摘 要：膨胀土区工程地质条件复杂，对工程建设具有较大危害，本文以某立交桥工程为依托，根据地质勘测报告得知此立交桥所在场地的地层分布为：填筑土、素填土、淤泥质土、黏土、粉质黏土、粉砂、圆砾、强风化泥岩、强风化粉砂岩、中风化泥岩。对其桥墩承台下基桩竖向承载力运用自平衡静载试验的检测方法进行检测，由检测结果得出：3根基桩承载力都满足工程要求。
关键词：立交桥；钻孔灌注桩；自平衡静载；检测
　　1 引 言
　　基桩静载试验检测方法包括：堆载法、锚桩法以及自平衡试桩法等，本次研究主要针对自平衡静载试验法。国内外很多学者对自平衡静载试验法进行了研究：邓纹洁[1]利用自平衡试桩法研究了南京某工程钻孔嵌岩灌注桩的承载力。Hoonil Seol和Sangseom Jeong[2]采用Osterberg-Cell tests(即平衡试桩法)研究了嵌岩灌注桩荷载-沉降特性并分析其荷载传递机理。马晔和宋春霞[3]通过刚度补偿技术对自平衡法进行改进，并将改进的自平衡试桩法成功应用杭州于湾跨海大桥、湛江海湾大桥等重要大桥的基桩承载力测试。龚平等[4]采用自平衡静载荷试验研究了赤石特大桥岩溶地质桩基的承载性能。梁小丛和董青青[5]基于模型和失效准则两大不确定因素分析了自平衡试桩法的可靠性。如前所述，自平衡静载试验法在许多地区的桥梁基桩检测中得到应用，其检测原理也得到论证和改进，但对于膨胀土区的基桩承载力检测鲜有研究，本次研究对象位于广西南宁市东南部，属于第三系膨胀岩土分布区[6]，且膨胀土具有胀缩特性、裂隙性、超固结性[7]的特性。由于这些特性的复杂共同作用，导致膨胀土的工程性质极差进而对各类工程建设造成巨大的危害。本文针对膨胀土区的基桩运用自平衡静载试验法对其所得Q-s曲线进行分析，以期对我国膨胀土区工程的基桩检测提供数据与Q-s曲线参考。
　　2 工程概况
　　本次检测对象：上部为预应力混凝土连续梁，下部桥台为重力式U桥台，承台下为钻孔灌注桩。混凝土强度为C30，桩径为1.5m，桩长为25m-30m。根据勘察报告得知，场地的地层分布及特征描述如下：（1）填筑土：主要成份为黏性土，厚度约为1.8m-13.6m；（2）素填土：主要成分为灰岩、砂岩、硅质岩及石英碎块等，偶混少许砖瓦碎片或块石，厚度约为4.7m-14.5m；（3）淤泥质土：主要成分为黏土，具有高压缩性及触变性，埋深约为7.3 m -8.5m，厚度约为1.9m -3.3m：（4）黏土：具有中压缩性，干强度高，韧性高，具有交错斜层理，发育网纹闭合状微风化裂隙，埋深约为2.3m -10.8m，厚度约为0.7m -8.8m；（5）粉质黏土：具有中压缩性，干强度中，韧性中，具有交错斜层理，发育网纹闭合状微风化裂隙，埋深约为2.8m-14.5m，厚度约为0.5m-6.2m；（6）粉砂：中压缩性，具有交错斜层理，埋深约为9.3m-11.3m，厚度约为0.6m-2.0m；（7）圆砾：具有交错斜层理，埋深约为3.5m-14.0m，厚度约为0.5m-7.5m；（8）强风化泥岩：中压缩性，局部发育构造裂隙，具有胀缩性，亲水性强，失水干裂，浸水易软化，该层分布于全场地，埋深约为1.8m-20.7m，厚度约为1.8m-16.5m；（9）强风化粉砂岩：低压缩性，具有层理构造，埋深约为2.3m-17.9m，厚度约为1.3m-4.2m；（10）中风化泥岩：低压缩性，具有胀缩性，亲水性强，浸水易软化，发育网纹闭合状微风化裂隙，埋深约为24.2m-27.1m，未揭穿，揭露厚度约为11.4m-14.0m。
　　由勘察报告得知：桩周土层下部为膨胀土区且分布于场地全区范围内，此工程由于场地受限，考虑建筑工期以及检测安全、快速等因素，确定采用自平衡静载试验法进行基桩承载力检测。
　　3 自平衡法静载检测原理及方法
　　自平衡静载试验法与传统的静载试验方法（堆载法和锚桩法）相比，具有三大特点：省时、省力、安全。由于本工程位于交通要道，为了占用较少的施工用地、增加施工安全性以及方便交通，本工程采用自平衡静载试验法进行基桩承载力检测。
自平衡静载试验法是将一种特制的加载设备——荷载箱，与钢筋笼相接，埋入桩的指定位置，由高压油泵向荷载箱充油而加载。荷载箱上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力相平衡来维持加载,如图1所示。
　　自平衡静载试验程序如下：
　　（1）加载分级：每级加载值为预估极限承载力的1/10。按10级9次加载，第一次按两倍荷载分级加载。
　　（2）位移测量：每级加载完毕后在第5、10、15、30、45、60min各测读一次；累计1h后每隔30min测读一次。
　　（3）稳定标准：每级加载作用下30min内，向上、向下位移量小于0.1mm。
　　（4）卸载测量：每级荷载维持1h，按第15min、30min、60min、测读位移量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后。应测读残余位移量，维持时间为3h，测读时间为第15min、30min，以后每隔30min测读一次。
　　4 基桩的竖向承载力检测
　　4.1自平衡法静载试验抽样方案
　　根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ/106－2003) [9]第3.3.5条规定“对单体工程内且在同一条件下的工程桩，当符合下列条件之一时，应采用单桩竖向抗压承载力静载试验进行验收检测：抽检数量不应少于总桩数的1％，且不少于3根；当总桩数在50根以内时，不应少于2根。”本工程总桩数为88根，应检测3根进行自平衡法承载力检测。具体检测桩号为Z-0-1、Z-3-4、Z-6-4（由业主及监理单位协商确定）。基桩编号与设计图纸编号一致，例如Z-1-1表示1号墩左幅第1号桩，自平衡法静载试验检测桩位平面布置图详见附图1。各试桩参数如表1所示。 　　4.2自平衡法静载试验结果与分析
基桩的极限抗压承载力按《广西壮族自治区地方标准桩承载力自平衡法测试技术规程》（DB45/T 564-2009）[8]第7.3.1条进行计算推定。 　　式中：为单桩竖向抗压（拔）极限承载力值；为荷载箱上端桩实测极限承载力值；为荷载箱下端桩（或下承压板）实测极限承载力值；为桩侧抗拔-抗压阻力比，粘性土、粉土、碎石土取0.8，对于砂土取0.7；为桩身自重；为有效堆载重量。根据计算结果确定荷载箱加载，加载完成后根据曲线确定基桩是否符合工程要求。
　　其中和分别对应Q-s曲线中的上升位移曲线和下降位移曲线对应的荷载值。根据《广西壮族自治区地方标准桩承载力自平衡法测试技术规程》（DB45/T 564-2009）[8]第7.2.4条“对缓变形-、- 曲线，按位移值确定极限承载力值，取对应于向上位移=40mm对应的荷载；可取=0.05D的对应荷载值。（D为桩端直径；当为自平衡深层平板载荷试验时，D为荷载箱下承压板直径）。” 可知所检测基桩的和分别取其承载力特征值。
　　（1）自平衡法静载试验基桩：Z-0-1
　　Z-0-1桩检测共分10级进行加载，当加载至第10级时，经1080min观测，荷载箱下板沉降达到相对稳定，上板上抬量为1.01mm，向下总沉降量为2.49mm，其Q-s曲线呈缓变型，未出现明显的陡降段。根据荷载-沉降（Q-s）曲线如图3所示。此时基桩仍然处于稳定状态，单桩极限承载力经公式（1）计算为14175kN大于基桩承载力特征值（6305kN）2倍，该基桩竖向承载力满足工程要求。
　　（2）自平衡法静载试验基桩：Z-3-4
　　Z-3-4桩检测共分10级进行加载，当加载至第10级时，经1080min观测，荷载箱下板沉降达到相对稳定，上板上抬量为0.74mm，向下总沉降量为1.71mm，其Q-s曲线呈缓变型，未出现明显的陡降段。根据荷载-沉降（Q-s）曲线如图3所示，此时基桩仍然处于稳定状态，单桩极限承载力经公式（1）计算为15340kN大于基桩承载力特征值（6824kN）2倍，该基桩竖向承载力满足工程要求。
　　（3）自平衡法静载试验基桩：Z-6-4
　　Z-6-4桩检测共分10级进行加载，当加载至第10级时，经1080min观测，荷载箱下板沉降达到相对稳定，上板上抬量为7.90mm，向下总沉降量为10.59mm，其Q-s曲线呈缓变型，未出现明显的陡降段。根据荷载-沉降（Q-s）曲线如图4所示。此时基桩仍然处于稳定状态，单桩极限承载力经公式（1）计算为15374kN大于基桩承载力特征值（6838kN）2倍，基桩竖向承载力满足工程要求。