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自平衡法靜載測試原理：將一種特制的加載裝置——自平衡荷載箱，在混凝土澆注之前和鋼筋籠一起埋入樁內相應的位置。休止期后，由加載泵在地面向荷載箱加壓，使荷載箱產生上下兩個方向的力，對上下段樁分別進行加載。
自平衡法靜載測試更能直觀地反映出沖孔工藝對樁身側阻力的影響
歐感技術團隊通過大量的自平衡法承載力測試，發(fā)現(xiàn)不同成孔工藝對樁側阻力發(fā)揮存在很大的影響，其中沖擊鉆成孔方式中泥皮效應對側阻力發(fā)揮影響最為明顯。當荷載箱埋設位置在樁端附近時，荷載箱上下段樁所測試的分別是樁側承載力和樁端承載力，也意味著在自平衡測試過程中，更能直觀反應泥皮效應對側阻力發(fā)揮的影響。而傳統(tǒng)法靜載試驗往往是因為整樁受力，隱蔽了該問題的存在或被延遲發(fā)現(xiàn)。
根據(jù)歐感技術團隊近5年沖擊鉆成孔方式的自平衡試樁測試結果發(fā)現(xiàn)，該種成孔方式中有近30%的樁基由于泥皮效應的存在影響了側阻的正常發(fā)揮，承載力測試達不到設計值，鑒于這種測試結果我們做了如下例證說明情況。
浙江省某交通項目
樁號12-1#，樁徑1.5m，樁長：35.7米，沖擊鉆成孔，荷載箱埋設樁端上2米，單樁豎向極限承載力：12400KN,荷載箱加載噸位：6200KN；實際檢測過程中荷載值加載到3100KN，上段樁樁身向上整體滑動，上位移平均位移：35.75mm，下位移平均位移：3.48mm，如下表1附具體測試位移數(shù)據(jù)，附具體曲線圖。
表1：自平衡匯總表
山東省某交通項目
樁號右幅10-2#，樁徑1.5m，樁長：29.8米，沖擊鉆成孔，荷載箱埋設樁端上3米，單樁豎向極限承載力：13000KN,荷載箱加載噸位：6500KN；實際檢測過程中荷載值加載到3900KN，上段樁樁身向上整體滑動，上位移平均位移：41.75mm，下位移平均位移：1.16mm，如下表2附具體測試位移數(shù)據(jù)，附具體曲線圖。
表2：自平衡匯總表
湖北武漢某港口碼頭項目
樁號 E1-65#，樁徑1.0m，樁長：30.4米，沖擊鉆成孔，荷載箱埋設樁端上2米，單樁豎向極限承載力：9334KN,荷載箱加載噸位：4700KN；實際檢測過程中荷載值加載到4230KN，上段樁樁身向上整體滑動，上位移平均位移：42.78mm，下位移平均位移：5.20mm，如下表3附具體測試位移數(shù)據(jù)，附具體曲線圖。
表3：自平衡匯總表
在傳統(tǒng)堆載法測試中，當側阻發(fā)揮到一定階段后，端阻會繼續(xù)發(fā)揮，樁身即使受泥皮的影響，通常也會被延遲發(fā)現(xiàn)，且不能區(qū)分側阻和端阻在整樁承載力的占比關系。相比而言，自平衡法靜載試驗能更直觀獲取側阻、端阻發(fā)揮情況，且能在一定程度上反應側阻、端阻占樁身承載力占比關系，能更有針對性地優(yōu)化設計、施工方案；包括：
鑒于測試側阻力發(fā)揮情況設計單位進行樁基設計參數(shù)調整，優(yōu)化樁身設計；
鑒于測試側阻力發(fā)揮情況施工單位進行針對性施工工藝優(yōu)化，如：泥漿系數(shù)控制，把泥皮效應控制在合理范圍內，二次清孔參數(shù)調整，把沉渣控制在合理范圍內；
鑒于測試側阻力發(fā)揮情況監(jiān)理單位可根據(jù)試樁施工工藝參數(shù)監(jiān)督把關工程樁的施工工藝參數(shù)，提高施工質量。
沖擊鉆成孔工藝影響樁基承載力原因分析
沖擊鉆施工工藝和成孔設備會有如下問題：
泥皮：泥皮是泥漿護壁成樁后在樁周圍形成的一層薄層體，一般厚度從幾毫米到幾厘米不等。樁側泥皮性狀明顯不同于樁間土性狀，與樁間原狀土相比泥皮具有更高的含水量、大的孔隙比、高壓縮性、低抗剪強度、低摩擦力等特點。其成分及結構不同于樁間土，導致其應力-應變關系也不同于樁間土，泥皮上強度低于樁間土而且易于軟化，軟化后殘余強度低于樁間土。因此樁側泥皮的存在改變了樁土相互作用性狀,使樁和土之間的法向應力減小,并且泥皮的潤滑作用使樁土之間的極限剪應力減小，降低了單樁承載力。
泥皮效應：α=考慮泥皮作用界面系數(shù)/不考慮泥皮作用界面系數(shù)（α=考慮泥皮樁周土的抗剪強度指標與系數(shù)/不考慮泥皮樁周土的抗剪強度指標與系數(shù)），根據(jù)大量承載力測試結果表明：泥皮效應α=0.8時,樁基極限承載力損失約在5%-25%,當α=0.6時,樁基極限承載力損失約在5%-50%。
泥皮高度：由于受施工工藝、方法以及現(xiàn)場條件影響,泥皮并不全部分布于整個樁壁四周,而是存在于部分區(qū)域，泥皮分布高度越高,荷載發(fā)力點的沉降曲線越陡,隨著泥皮從底部到上部高度逐漸增加，初期極限承載力的變化非常大，然后慢慢趨于緩和，在泥皮高度達到樁身90%和100%兩種情況下，極限承載力基本沒有變化。根據(jù)樁身承載力測試情況分析：有泥皮存在的部位,樁身軸力傳遞速率明顯加快；泥皮分布距離樁頂越近,樁身軸力傳遞速率越快；泥皮距離樁底越近,泥皮分布高度對軸力的影響越大，樁側摩阻力就越容易達到極限摩阻力。
對沖擊鉆工藝中采用自平衡法檢測的建議
針對上述泥皮效應的影響，針對實心錘沖擊鉆成孔方式實施自平衡的樁基按照如下建議：
土層包含細砂、粉砂、粗砂、卵石等易塌孔土質建議使用護筒，以防止采用高泥漿密度措施防止塌孔；
建議使用空心錘沖擊鉆：
其鉆孔原理與實心錘沖擊鉆孔原理相同，只因其鉆錘是空心的，在上下往復沖擊時，其錐尖刮刀將孔底沖碎，而且已沖碎的鉆渣可以從錐底進入空心椎管內，沖擊一定時間后，將鉆錐提出，倒掉錐內的鉆渣，再將鉆錐放入井底繼續(xù)沖擊鉆進，該種設備由于不需要懸浮沉渣，泥漿僅僅起護壁作用，泥漿比重易于控制。
圖1 空心錘沖擊鉆
清孔宜按下列規(guī)定進行：
①不易塌孔的鉆孔，可采用空氣吸泥清孔；
②穩(wěn)定性差的孔壁應用抽渣筒排渣，不建議使用高泥漿配比循環(huán)排渣；
③二次清孔后泥漿比重符合：灌注混凝土前，泥漿相對密度應小于1.25；含砂率不得大于8%；粘度不得大于28s。
鉆孔達到設計深度，灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指標應符合下列規(guī)定：對端承型樁，不應大于50mm。
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