，待一面凝固后，翻转，浇筑另一面。荷载箱与钢筋笼焊接：主筋与荷载箱上的方钢或加强筋进行焊接，钢筋笼与荷载箱保持垂直，偏心度控制在5度之内。位移护管及位移丝、油压管顺着钢筋笼绑扎至地面。
图2 荷载箱安装
1.1.3承载力的确定
上段桩的承载力Q和下段桩的承载力Q，单桩竖向抗压承载力：
Qu=+ Q
式中Qu：单桩竖向抗压承载力（kN）；
Q：上段桩的承载力（kN）；
Q：下段桩的承载力（kN）；
W：上段桩的自重；
：侧阻力修正系数。
1.2自平衡深层平板载荷试验
1.2.1试验原理
图3 自平衡深层平板载荷试验荷载箱及位移傳递系统的安装
自平衡深层平板载荷试验是在桩底放置下承压板为刚性板的荷载箱，利用桩端阻力和桩侧阻力互为反力，通过荷载箱逐级加载，测试大直径桩桩端极限阻力，推定单桩竖向抗压极限承载力的试验方法。
1.2.2试验仪器设备
此次试验为通莫整体式圆形全液压截面荷载箱（图3），中心无通孔, 端面无锥形体。荷载箱预浇筑混凝土：将荷载箱圆形腔体朝上，混凝土料浇筑入圆形体内后，充分捣实。浇注完毕后10小时内，不得移动荷载箱体。
图3 荷载箱安装
荷载箱与钢筋笼焊接：钢筋笼的主筋与荷载箱上的方钢或加强筋进行焊接，钢筋笼与荷载箱保持垂直，偏心度控制在5度之内。
1.2.3承载力的确定
荷载箱接触端面的极限承载力Q，单桩竖向抗压极限承载力：
Qu＝ψp×Q×(Ap / A)
式中A —— 荷载箱承压底板面积；
Ap—— 桩底面积；
ψp —— 大直径桩端阻力尺寸效应系数，按JGJ 94-2008中相关规定取值；
2工程桩的补强处理
自平衡法试验中，荷载箱打开后，对桩体有张拉作用，会桩身在荷载箱位置形成一段小断层，需在荷载箱周围安装注浆管进行补浆，保证试验结束后产生的裂隙能被充分填充，补浆部分的桩体强度不低于桩体设计强度。
3 经济效益分析
自平衡法与传统静载法相比不需要繁琐的准备工作从而节约了大量人力物力。我中心多项自平衡试验和传统静载荷试验对比表明，自平衡法的经济效益和时间效率十分明显。在太山学府等项目中，采用该法节省工期15d，节约费用3～8万元。可见，自平衡法在大直径大吨位桩基检测中具有明显的优势，符合工程实用的要求。
4工程应用实例
4.1工程概况
开县教育公租住房项目最高层数31+1F/-2F，最大荷载为16500kN/柱。
表1试桩参数
豪康悦城项目最高层数32F/-3F，岩石单轴抗压强度标准值10.12MPa
表2 试桩参数
综合建设场地等因素考虑，开县教育公租房项目选取4根桩进行自平衡静载试验，豪康悦城项目选取3根桩进行自平衡深层平板载荷试验。
4.2数据分析
开县教育公租房项目采用自平衡静载试验，以A桩为例，上段桩承载力：取第10级荷载10000kN并考虑自重和修正因子后，经计算约为10598kN。下段桩承载力：取对应于第10级荷载10000kN。单桩竖向抗压承载力=上段桩承载力+下段桩承载力，按自平衡静载试验计算公式：
Qu= + Q = +10000=20598kN
分析上述试验结果，试桩A的极限承载力不低于20598 kN,满足设计要求。
豪康悦城项目采用自平衡深层平板载荷试验，以25#桩为例，桩端极限承载力：取对应于荷载箱第10级荷载3596kN经推定后为22982kN。单桩竖向抗压极限承载力=桩端极限承载力，按自平衡深层平板载荷试验计算公式推定为：
Q＝ψp×Q×(Ap / A) ＝0.77×3596×(4.15/0.5) ＝22982kN
分析上述试验结果，25#桩的极限承载力不低于22982 kN，满足设计要求。
5 结论
自平衡法试验吨位大，不受场地条件的限制并具有快捷、简便的优点，在大直径大吨位桩基检测中有着极大的优势，我中心对近20根试桩进行了试验研究，积累了大量现场试验资料和经验，工程实践表明，该法在大直径大吨位桩基检测中满足实际工程需要。
该方法目前存在的问题主要有以下两方面：
1、自平衡法需要事先选定试桩，进行荷载箱预埋，不利于工程桩验收。
2、带扩底的大直径端承桩的桩侧阻力较小，自平衡深层平板载荷试验推定单桩竖向抗压极限承载力时忽略了桩侧摩阻力，承载力偏低。
参考文献
﹝1﹞JGJ106-2003建筑基桩检测技术规范
﹝2﹞DBJ50/T-136-2012建筑地基基础检测技术规范
﹝3﹞DB45/T 564—2009桩承载力自平衡法测试技术规程
﹝4﹞JGJ94 2008建筑桩基技术规范
﹝5﹞郭杨，孟威自平衡深层平板载荷试验在基桩检测中的应用﹝期刊论文﹞-建筑技术2007（3）
关键词：自平衡深层平板载荷试验；自平衡静载试验；大直径大吨位灌注桩
中图分类号：P435文献标识码： A
Self-balancing Method Applied In Large-diameter Pile Testing Of Large-tonnage
Wei Liang
(Chongqing Test Center of Geology and minerals,400040,Chongqing)
Abstra t ：Introduction balance method from the principles and methods from static load test and balancing Deep Plate load test. With engineering examples, the application of self-test for detection of the pile bearing capacity of large diameter balance method to analyze and explore large tonnage.
Keyword ：Self-balancing deep plate Loading test；Self-balancing static load test；Large diameter pile large tonnage
城市高层建筑中大直径大吨位的桩基较多，传统静载法对此类型桩基进行承载力测试非常困难，而且测试费用高昂，使处于关键承重部位的基桩得不到有效的承载力检验，给工程安全埋下隐患。与传统静载荷试验相比，自平衡测试法试验吨位大，不受场地条件的限制并具有快捷、简便的特点。
1自平衡法试验原理
自平衡法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，将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置从桩体引到地面，然后灌注成桩。由加压泵在地面向荷载箱加压加载，荷载箱产生上下两个方向的力，并传递到桩身。这种方法可以用于为设计提供数据依据，也可用于工程桩验收。
1.1自平衡静载试验
1.1.1试验原理
图1自平衡静载试验荷载箱及位移传递系统的安装
自平衡静载试验是将荷载箱与钢筋笼连接并放置于桩身平衡点，通过荷载箱逐级加载，利用位移丝观测在荷载箱加载力作用下的上段（下段）桩体向上（向下）的位移，测试上、下段桩的极限承载力，确定单桩竖向抗压（拔）极限承载力的试验方法。
1.1.2试验仪器设备
此次试验采用荷载箱为通莫整体式环形全液压截面荷载箱（图2），荷载箱端面为锥形体。荷载箱预浇混凝土：将混凝土料浇筑入锥体内，充分捣实，待一面凝固后，翻转，浇筑另一面。荷载箱与钢筋笼焊接：主筋与荷载箱上的方钢或加强筋进行焊接，钢筋笼与荷载箱保持垂直，偏心度控制在5度之内。位移护管及位移丝、油压管顺着钢筋笼绑扎至地面。
图2 荷载箱安装
1.1.3承载力的确定
上段桩的承载力Q和下段桩的承载力Q，单桩竖向抗压承载力：
Qu=+ Q
式中Qu：单桩竖向抗压承载力（kN）；
Q：上段桩的承载力（kN）；
Q：下段桩的承载力（kN）；
W：上段桩的自重；
：侧阻力修正系数。
1.2自平衡深层平板载荷试验
1.2.1试验原理
图3 自平衡深层平板载荷试验荷载箱及位移傳递系统的安装
自平衡深层平板载荷试验是在桩底放置下承压板为刚性板的荷载箱，利用桩端阻力和桩侧阻力互为反力，通过荷载箱逐级加载，测试大直径桩桩端极限阻力，推定单桩竖向抗压极限承载力的试验方法。
1.2.2试验仪器设备
此次试验为通莫整体式圆形全液压截面荷载箱（图3），中心无通孔, 端面无锥形体。荷载箱预浇筑混凝土：将荷载箱圆形腔体朝上，混凝土料浇筑入圆形体内后，充分捣实。浇注完毕后10小时内，不得移动荷载箱体。
图3 荷载箱安装
荷载箱与钢筋笼焊接：钢筋笼的主筋与荷载箱上的方钢或加强筋进行焊接，钢筋笼与荷载箱保持垂直，偏心度控制在5度之内。
1.2.3承载力的确定
荷载箱接触端面的极限承载力Q，单桩竖向抗压极限承载力：
Qu＝ψp×Q×(Ap / A)
式中A —— 荷载箱承压底板面积；
Ap—— 桩底面积；
ψp —— 大直径桩端阻力尺寸效应系数，按JGJ 94-2008中相关规定取值；
2工程桩的补强处理
自平衡法试验中，荷载箱打开后，对桩体有张拉作用，会桩身在荷载箱位置形成一段小断层，需在荷载箱周围安装注浆管进行补浆，保证试验结束后产生的裂隙能被充分填充，补浆部分的桩体强度不低于桩体设计强度。
3 经济效益分析
自平衡法与传统静载法相比不需要繁琐的准备工作从而节约了大量人力物力。我中心多项自平衡试验和传统静载荷试验对比表明，自平衡法的经济效益和时间效率十分明显。在太山学府等项目中，采用该法节省工期15d，节约费用3～8万元。可见，自平衡法在大直径大吨位桩基检测中具有明显的优势，符合工程实用的要求。
4工程应用实例
4.1工程概况
开县教育公租住房项目最高层数31+1F/-2F，最大荷载为16500kN/柱。
表1试桩参数
豪康悦城项目最高层数32F/-3F，岩石单轴抗压强度标准值10.12MPa
表2 试桩参数
综合建设场地等因素考虑，开县教育公租房项目选取4根桩进行自平衡静载试验，豪康悦城项目选取3根桩进行自平衡深层平板载荷试验。
4.2数据分析
开县教育公租房项目采用自平衡静载试验，以A桩为例，上段桩承载力：取第10级荷载10000kN并考虑自重和修正因子后，经计算约为10598kN。下段桩承载力：取对应于第10级荷载10000kN。单桩竖向抗压承载力=上段桩承载力+下段桩承载力，按自平衡静载试验计算公式：
Qu= + Q = +10000=20598kN
分析上述试验结果，试桩A的极限承载力不低于20598 kN,满足设计要求。
豪康悦城项目采用自平衡深层平板载荷试验，以25#桩为例，桩端极限承载力：取对应于荷载箱第10级荷载3596kN经推定后为22982kN。单桩竖向抗压极限承载力=桩端极限承载力，按自平衡深层平板载荷试验计算公式推定为：
Q＝ψp×Q×(Ap / A) ＝0.77×3596×(4.15/0.5) ＝22982kN
分析上述试验结果，25#桩的极限承载力不低于22982 kN，满足设计要求。
5 结论
自平衡法试验吨位大，不受场地条件的限制并具有快捷、简便的优点，在大直径大吨位桩基检测中有着极大的优势，我中心对近20根试桩进行了试验研究，积累了大量现场试验资料和经验，工程实践表明，该法在大直径大吨位桩基检测中满足实际工程需要。
该方法目前存在的问题主要有以下两方面：
1、自平衡法需要事先选定试桩，进行荷载箱预埋，不利于工程桩验收。
2、带扩底的大直径端承桩的桩侧阻力较小，自平衡深层平板载荷试验推定单桩竖向抗压极限承载力时忽略了桩侧摩阻力，承载力偏低。
参考文献
﹝1﹞JGJ106-2003建筑基桩检测技术规范
﹝2﹞DBJ50/T-136-2012建筑地基基础检测技术规范
﹝3﹞DB45/T 564—2009桩承载力自平衡法测试技术规程
﹝4﹞JGJ94 2008建筑桩基技术规范
﹝5﹞郭杨，孟威自平衡深层平板载荷试验在基桩检测中的应用﹝期刊论文﹞-建筑技术2007（3）