自平衡法荷载箱制造与服务领跑者

桩端注浆、缺陷桩处理新技术开创者

概要综述

与静载法相比，传统的自平衡法提供了更好的桩基承载力评估，特别是在钻孔灌注桩基上。但是，仍然存在挑战，包括荷载箱埋在桩基础里面，可能造成施工困难。

本文介绍了一种新的自平衡法，加载装置放在桩头。这种布置可以让基础施工按标准实行，无需特殊布置来绕过埋在桩基里面的荷载箱装置。在描述传统的自平衡法过程及其相关的施工挑战后，本文将评述新的桩顶加载自平衡法系统（TLBT），包括检测设备，组装，加载机构，力到桩基的传递。

传统的自平衡法有个局限性就是上段桩的负载方向跟实际桩基的负载方向不同，所以上段桩的弹性压缩值会比从桩顶施加负载的压缩值小。在做等效转换时，可以通过在桩基测量的位移中添加弹性压缩来克服这种局限性。

为了证明这个概念，在2020年夏季，进行了原规模的桩顶加载自平衡法模拟试验的设计，计划，安装和检测。试验桩桩径1220mm，桩深12m，在R装置上方安装了振弦式钢筋计，上下钢板和桩底安装了位移杆。

基于位于试验桩附近的柱状图，100英尺（30米），地质土层为深棕色非常僵硬的可塑性粘土（CH），延伸到43英尺（13米）的深度地面平均水含量为25％，平均可塑性指数为43％，平均不排水抗剪强度为2kSF（96kPa）。 可塑性粘土（CH）的上部分堆积了非常坚硬的棕褐色到灰色可塑性粘土（CH），平均含水量为22％，平均可塑性指数为46％，平均标准渗透试验（SPT）计数为61次每英尺。 低于85英尺（26米）深度是硬灰色页岩。 根据钻孔报告的土壤性质和强度值，岩土摩阻平衡点计算为大约桩端上5英尺（1.5米），R装置就安装在这个位置。

安装好R装置后，把桩身移动钢筋（SMB）和桩底移动钢筋(BMB)套在PVC管里面安装好，然后下笼，灌混凝土。混凝土用混凝土导管通过R装置的中心孔灌注，出浆口大约在桩底上30.5cm。混凝土休止期过后，桩顶搭建组装好上加载装置，液压千斤顶，荷载单元和下加载装置。

桩顶加载自平衡法一个主要的，比较实际的优势就是在安装中，带检测装置的完整的钢筋笼可以提前准备好，到工地上直接下笼，不需要任何现场准备。

桩顶加载法的规范是ASTM D8169，预埋R装置，而不是传统自平衡的荷载箱。加载21轮，卸载5轮。最大双向加载吨位是440吨。

从蝶形图表和基础弹性压缩计算，需做等效转换来检测桩基荷载-位移关系。此外，在桩顶加载自平衡法试验时视觉观察荷载-应变的反应，对荷载值和每层钢筋计的应力做对比图表。从等效转换和荷载-应力的图表来看，从R装置传递到上下段桩的均布荷载很明显。

在桩顶加载自平衡法试验中，所有加载都是通过桩顶可重复利用的加载装置来完成。另外，这种布置可以让钻孔基础施工按常规标准实行，无需特殊布置来绕过埋在桩基里面的荷载箱装置。R装置带有中心孔用于混凝土导管穿过，不需做施工修改。而且在桩顶上，荷载箱如有任何损坏都可以维修，最小化因设备问题而需要放弃试验的风险。因此，这种新方法提供了一种可施工性和降低了因设备部件问题导致失败的风险。

像任何新的开发和技术一样，必须解决几种挑战和限制，要解决这些限制并克服这些挑战，就需要完成更多的测试。然而，初次测试结果表明桩顶加载自平衡法对深基础行业非常有利。 这种方法也有利于项目业主，因为开支小，可以完成更多的测试。对专业承包商也有益，因为这个系统不需要改变桩基安装的手段和方法。此外，整套含试验装置的钢筋笼可以由特种承包商采购和制作，因此，在测试之前不需要额外的组装。最后，这种双向荷载测试方法对基础工程界非常有益，因为实际试验装置的行程不受限制，从而允许使用更高的吨位。