自平衡法/自反力法測樁技術(shù)實(shí)施原理

- 通過對(duì)樁基分段加載，利用樁基各段互為反力作用，充分地調(diào)動(dòng)樁基及各土層的性能，并將其表現(xiàn)參數(shù)準(zhǔn)確記錄。

- 通過科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，得到試驗(yàn)樁基及各土層的真實(shí)特性。

- 根據(jù)樁基及各土層的特性，進(jìn)而推導(dǎo)出樁基的極限承載力等一系列安全性結(jié)論。

目前，樁基靜載荷試驗(yàn)主要有以下幾類加載方法：堆載法，錨樁法和自平衡法或自反力法。

其中：

堆載法，是在地面上堆載足夠的配重來提供加載反力，以實(shí)現(xiàn)對(duì)樁基的加載。屬傳統(tǒng)試驗(yàn)方法。

錨樁法，是以試驗(yàn)樁附近的輔助樁作為反力支撐，對(duì)樁基進(jìn)行載荷試驗(yàn)屬傳統(tǒng)試驗(yàn)方法。

自反力法，是在樁基內(nèi)部，以自身的承載能力作為加載反力，實(shí)現(xiàn)自我加載的方法，是近幾年新發(fā)展的一種試驗(yàn)技術(shù)。

當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中，還可以采用“綜合法”，即將上述的試驗(yàn)方法結(jié)合使用。

其檢測原理是將一種特制的加載裝置-----荷載箱，在混凝土澆筑之前和鋼筋籠一起埋入樁內(nèi)相應(yīng)的位置，將加載箱的加壓管以及所需的其他測試裝置從樁體引到地面，然后灌注成樁。有加壓泵在地面像荷載箱加壓加載，使得樁體內(nèi)部產(chǎn)生加載力，通過對(duì)加載力與這些參數(shù)之間的關(guān)系的計(jì)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(cè)阻系數(shù)、樁的側(cè)阻、樁端承力等一系列數(shù)據(jù)，這種方法可以用于為設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，也可用于工程樁承載力的檢驗(yàn)。這種方法稱之為自平衡法或者自反力法

技術(shù)優(yōu)勢—簡單的試驗(yàn)環(huán)境

自平衡法或者自反力法不再需要外部的加載反力，因而可以在面臨某些試驗(yàn)環(huán)境很困難的樁基（難樁）時(shí)，完成傳統(tǒng)加載方法不能完成或者很難完成的試驗(yàn)。

這里，難樁指的是超大噸位樁基，邊坡、水上、深開挖等環(huán)境下的樁基，以及其他一些不具備堆載和錨樁條件的樁基。

自反力法的這一優(yōu)勢，使得原來不可能完成的樁基試驗(yàn)變成可能，對(duì)建筑設(shè)計(jì)、施工的質(zhì)量保證作出不可替代的貢獻(xiàn)，體現(xiàn)出其巨大的技術(shù)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

技術(shù)劣勢—復(fù)雜的技術(shù)細(xì)節(jié)

與傳統(tǒng)方法相比，自反力法由于發(fā)展歷史較短，技術(shù)成熟度和普及度較低，因此，在試驗(yàn)實(shí)施細(xì)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)上，還存在著諸多難題。比如：試樁方法的確定選擇、荷載箱的選擇和安裝、樁體的安全保護(hù)和修復(fù)措施、位移測量方法的準(zhǔn)確性保證等等，這些技術(shù)細(xì)節(jié)都有待于通過大量的實(shí)踐和研究來不斷地發(fā)展和完善。

關(guān)鍵理論—存在爭議

關(guān)于自平衡法測樁的相關(guān)技術(shù)，在最早的江蘇省規(guī)范《樁承載力自平衡測試技術(shù)規(guī)程DB32-T291-1999》中，以及最新的比較權(quán)威的交通運(yùn)輸部規(guī)范《基樁靜載試驗(yàn) 自平衡法JT/T 738-2009》中，都提出了以修正系數(shù)γ修正向上摩阻力的“等效轉(zhuǎn)換法”，但由于其修正系數(shù)只與相關(guān)的土層類型相關(guān)，而并未考慮土層深度、厚度以及土層上、下層相對(duì)位置等重要因素，因此，上述“等效轉(zhuǎn)換法”理論，仍被許多業(yè)內(nèi)專家強(qiáng)烈質(zhì)疑，這是目前為止，自平衡法測樁技術(shù)在理論上存在較大爭議的焦點(diǎn)。

關(guān)鍵設(shè)備—技術(shù)領(lǐng)先

自平衡法或者自反力法測樁技術(shù)傳入國內(nèi)之前，以及初始應(yīng)用幾年，關(guān)鍵的加載設(shè)備-荷載箱的研發(fā)處于滯后狀態(tài)，國內(nèi)外普遍采用的荷載箱以普通千斤頂加裝上、下底板拼裝而成。

近幾年，國內(nèi)研制成功和迅速推廣普及的專業(yè)荷載箱，在提高樁基安全性、試驗(yàn)成功率、試驗(yàn)安全性、試驗(yàn)準(zhǔn)確性的同時(shí)，降低了檢測項(xiàng)目成本，對(duì)自反力（自平衡）測樁法的發(fā)展和完善提供了強(qiáng)有力的支持。

顧名思義荷載箱是自平衡法檢測的產(chǎn)物，通過預(yù)先在荷載箱內(nèi)灌注混凝土，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到一定的要求時(shí)，將荷載箱和焊接好的鋼筋籠一起埋入樁內(nèi)，在地面平臺(tái)通過加壓泵對(duì)樁內(nèi)的荷載箱進(jìn)行加壓加載，荷載箱本身的打開面打開后通過位移絲的走位數(shù)據(jù)以及各土層的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)一步來測定樁的承載力。

實(shí)施技術(shù)—不斷完善

自平衡測樁法，只是一類試驗(yàn)加載方法的總稱，并不是一種固定不變的標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)過程。實(shí)施過程中，有許多具體問題需要技術(shù)人員在規(guī)范的框架下合理解決。

目前國內(nèi)已經(jīng)完成了近千個(gè)不同類型樁基靜載項(xiàng)目的實(shí)踐，項(xiàng)目類型涉及抗拔樁、抗壓樁、摩阻樁、端承樁、定性檢測和定量檢測等，試驗(yàn)噸位最大到萬噸，積累了足夠豐富的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。試驗(yàn)方法和相關(guān)技巧方面，包括加載位置設(shè)計(jì)、位移測量結(jié)構(gòu)、后補(bǔ)漿技術(shù)、斷樁處理等方面的技術(shù)實(shí)施細(xì)節(jié)也已經(jīng)逐漸成熟和完善。可以說，目前已經(jīng)可以用自反力測樁法完成幾乎任何類型樁基的靜載試驗(yàn)。

自反率 If Y∈X∈U then X → Y

· 傳遞率（Transitivity）

If X → Y and Y→ Z then X → Z

· 增廣率（Augmentation

If X → Y then XY→YZ

· 合并規(guī)則Union Rule

If X → Y and X → Z then X→YZ

· 分解規(guī)則Decomposition Rule

If X→YZ then X → Y and X → Z

· 偽傳遞規(guī)則Pseudotransitivity Rule

If X→Y and WY→Z then X→Z

· 積累規(guī)則Set Accumulation Rule

If X→Y and Z→W then X→YW2100433B

1 技術(shù)理念：

Tomer測樁技術(shù)的內(nèi)容可以簡單總結(jié)為：通過加載，盡量充分地調(diào)動(dòng)土層的性能，并將其表現(xiàn)參數(shù)準(zhǔn)確記錄；通過科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，得到土層的真實(shí)特性，并得到樁的極限承載力和承載力特性等一系列信息和結(jié)論。

Tomer認(rèn)為，樁基檢測的作用，更重要的應(yīng)該是準(zhǔn)確了解土層的實(shí)際性能，而不僅僅是得出一個(gè)簡單的極限載荷。

而國內(nèi)許多人所說的自平衡法，由于時(shí)間較短，還未見到有更深入的理論研究和實(shí)踐，目前只是簡單地對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)論進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性的推導(dǎo)，這不但是沒有必要的，也是非常不正確的。

2 試驗(yàn)過程：

由于技術(shù)理念的不同，其主要過程與自平衡法有以下區(qū)別：

3 試驗(yàn)手段：

做為發(fā)明者，由于幾十年的研究和積累，目前Tomer測樁手段在國際上處于領(lǐng)先水平。以下舉例略表一二：1)荷載箱內(nèi)部采用增壓加強(qiáng)裝置，能輕易達(dá)到試驗(yàn)所需的任何加載力；2)通過位移絲來檢測位移是試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確；同時(shí)，利用位移絲精確地測量樁體的位移，而不是用荷載箱的位移來推斷樁體位移；3）通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證荷載箱周邊在混凝土灌注同時(shí)浮渣能輕易排除，從而確保荷載箱加載力順利地加到樁體上，而且在試驗(yàn)做完壓漿后，用作工程樁沒有任何隱患等等。我們注意到在國內(nèi)自平衡法的實(shí)踐出，在上述問題上存在普遍的原則性錯(cuò)誤。

4 試驗(yàn)結(jié)果：

由于試驗(yàn)手段的先進(jìn)和方法的科學(xué)性，以及滿足各種不同種類的項(xiàng)目要求和處理各種不同地質(zhì)情況的豐富經(jīng)驗(yàn)，從而保證了Tomer靜載試驗(yàn)的結(jié)果當(dāng)然更加準(zhǔn)確和安全。2100433B