灌注桩自平衡荷载箱检测施工工法

　　1．前言

　　传统静载试验在应用于桩基检测时，因其费事费力、成本高、占用空间大等将造成现场施工的不便，而自平衡测试法因其省时、省力、不受场地条件和加载吨位限制等优点，在工程桩检测中能很好的解决空间占用问题，促进施工进度，故经设计单位、建设单位、地方监督站认可后，现场采用自平衡法进行桩基承载力检测。该工法实施后，又经科技查新，未见与本工法特点完全相同的相关文献报道。

　　2.工法特点

　　2.0.1 检测加压方式简单，检测过程无安全隐患，检测场地仅一套脚手架支架、加压泵、数据采集装置，单人看护操作即可解决占用场地很小。

　　2.0.2 检测方法成熟，检测数据可信，有严密的理论基础及实验论证。

　　2.0.3 检测时间较短，传统静载试验总耗时约5d/根，自平衡检测法耗时约1d~1.5d/根。

　　2.0.4 检测过程不受场地条件和天气条件的限制，测试时只要能保护在受检桩周围10米内无较大的震动，检测即可正常进行。

　　2.0.5 整体检测费用较低，施工过程中仅需在钢筋笼中加设预埋荷载箱、布设荷载箱位置三根小型注浆管、导线及油管引出地面即可，节省了清理场地、大面积整平场地、专门铺设运输道路、破桩头、超灌浮浆等大笔费用。

　　3. 适用范围

　　适用于采用自平衡法进行单桩竖向承载力检测的灌注桩的施工。

　　4. 工艺原理

　　本成桩工法由旋挖灌注桩旋挖钻成孔工艺与桩端后注浆技术、自平衡检测法相结合。工艺原理是以旋挖钻成孔为主，成桩前完成荷载箱内导流结构部位的混凝土浇筑，精确计算荷载箱安放位置；成桩时桩钢筋笼加入检测用荷载箱的预埋、位移管线、后注浆管、油管的安装，成桩后通过油泵外部加压，由预埋在荷载箱内的液压千斤顶来给受检桩桩身施加竖向荷载，上下两个方向受力，最终根据位移记录，计算单桩的竖向承载力是否满足设计要求，试验完成后通过原预留在荷载箱位置后注浆管对荷载箱周围进行补浆。

　　5. 施工工艺流程及操作要点

　　5.1 工艺流程

自平衡荷载箱工艺流程图

　　5.2操作要点

　　5.2.1 钢筋笼的加工

　　根据计算结果确定荷载箱在钢筋笼中的相对位置，钢筋笼制作前应除锈、调直（螺旋筋除外）。主筋应尽量用整根钢筋（25米以内分两段制作、吊装，30米左右分三段制作吊装），如需接长，采用焊接。加强筋与主筋间、箍筋与主筋间采用点焊连接方法。对于自平衡检测桩的钢筋笼制作时必须保证预埋荷载箱的标高位置。钢筋笼主筋保护层厚度不小于70mm。钢筋笼外侧每6m在主钢筋上设保护层垫块（200*60*60mm），在吊放钢筋笼的过程中，能确保主筋的保护层厚度，同时保证钢筋笼顺利下放到位。

　　5.2.2 荷载箱与钢筋笼的焊接

　　（1）荷载箱所在钢筋笼的上节钢筋笼与荷载箱上顶板焊接（所有主筋焊接），保证钢筋笼与荷载箱在同一水平线上，再焊喇叭筋，喇叭筋上端与主筋，下端与内圆边缘焊，保证荷载箱水平度小于5‰；（根据工程桩直径，若桩径较小，荷载箱中间孔洞直径小，为保证后续下导管时顺利，可将上部喇叭筋替换为钢板，防止导管卡管）。

　　（2）荷载箱下底板与下节钢筋笼连接，焊接下喇叭筋。

　　（3）荷载箱上、下3米范围内的箍筋间距加密为@100mm。

　　（4）必须保证钢筋笼与荷载箱基本在同一轴线上，焊点保证质量，确保在钢筋笼与荷载箱起吊时不脱离。

　　（5）声测管的接长连接用套管接头或套丝接头。声测管一端与荷载箱的顶底板焊牢，且不渗灰浆，声测管的另一端应高出地面(或工作平面)400mm，声测管顶部用100mm×100mm厚3mm的铁板或其它方式密封。

自平衡检测法荷载箱连接详图

　　5.2.3 安装位移管（兼荷载箱注浆管）及油管

　　荷载箱焊好在钢筋笼上之后，即可进行位移管、油管、的安装，将油管、位移线沿着纵筋每米一根绑扎带，伸至钢筋笼顶。荷载箱设置位置由设计单位或者试验单位计算给定荷载箱放置部位来决定；位移管的连接应具有良好的密封性，从荷载箱部位到桩顶，以便在试验完成后，利用位移管对荷载箱周围进行补浆加强。

　　5.2.4 桩端后注浆管的安置（根据设计要求决定是否增加）

　　注浆管的布置及数量必须满足设计要求，与钢筋笼一起吊放，桩底注浆管预埋3根，注浆管的壁厚度≥3.5mm，内径≥32mm，从桩底到桩顶连续设置；注浆管要求全封闭（下口封闭、上端加盖，注浆管底部采用成品注浆器），管内无异物，水下混凝土施工时严禁漏浆进管内。桩底注浆管须在荷载箱部位断开，以便试验时可以分离，提高试验的准确性，然后再靠在一起并用防水胶布绑扎严密，确保杂物无法进入管内。

　　桩端成品注浆器I型 成品注浆器与注浆管丝扣连接

　　注浆管接头采用螺纹丝扣连接，套管内径大于注浆管外径，导管应连接牢固或密封，长度不小于 6cm，每边不小于 3cm 内丝牙螺纹；为确保丝扣连接的牢固和承压能力，管壁厚应≥3.5mm，接头部位缠绕止水胶带。

　　注浆管底部长出底笼200~300mm（与至少三根主筋组成钢筋笼伸到桩底）,顶部设置至现有土面标高。各个注浆管间距正确，高度保持一致，在桩身砼段，每隔2m设置一道C16加劲箍，加劲箍的设置必须满足设计要求，注浆导管与钢筋笼用 10#或 12#钢丝绑扎，两端及中部绑扎间距2m一道。注浆导管处于加劲箍内侧，注浆管需伸出地面300高度（在注浆管上各焊一根竖向钢筋）。

　　5.2.6 桩位测放及标高控制

　　根据设计图纸，由专业测量人员测放受检桩位置及桩的地面标高。采用极坐标法对每根桩孔进行放样。为保证放样准确无误，对每根桩必须进行三次定位。根据控制点将钻孔桩中心线定位，根据桩中心线放出护筒的边线，进行混凝土护筒的施工；在护筒施工完成后，将钻孔桩的桩位引测到护筒的两侧并作好标志，在施工时根据引测点放出桩位。施工过程中以护筒面标高进行桩标高控制。定位和标高测定后，需对轴线、桩位、标高进行复核，并作记录，符合设计、规范要求后方可进行施工。

　　5.2.7 护筒埋设

　　按测量所放桩位，先开挖一个井孔，孔深挖至较密实土层，根据桩位把护筒安放好。护筒内径大于桩径200mm，且中心与桩位中心重合，平面偏差不大于50mm，竖直线倾斜不大于1%。，护筒高出地面30 mm，护筒用10mm厚钢板卷制，护筒埋设深度为2m，顶部开设两个溢浆口。护筒埋设好后，对桩心进行复核后，放可进行下道工序。

　　5.2.8 旋挖钻成孔

　　受检桩采用泥浆护壁成孔工艺，钻进过程中要随时不断补充泥浆，同时应根据土质情况调整泥浆比重。钻至设计标高时用带有活门的筒形钻头清理沉渣，即一次清孔。

　　当孔壁泥皮较厚时，可用扫孔钻头上下往复扫刷孔壁。清孔后需进行孔径、孔深及垂直度等检查，验收合格后方可移位，盖好孔口，进入下一道工序。

　　5.2.9 放置钢筋笼

　　荷载箱底接触面应水平、找平，桩底应清底干净后及时下钢筋笼，吊运钢筋笼就位采用汽车吊。钢筋笼吊放时要对准孔位，为了保证钢筋笼的垂直度和笼顶标高，桩钢筋笼顶部加焊两根Ф10的悬吊筋，钢筋笼在孔口按桩位中心定位及标高控制，使其悬吊在孔内。吊运过程做到稳起稳落，扶稳、缓慢下放，避免碰撞孔壁，安装牢靠后脱钩，到位后立即固定，安放钢筋笼时应防止碰撞孔壁。如下放受阻，应查明原因，不得强行下插，一般采用正反旋转，缓慢逐步下入。下完钢筋笼后，对各检测管线进行封头保护防止水泥浆漏入。

　　5.2.10 混凝土浇筑导管安放

　　钢筋笼吊入固定后，应逐步安放导管，导管在安放前应进行拼装试水，以检查导管是否有砂眼，密封是否不严密，导管距孔底不宜超过500mm。

　　5.2.11 二次清孔

　　在第一次清孔后安放钢筋笼及导管，由于安放钢筋笼及导管时间较长，孔底产生新的沉渣，待安放钢筋笼及导管就序后，采用循环注浆置换进行二次清孔，待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求，且采用吊锤测线复测孔底沉渣厚度达到要求后，清孔完成，立即进行水下混凝土灌注。

　　当下笼和安装导管的时间较长，桩底产生新的沉渣时，须进行二次清孔，具体操作如下：在导管顶部盖上与导管配套的盖，盖中间有一个向外斜伸出与泥浆泵软管直径相同的钢管；将泥浆泵软管一端牢牢固定在此钢管上，确保严密不漏气；开启泥浆泵，将水泥池泥浆通过软管、导管冲击桩底沉渣，并频繁上下来回升降导管，使桩底沉渣向上翻动到顶面，最后通过护筒溢流口排除，达到清理沉渣的目的。在清理过程中采用测绳复测孔底沉渣厚度，达到要求后，清孔完成，立即进行水下混凝土灌注。

　　5.2.12 浇筑混凝土

　　(1) 砼浇注优先采用砼浇灌汽车泵，其次采用砼输送地泵。灌注前导管中应放入隔水塞，初灌量必须经过估算且应能保证将导管底端埋入混凝土中0.8～1.2m为宜，最终混凝土面标高按高于设计桩顶标高800mm~1200mm预留，此为浮浆层后期予以剔凿。

　　(2) 在灌注混凝土过程中严格测量灌注混凝土的标高和导管的埋置深度,导管的埋深应保持在2m～6 m，严禁将导管拔出混凝土面造成断桩现象，导管的最大埋深不得超过6m，防止出现拔管困难影响到灌桩的质量。

　　(3) 对于自平衡受检桩的荷载箱部位砼浇筑时，砼灌注速度要尽可能放置到最慢，以保证荷载箱下砼的密实。 为防止钢筋笼上浮，当导管底口低于钢筋笼3m至高于笼底1m之间，且砼面在钢筋笼底上下1m之间时，应放慢砼灌注速度。

　　(4) 桩身砼浇筑过程中，应避免出现浮笼现象，应合理控制砼的浇筑速度，一旦出现钢筋笼上浮情况，采用缓插猛拔导管方法促使钢筋笼随混凝土面一起下沉。

　　(5) 通过前期试灌合理控制工程桩的超灌高度及充盈系数，为后续桩施工备料做好准备。

　　5.2.13 拔出钢护筒

　　在浇筑完成后，在混凝土初凝前缓慢拔出钢护筒；

　　5.2.14 桩端后注浆

　　(1) 在成桩后 8~10 小时，进行清水劈裂，当压力表显示压力突然明显下降时表示注浆管底部混凝土已成功贯通，停止注水，并测定注水水量。

　　(2) 受检桩施工完成3~5天后开始后注浆，在桩身混凝土浇筑完成24h内必须进行孔口的清水劈裂；注浆作业点与成孔作业点的距离不小于8～10m；

　　(3) 桩群注浆宜先外围、后内部。注浆浆液水灰比、注浆流量、注浆压力、注浆终止条件均按设计要求把控；

　　(4) 后注浆桩基工程质量检查和验收应符合下列要求：在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下，承载力检验应在注浆完成20d后进行，浆液中掺入早强剂时可于注浆完成15d后进行。

　　5.2.15 自平衡检测

　　桩身砼达到设计强度的75%以上时，可进行自平衡检测

　　由专业检测机构负责对受检桩的检测，桩基检测采用油泵加压、运用慢速维荷法逐级加载。根据位移记录分析受检桩在破坏前或达到设计要求加载前的竖向极限承载力，为设计方提供实验依据

　　5.2.16 荷载箱补浆

　　试验完成后，由于荷载箱位置发生一定相对位移，采用荷载箱位置后注浆，对加压后出现的细微缝隙进行补强。后注浆浆液强度不得低于桩身砼强度。

　　6. 材料与设备

　　6.1 主要材料表

表6.0.1 主要材料表

自平衡静在检测材料表

　　6.2 施工机械表

表6.0.2 施工机械配备表

自平衡荷载箱施工机械配备表

　　7. 质量控制

　　7.1 应执行的质量标准规范

　　（1） 国家行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）

　　（2） 国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB 50202-2002）；

　　（3） 国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014)

　　（4）《桩基承载力自平衡法测试技术规程》（DB45/T 564-2009）

　　（5）《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）

　　（6） 交通部规范《基桩静载试验 自平衡法》（JT/T 738-2009）

　　7.2 质量控制和验收内容

　　7.2.2 将荷载箱、位移管、油管安装到位，具体要求如下：1、将制作完成的钢筋笼在设计要求的部位切断；2、将荷载箱在桩中心焊接牢固，上部箱体与上部钢筋笼焊接，下部箱体与下部钢筋笼焊接；3、将油管、位移管沿着纵筋伸钢筋笼顶，油管、位移管采用16号铁丝与主筋绑扎牢固，位移管采用尼龙绑扎带绑扎牢固，间距不大于1m。

　　7.2.3 提前通知设计和勘察，天泵提前就位。桩成孔经五方验收合格后立即下钢筋笼。由于安装荷载箱后钢筋笼重量大大增加，吊装用25T汽车吊，采用三根钢丝绳五个吊点的方法起吊，具体操作如下1、将最上部钢丝绳两端通过加劲箍挂在主筋上，中间挂在汽车吊主勾、勾上；2、再采用一根钢丝绳两端在荷载箱上下约2-3米位置通过加劲箍挂在主筋上，中间挂在副勾；3、将一根短钢丝绳穿过荷载箱，两端挂在附勾上，确保和荷载箱上下挂设的钢丝绳一样长；4、起吊时先将主勾、副勾同时向上起，达到一定高度后，主勾不动，副勾向下，直到钢筋笼直立，然后大臂摆动至孔口下笼，中部和下部钢丝绳在下笼过程中取出，上部钢丝绳等钢筋笼到底后，将三根C20钢筋成等边三角形布置，一端焊接在主筋端头，一端焊接在钢护筒内侧，焊接长度5d，预防在浇筑过程中钢筋笼上浮。

　　7.2.4 混凝土塌落度不能小于200㎜；浇筑到荷载箱部位时必须降低出料速度，上下来回提导管，防止混凝土出料过快、过大造成钢筋笼上浮。

　　7.2.5 基础开挖和破桩时要保护试验安装管线，如发生损坏可能会造成试验无法进行。

　　7.2.6 在加载时须分级加载，直到破坏，达到极限承载力，为设计提供准确依据。

　　7.2.7 其它同普通砼灌注桩要求。

　　8. 安全措施

　　8.1 应执行的安全标准规范

　　（1）国家行业标准《建筑施工安全检查标准》（JGJ 59-2011）；

　　 （2）国家行业标准《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ 33-2012）；

　　（3）国家行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ 46-2005）。

　　8.2 安全措施

　　8.2.1 夜间施工要有足够的照明；

　　8.2.2 严格控制特殊工种的操作管理，无证不得上岗；

　　8.2.3 现场电气设备均作漏电保护装置，配电线采用三相五线制；电缆严禁脱地、过水。

　　8.2.4 成孔后必须做好桩孔口防护，用硬模板覆盖已成孔的桩孔。

　　8.2.5 进入施工现场，配戴好安全帽，穿戴好其它劳保用品。

　　8.2.6 场地内大型机械交叉作业较多，机械部门及安全部门人员必须现场旁站指挥，以保证机械安全地运转。

　　8.2.7 导管安装及砼浇注前，井口必须设有导管卡，搭设工作平台（留出导管位置），并且要求能保证人员的安全。

　　9. 环保措施

　　9.0.1 主要施工道路上铺设钢垫板，施工现场出口设置洗车槽，出场车辆必须冲洗掉车轮和车身的泥土，保证车辆清洁后，方准离开现场，以免影响市容市貌；

　　9.0.2 现场不定期进行洒水降成，控制粉尘污染，达到作业区目测扬尘高度小于1.5m，不扩散到场区外；

　　9.0.3 现场噪音排放不得超过国家标准《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-2011）的规定，并保证昼间＜75dB、夜间＜55dB；

　　9.0.4 强噪音施工作业尽可能调整避开居民休息的时间，晚间22时到早7时、中午12时至下午14时停止旋挖甩土作业。对于居民提出的扰民问题应虚心接受，并研究采取相应的避免措施；

　　9.0.5 夜间照明镝灯设置灯罩，避免扩散造成光污染；

　　9.0.6 在加压泵易漏油部分，加设接油盘，防止液压油污染土壤或混凝土。

　　10. 效益分析

　　10.0.1 经济效益分析

　　（1）成桩检测方面却有极其快捷简便完成受检桩竖向承载力检测的优势，所用设备相对轻巧，场地要求不高，可以多根同时检测，单桩检测时间仅需一天左右，加快了施工进度。

　　（2）自平衡检测法属于传统静载法的分支创新做法，不需要像传统静载法一样需解决配重块的运输通道、配重块的堆放场地、受检桩位置提供大面积范围的平整场地、桩头空孔段必须开挖到桩头和浮浆必须剔除干净等复杂前提条件，大大减少了配合受检桩施工所需的费用；

　　（3）由于工期短、得出结论快，能够降低工程成本，其直接成本可以比传统静载试验减少50%-80%。

　　10.0.2 社会效益

　　（1） 施工现场绿色环保、产生噪音小。不仅解决部分工程场地狭小，无配重存放场地、加载配重缺乏操作空间等施工难题，而且场地干净无污染，满足市区内工程场地安全文明施工要求和现在的绿色环保理念；与常规施工方法相比，也减少噪音污染，避免夜间扰民。

　　（2）本工法解决了常规静载法必须采用笨重配重块，整个试验时间段常规静载还要堆配重和卸配重，正常需耗费2-3天时间的过程，自平衡法可以简单快捷完成加载；

　　（3）受检桩可兼做工程桩。采用本工法成桩做完检测后，荷载箱位置二次注浆补强，受检桩在专家论证满足要求情况下，亦可以作为工程桩使用，减少材料浪费。

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