試驗樁自平衡法、聲波透射法檢測方案
1 概述
1.1 工程概況
為了保證施工的順利進行和結構的安全可靠，根據國家規范和設計有關文件，對該工程指定的試樁采用靜載（自平衡法）進行檢測，并對試樁采用聲波透射法進行樁身完整性檢測。
1.2 試驗目的
1.確定樁身完整性
2.確定單樁豎向抗壓極限承載力
1.3 試驗依據
1． 《建筑樁基技術規范》（JGJ 94-2008）
2． 《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ 106-2014）
3． 《基樁靜載試驗 自平衡法 》（JT /T738-2009）
4． 《基樁承載力自平衡檢測技術規程》（山東省工程建設標準）
6. 設計圖紙
7. 地質報告
2地質情況
依據勘察報告，、各巖土層相關灌注樁樁基參數建議如下表：
層號 | 土層名稱 | fak (kPa) | 抗拔系數λ | 鉆孔灌注樁 | 后注漿增強系數 |
qsik (kPa) | qpk (kPa) | βsi | βp |
2 | ②粉質粘土 | 120 | 0.70 | 45 | | 1.4 | |
3 | ③粘 土 | 130 | 0.70 | 45 | | 1.4 | |
4 | ④粘 土 | 140 | 0.70 | 50 | | 1.4 | |
5 | ⑤粉質粘土 | 140 | 0.70 | 50 | | 1.4 | |
⑤1粉 土 | 150 | 0.70 | 40 | | 1.4 | |
6 | ⑥粉質粘土 | 150 | 0.70 | 50 | | 1.4 | |
⑥1中粗砂 | 160 | 0.60 | 45 | | 1.7 | |
7 | ⑦粉質粘土 | 150 | 0.70 | 55 | | 1.4 | |
⑦1粘 土 | 160 | 0.70 | 60 | | 1.4 | |
⑦2細 砂 | 160 | 0.60 | 45 | | 1.6 | |
8 | ⑧粘 土 | 190 | 0.75 | 70 | | 1.4 | |
⑧1粉質粘土 | 170 | 0.70 | 65 | | 1.4 | |
⑧2礫 巖 | 260 | 0.50 | 130 | | 2.0 | |
9 | ⑨粉質粘土 | 200 | 0.70 | 70 | | 1.4 | |
⑨1粘 土 | 220 | 0.75 | 75 | | 1.4 | |
10 | ⑩輝長巖殘積土 | 220 | | 65 | | 1.4 | |
11 | ?全風化輝長巖 | 300 | | 80 | | 1.4 | |
12 | ?強風化輝長巖 | 500 | | 140 | 1800 | 1.4 | 2.0 |
?1強風化輝長巖 | 600 | | 160 | 2200 | 1.4 | 2.0 |
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3樁身完整性檢測
聲波透射法測試原理
聲波透射法檢測儀器設備及現場聯接如下圖所示。
聲波透射法試驗示意圖
超聲波透射法檢測樁身結構完整性的基本原理是：由超聲脈沖發射源在砼內激發高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統記錄該脈沖波在砼內傳播過程中表現的波動特征；當砼內存在不連續或破損界面時，缺陷面形成波阻抗界面，波到達該界面時，產生波的透射和反射，使接收到的透射能量明顯降低；當砼內存在松散、蜂窩、孔洞等嚴重缺陷時，將產生波的散射和繞射；根據波的初至到達時間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特性，可以獲得測區范圍內砼的密實度參數。測試記錄不同側面、不同高度上的超聲波動特征，經過處理分析就能判別測區內砼的參考強度和內部存在缺陷的性質、大小及空間位置。
在基樁施工前，根據樁直徑的大小預埋一定數量的聲測管，作為換能器的通道。測試時每
兩根聲測管為一組，通過水的耦合，超聲脈沖信號從一根聲測管中的換能器發射出去，在另一根聲測管中的聲測管接收信號，超聲儀測定有關參數并采集記錄儲存。換能器由樁底同時往上依次檢測，遍及各個截面。
說明：樁身完整性判定見《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2014
4單樁豎向抗壓靜載試驗（自平衡法）
4.1自平衡試驗簡介
自平衡法由1960年代的以色列Afar Vala 公司開創并于1979年申請了專利稱為通莫靜載法(T-pile ?)。
其檢測原理是將一種特制的加載裝置—通莫荷載箱，在混凝土澆注之前和鋼筋籠一起埋入樁內相應的位置（具體位置根據試驗的不同目的而定），將加載箱的加壓管以及所需的其他測試裝置（位移、應變等）從樁體引到地面，然后灌注成樁。由加壓泵在地面向荷載箱加壓加載，荷載箱產生上下兩個方向的力，并傳遞到樁身。由于樁體自成反力，我們將得到相當于兩個靜載試驗的數據：荷載箱以上部分，我們獲得反向加載時上部分樁體的相應
反應系列參數；荷載箱以下部分，我們獲得正向加載時下部分樁體的相應反應參數．通過對加載力與這些參數（位移、應變等）之間關系的計算和分析，我們不僅可以獲得樁基承載力，而且可以獲得每層土層的側阻系數、樁的側阻、樁端承力等一系列數據。這種方法可以用于為設計提供數據依據，也可用于工程樁承載力的檢驗。 1980年代中期，通莫靜載法(T-pile ?)傳入了美國，并在國際基礎工程行業進行了廣泛的使用。1990年代后期，通過美國和中國的學術交流，這種方法也被引入了中國，其原理被國內業界稱為自平衡法。 1999年6月制訂了江蘇省地方標準，2002年建設部和科技部重點推廣技術。目前該法應用于房屋建筑和橋梁樁基檢測中。國內試驗單樁最大承載力高達20000噸，最在樁徑2.8m，最大樁長125 m。
4.2自平衡測試法優點
傳統的樁基荷載試驗方法有兩種，一是堆載法，二是錨樁法。兩種方法都是采用油壓千斤頂在樁頂施加荷載，而千斤頂的反力，前者通過反力架上的堆重與之平衡，后者通過反力架將反力傳給錨樁，與錨樁的抗拔力平衡。其存在的主要問題是：前者必須解決幾百噸甚至上千噸的荷載來源、堆入及運輸問題，后者必須設置多根錨樁及反力大梁，不僅所需費
用昂貴，時間較長，而且易受噸位和場地條件的限制（堆載法目前國內試樁最大極限承載力僅達3000噸，錨樁法的試樁最大極限承載力也不超過4000噸），以致許多大噸位樁和特殊場地的樁（如山地、橋樁）的承載力往往得不一準確數據，基樁的潛力得不到合理發揮，這是樁基礎領域面臨的一大難題。
自平衡測樁法與傳統測樁法相比具有以下幾方面的優點：
樁基自平衡檢測法具有以下優點：
1.試驗裝置簡便
與傳統錨樁法或堆載法相比，其試驗裝置比較簡單，不需要數量巨大的堆載物，更不需要構筑笨重的反力架，試樁的準備工作省時、省力、安全、環保、占用場地少，這是傳統樁基承載力試驗方法的最大區別，也是其最顯著的優點。
2.試驗投資較低
根據有關工程統計資料表明，樁基自平衡測試方法與傳統樁基承載力試驗方法相比，盡管
荷載箱為一次性投入的器件，但其他可以節省大量的試驗費用，一般可降低30%~50%。具體比例可根據樁與地質條件而定，工程實踐證明，噸位越大的樁試驗節省投資越明顯。
3.試驗樁可利用
樁基自平衡測試完畢后，試驗樁可以不必廢除，仍可作為工程樁使用，必要時可利用壓漿管對試樁底進行壓力灌漿處理。這樣，可以做到測試樁與工程樁實現有機地結合，從而也可以降低整個樁基工程的投資。
4.應用范圍廣泛
樁基自平衡測試方法，不僅可用于普通施工場地土基的試樁，而且在水上試樁、坡地試樁、基坑底試樁、狹窄場地試樁、斜樁、嵌巖樁、抗拔樁、大噸位樁等情況下，更可以顯示出這種測試方法的優越性
5.縮短測試時間
采用樁基自平衡測試方法，由于試樁的成樁工藝和質量控制標準與工程樁一致，不必要其
他施工機械和質量控制，所以，不僅易于掌握試樁的操作工藝，而且還可以大大縮短整個測試時間，從而可加快樁基工程的施工速度。
6.方便重復試驗
在試樁自平衡測試過程中，如果采用雙荷載箱或多荷載箱技術，可以在不同的樁端深度和同一樁端深度的不同時間，在同一根樁上方便地進行重復試驗，也可以測試樁體壓漿前后試樁的不同效果。
7.測試結果可靠
樁基自平衡測試方法，利用樁的側向阻力和端部阻力互為反力，可以測得側向阻力與端部阻力和各自的荷載–位移曲線。試驗荷載可以保留所需要的任意長時間段，可以實測樁側和樁端阻力的蠕變行為的數據。因此，這種測試方法所測得的結果比較可靠。
4.3 檢測原理
自平衡測樁法是在樁身平衡點位置安設荷載箱，沿垂直方向加載，即可同時測得荷載箱上、下部各自承載力。
自平衡測樁法的主要裝置是一種經特別設計可用于加載的荷載箱。它主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四部分組成。頂、底蓋的外徑略小于樁的外徑，在頂、底蓋上布置位移棒。將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后，即可澆搗混凝土成樁。
試驗時，在地面上通過油泵加壓，隨著壓力增加，荷載箱將同時向上、向下發生變位，促使樁側阻力及樁端阻力的發揮，見下圖。由于加載裝置簡單，多根樁可同時進行測試。
自平衡試驗示意圖
4.4平衡點計算
計算依據：《建筑樁基技術規范》（JGJ 94-2008）《基樁靜載試驗 自平衡法》（JT /T738-2009）。荷載箱上部按抗拔樁計算，下部按抗壓樁試樁進行計算，抗拔系數、后注漿增強系數參見設計圖紙。
4.5試驗裝置
1.加載系統
包括加載油泵、荷載箱以及加壓油管。本次試驗采用的荷載箱為特制的專業荷載箱。
荷載箱大樣
（1）荷載箱的安裝埋設
為保證樁基質量和試樁的成功，埋設荷載箱時，將有以下安全措施：
a)為保證樁體因加載產生應力集中而破壞，荷載箱附近鋼筋籠箍筋適當加密。
b)荷載箱與上下鋼筋籠連接強度適當，以方便試驗時打開荷載箱。
c)荷載箱與上下鋼筋籠連接處，焊接錐形導向筋，以方便導管由荷載箱中心孔穿入。
（2）荷載箱安裝位置:
