概要綜述

與靜載法相比，傳統(tǒng)的自平衡法提供了更好的樁基承載力評估，特別是在鉆孔灌注樁基上。但是，仍然存在挑戰(zhàn)，包括荷載箱埋在樁基礎(chǔ)里面，可能造成施工困難。

本文介紹了一種新的自平衡法，加載裝置放在樁頭。這種布置可以讓基礎(chǔ)施工按標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行，無需特殊布置來繞過埋在樁基里面的荷載箱裝置。在描述傳統(tǒng)的自平衡法過程及其相關(guān)的施工挑戰(zhàn)后，本文將評述新的樁頂加載自平衡法系統(tǒng)（TLBT），包括檢測設(shè)備，組裝，加載機(jī)構(gòu)，力到樁基的傳遞。

傳統(tǒng)的自平衡法有個(gè)局限性就是上段樁的負(fù)載方向跟實(shí)際樁基的負(fù)載方向不同，所以上段樁的彈性壓縮值會比從樁頂施加負(fù)載的壓縮值小。在做等效轉(zhuǎn)換時(shí)，可以通過在樁基測量的位移中添加彈性壓縮來克服這種局限性。

為了證明這個(gè)概念，在2020年夏季，進(jìn)行了原規(guī)模的樁頂加載自平衡法模擬試驗(yàn)的設(shè)計(jì)，計(jì)劃，安裝和檢測。試驗(yàn)樁樁徑1220mm，樁深12m，在R裝置上方安裝了振弦式鋼筋計(jì)，上下鋼板和樁底安裝了位移桿。

基于位于試驗(yàn)樁附近的柱狀圖，100英尺（30米），地質(zhì)土層為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為25％，平均可塑性指數(shù)為43％，平均不排水抗剪強(qiáng)度為2kSF（96kPa）。 可塑性粘土（CH）的上部分堆積了非常堅(jiān)硬的棕褐色到灰色可塑性粘土（CH），平均含水量為22％，平均可塑性指數(shù)為46％，平均標(biāo)準(zhǔn)滲透試驗(yàn)（SPT）計(jì)數(shù)為61次每英尺。 低于85英尺（26米）深度是硬灰色頁巖。 根據(jù)鉆孔報(bào)告的土壤性質(zhì)和強(qiáng)度值，巖土摩阻平衡點(diǎn)計(jì)算為大約樁端上5英尺（1.5米），R裝置就安裝在這個(gè)位置。

安裝好R裝置后，把樁身移動(dòng)鋼筋（SMB）和樁底移動(dòng)鋼筋(BMB)套在PVC管里面安裝好，然后下籠，灌混凝土。混凝土用混凝土導(dǎo)管通過R裝置的中心孔灌注，出漿口大約在樁底上30.5cm。混凝土休止期過后，樁頂搭建組裝好上加載裝置，液壓千斤頂，荷載單元和下加載裝置。

樁頂加載自平衡法一個(gè)主要的，比較實(shí)際的優(yōu)勢就是在安裝中，帶檢測裝置的完整的鋼筋籠可以提前準(zhǔn)備好，到工地上直接下籠，不需要任何現(xiàn)場準(zhǔn)備。

樁頂加載法的規(guī)范是ASTM D8169，預(yù)埋R裝置，而不是傳統(tǒng)自平衡的荷載箱。加載21輪，卸載5輪。最大雙向加載噸位是440噸。

從蝶形圖表和基礎(chǔ)彈性壓縮計(jì)算，需做等效轉(zhuǎn)換來檢測樁基荷載-位移關(guān)系。此外，在樁頂加載自平衡法試驗(yàn)時(shí)視覺觀察荷載-應(yīng)變的反應(yīng)，對荷載值和每層鋼筋計(jì)的應(yīng)力做對比圖表。從等效轉(zhuǎn)換和荷載-應(yīng)力的圖表來看，從R裝置傳遞到上下段樁的均布荷載很明顯。

在樁頂加載自平衡法試驗(yàn)中，所有加載都是通過樁頂可重復(fù)利用的加載裝置來完成。另外，這種布置可以讓鉆孔基礎(chǔ)施工按常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行，無需特殊布置來繞過埋在樁基里面的荷載箱裝置。R裝置帶有中心孔用于混凝土導(dǎo)管穿過，不需做施工修改。而且在樁頂上，荷載箱如有任何損壞都可以維修，最小化因設(shè)備問題而需要放棄試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，這種新方法提供了一種可施工性和降低了因設(shè)備部件問題導(dǎo)致失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

像任何新的開發(fā)和技術(shù)一樣，必須解決幾種挑戰(zhàn)和限制，要解決這些限制并克服這些挑戰(zhàn)，就需要完成更多的測試。然而，初次測試結(jié)果表明樁頂加載自平衡法對深基礎(chǔ)行業(yè)非常有利。 這種方法也有利于項(xiàng)目業(yè)主，因?yàn)殚_支小，可以完成更多的測試。對專業(yè)承包商也有益，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)不需要改變樁基安裝的手段和方法。此外，整套含試驗(yàn)裝置的鋼筋籠可以由特種承包商采購和制作，因此，在測試之前不需要額外的組裝。最后，這種雙向荷載測試方法對基礎(chǔ)工程界非常有益，因?yàn)閷?shí)際試驗(yàn)裝置的行程不受限制，從而允許使用更高的噸位。