济南西部会展中心（展览中心部分）工程自平衡桩基施工方法
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中国建筑第八工程局有限公司
2016年月日
目录
1.1编制依据 (1)
1.2执行标准 (1)
1.3试验桩选桩原则 (1)
1.4检测压力 (2)
1.5检测要点 (3)
1.6仪器设备 (3)
1.7试桩要求 (3)
1.8荷载箱位置 (4)
1.9试验加/卸载方法 (5)
1.10试验后注浆 (6)
1.1 编制依据
编制依据见下表1.1。
表1.1编制依据汇总表
1.2 执行标准
方案所执行的标准见下表1.2。
1.3 试验桩选桩原则
本工程桩基分为8个检测区段，不同类型桩现场静载试装数量为本类型桩数的1%，且大于等于3根；本工程直径800mm及以上的桩基采用自平衡试桩，800mm以下的桩基采用静载法，具体抽检数量见下表1.3。
表1.3桩身承载力检测抽检数量
1.4 检测压力
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。
荷载箱的位置一般在桩身下部1/3处，具体位置还需要根据第三方检测单位计算结果确定。
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。
由于加载装置简单，多根桩可同时进行测试（图1.4）。
图1.4 桩承载力自平衡试验示意图
数据采集P P
1.5 检测要点
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）省时：土体稳定即可测试，一般15天左右，并可多根桩同时测试，大大节省测试时间。
2）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、无污染。
3）不受场地条件限制：每桩只需一台高压油泵、一台数据采集仪，检测设备体积小、重量轻，任何场地（基坑、山上、地下、水中）都可。
4）不受加载吨位限制：目前最大加载值已超过十万千牛。
5）综合费用低：试桩完全按工程桩制作，无需浇到地面，对有地下室的建筑基桩，试桩长度可大大缩短（就本工程而言，试桩长度比常规方法缩短了尽20米）。
1.6 仪器设备
1）加载设备
（1）每根试桩采用一个环形荷载箱——专利产品，其加载值的率定曲线由计量部门标定。
（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。
2）位移量测装置
（1）电子位移传感器
量程50mm（可调），每桩4只，通过磁性表座固定在基准钢梁上，2只用于量测桩身荷载箱处的向上位移，2只用于量测桩身荷载箱处的向下位移。
由计量部门标定；
（2）电脑及数据自动采集仪一套。
1.7 试桩要求
1）检测桩除严格满足建筑桩基技术规范以及设计院要求外，由于自平衡测桩法的需要，自平衡检测桩施工时应注意以下几点：
（1）绑扎和焊接钢筋笼，由施工单位负责，测试单位配合，位移管（注浆管）连接用套筒围焊，确保护管不渗泥浆，与钢筋笼绑扎成整体。
（2）荷载箱应立放在场地上，钢筋笼所有主筋与荷载箱外缘围焊，并确保钢筋笼与荷载箱起吊时不会脱离，保证钢筋笼与荷载箱在同一水平线上，再点焊喇叭筋，喇叭筋上端与主筋，下端与内圆边缘点焊，保证荷载箱水平度小于5‰（图1.7）。
图1.7 荷载箱连接示意图
（3）工程桩混凝土标高以图纸为依据，导管通过荷载箱到达桩端浇捣混凝土，当混凝土接近荷载箱时，拔导管速度应放慢，当荷载箱上部混凝土大于2.5m时导管底端方可拔过荷载箱，浇混凝土至设计桩顶以上0.8m；荷载箱下部混凝土坍落度宜大于200mm，便于混凝土在荷载箱处上翻。
（4）埋完荷载箱，保护油管及钢管封头（用钢板焊，防止水泥浆漏入）。
（5）灌注混凝土时，要求制作一定量的混凝土试块，待测试时作混凝土强度试验。
（6）检测期间应保证不间断供电（380V、220V两种电源），检测桩周围10米内不得有较大的振动。
（7）布置平衡梁（基准梁），采用I20A工字钢。
基准桩采用I20A工字桩打入土中不少于1m。
基准梁一端与基准桩铰接，另一端与基准桩焊接，基准梁长度由试桩影响区域确定。
1.8 荷载箱位置
确定荷载箱位置，主要根据上部桩侧摩阻力（考虑修正系数）及自重之和与下部桩侧摩阻力及端阻力相等来计算。
以Za247#基桩为例，参照地勘101号孔进行估算，计算依据：《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）表5.3.9及表5.4.6-2（抗拔桩承载力验算）、《基桩静载试验自平衡法》（JT
/T738-2009）。
荷载箱上部按抗拔桩计算，下部按抗压桩计算。
按设计图纸要求，计算有效桩长36.6m。
计算结果见下表：
土层编号土层
名称
Qik
(kPa)
桩径900mm、桩长36.6m
层厚（m）
极限侧摩阻力（kN）；
后注浆增强系数βsi
抗拔极限侧
摩阻力（kN）
抗压极限侧摩阻力
（kN）
2 ②粉质粘土45 1.2 213.6；1.4
3 ③粘土45 2.0 356.1；1.4
4 ④粘土50 1.0 197.8；1.4 5
⑤粉质粘土50 2.7 534.1；1.4
⑤-1粉土40 0.5 79.1；1.4
6 ⑥粉质粘土50 1.8 356.1；1.4
7 ⑦-1粘土60 2.5 593.5；1.4 ⑦粉质粘土55 4.7 1095.8；1.5 ⑦-2细砂50 1.3 312.3；1.7
8 ⑧-1粉质粘土73 1.5 464.2；1.5 ⑧粘土80 2.0 633.0；1.4 ⑧-1粉质粘土73 1.5 464.2；1.5 ⑧粘土80 6.0 1899.1；1.4
9 ⑨粉质粘土70 3.6 1068.2；1.5
距桩顶30.6m处平衡点以上侧摩阻力约6210kN
10 ⑩辉长岩残积土70 1.9 563.8；1.5
12 ○
12-1强风化辉长
岩
170 2.4 2075.4；1.8
13
强风化辉长岩
（桩端持力层）
极限端阻3078kN（后注浆增强系数2.2）计算结果表明，Za247#基桩荷载箱布置在距离桩端6.0m处较合理。
其余基桩荷载箱位置均参照本方法进行，在此不再赘述,由第三方检测单位计算结果确定。
1.9 试验加/卸载方法
根据国内规范和相关设计要求，采用慢速载荷维持法进行加载。
加载：加载应分级进行，每级加载为预估加载力的1/10，首级加载按分级加载值的两倍加载。
卸载：分5级卸载，每级卸载为加载级别的2倍。
加载数据记录：每级加载后在第1h内观察第5、15、30、45、60min的位移值，以后每隔30min观察一次，以判断稳定状态。
稳定标准：每级加载每一小时的向上、向下位移量均不大于0.1 mm，并连续出现2次（从加载后30min开始，按1.5h连续三次每30min的位移量计算）。
卸载数据记录：每级卸载后，按第15、30、60min记录一次残余沉降。
卸载至零后维持3h，观测残余变形。
终止加载条件：
①某级荷载作用下，位移量大于或等于前一级荷载作用下位移量的5倍。
但位移能相对稳定且上、下位移量均小于40 mm时，宜加载至位移量超过40 mm。
②某级荷载作用下，位移量大于前一级荷载作用下位移量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。
③已达到最大极限加载值。
④当荷载—位移曲线呈缓变型时，可加载至位移量60mm~80mm；在特殊情况下，根据具体要求，可加载至累计位移量超过80mm。
1.10 试验后注浆
试验后，利用补浆导管(也可以利用声测管)对荷载箱加载后桩体间隙进行补浆处理，并保证补浆部分的桩体强度不低于桩体设计参数。
具体要求如下:
①通过预埋的位移管（粗）进行压水清洗，一管中压入清水，待另一管中流出的污水变成清水时，开始对荷载箱处的缝隙进行压浆；
②压入的水泥浆采用P.O.42.5水泥，水灰比为0.6～0.5；
③补浆量以从一根位移管压入，另一根位移管冒出新鲜水泥浆为准，然后封闭管头采用压力补浆，压力2-4MPa，持续1小时，压浆水泥量0.5～1.0t（以压浆压力、压浆量双重控制）；
④压浆浆液，其强度应不低于桩身砼强度。
⑤注浆过程实施全程监督,并记录注浆量。