1、1综述单桩竖向抗压静载试验摘要：桩基属隐蔽性工程项目，施工工序多，难度大，影响成桩质量及其承载力的因素较多，很难排除有些桩的单桩竖向承载力达不到设计要求。在需要进行静载试验检测桩基工程时，在桩身强度及试验设备等条件许可的情况下，静载预计最大加载可大于设计要求的 10% 20%，其既是对规范的应用，更能够真实的反映场地桩基承载力状况。本文介绍了静载试验的内容、影响因素以及数据整理工作，最后还提出了在试验中常遇到的问题和相应的解决对策。 关键词：静载试验；承载力；数据；影响 中图分类号：C33 文献标识码：A 文章编号： 单桩竖向抗压静载试验采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法，确定单桩竖
2、向抗压承载力，是目前公认的检测桩基竖向抗压承载力最直观、最可靠的试验方法。静载试验为桩基工程的设计和验收提供依据。静载试验必须严格执行国家规范。本文对静载试验的取值，地区性标准曲线问题，静载试验的影响因素等进行针对性的探讨。 1、试验数据整理 1.1 单桩竖向承载力的确定。 根据载荷试验可得到两种典型的 PS 曲线，如图 1 所示，分为陡降型和缓变型曲线。对于陡降型 PS 曲线而言，单桩竖向抗压承载力取其发生明显陡降的起始点所对应的荷载值。对于缓变型 PS 曲线可根据沉2降量确定，宜取 S = 40 mm 对应的荷载值；当桩长大于 40m 时，宜考虑桩身弹性压缩量；对于直径大于或等于 800
3、mm 的桩，可取 s=0.05D 对应的荷载值。对于极限承载力取值的问题，各国标准和国内不同规范有不同的规定，基本原则就是尽可能的挖掘桩的极限承载力而又保证有足够的安全储备。 图 1 两种典型的 P-s 曲线 图 2 试桩和单根锚桩作用示意图 1.2 建立地区单桩静载标准曲线 通过一些可信的静载资料，建立可以模拟 PS 曲线的标准函数，为某地区的工程施工、设计、检测提供一种可靠的、简单易行的方法。采用的函数形式一般如下： （1） 式中： 和 为回归系数，与土质条件、桩基条件、施工工艺有关。从上式看出，当 S0 时，P0，满足静载试验要求；当 S时，P，满足单桩试验破坏要求。通过回归分析，不断的
4、改变系数 和 的值，可以得到最佳的符合静载试验的 PS 曲线的函数形式。 2、静载试验结果的影响因素分析 2.1 试桩刚度对试验结果的影响 采用静载试验获得的沉降值是桩顶或桩身的某一点的沉降值，并没有真实的反映桩端的沉降。特别是在超长桩的静载试验中，这种现象就更明显，所以应对沉降值加以修正： 3s = s -s ( 2 ） 式中：s为单桩实际沉降值；s 为桩顶实测沉降值；S 为桩身弹性压缩量。桩身弹性压缩量可以根据最大试验荷载时的桩身平均轴力、桩长 L、横截面积 A、桩身弹性模量 E，按照下式计算： (3） 对于摩擦桩，桩身轴力可按三角形分布计算（假设桩端轴力为零） ，对于端承桩，桩身轴力可按
5、矩形分布计算（假设桩端轴力等于桩顶轴力） ，对于摩擦端承桩，则认为桩身轴力按梯形分布，桩端轴力根据实际经验估计。 2.2 反力装置的影响 （1）当采用堆载反力装置时，其压重平台的支墩会对地基土产生一定的影响，特别是在一些大吨位的桩基静载试验中，由于上部荷载引起地基土的附加应力比较大，这样就会出现过大的桩基负摩擦力和附加摩阻力，影响了试验结果的精度。在这种情况下，我们应尽量扩大承压区的面积。 （2）当采用锚桩反力装置时，锚桩在试验过程中受到的上拔力会使桩周土受到影响，从而影响试桩的静载试验结果。设两单桩的相互作用系数为。其中：u0 为临近桩单位荷载作用下引起的附加竖向位移；u 为桩自身在单位荷载
6、作用下的竖向位移。 利用叠加原理和对称性，方便地将两桩桩群的分析推广到任一桩数的群桩分析。对于锚桩和试桩相互作用而言， 为负，如图 2 所示。显然，当两桩之间的间距 Sa/d 增大时，相互作用系数 减小；当桩长径4比（L / d）增大时，相互作用系数 则增大。对于试桩和锚桩组成的桩群系统，试桩的沉降可用下式表示： （4） 式中：s 为试桩的实际沉降；s0 为单位荷载下单桩的沉降；Si 为第 i 根锚桩单位荷载下的沉降；i 为第 i 根锚桩对试桩的影响系数。 图 2 试桩和单根锚桩作用示意图 3、静载试验过程常见问题及处理 3.1 桩的结构性问题 （1）桩帽压坏：由于桩顶（桩帽）面不平或强度不够
7、、桩帽中心与桩身中心不在同一铅垂线上、桩帽与桩身结合处强度不够等，造成加载过程中桩帽破坏、静载试验无法继续。我们在静载试验前的准备工作中应注意尽量避免该情形发生。 （2）桩身倾斜、破坏：由于桩身强度不够、桩身倾斜度过大或预制桩接头处理不妥，在静载试验过程中造成桩身倾斜、破坏、折断等，而地基土的承载力远未发挥完毕，使静载试验无法真实反映桩土体系共同的承载力状况 （3）锚桩上拔：用工程桩做试验锚桩，未作锚固抗拔力计算，若钢筋过度受拉，或由于施工原因锚固接点拉脱，或不对称布置的锚桩系统，锚固力分配不当时，加载过程中会造成部分锚桩过度上拔，试验不得不中止，试验失败。 53.2 加载系统问题 （l）千斤
8、顶量程用完，在试验开始之前，需检查千斤顶量程是否回零。 （2）装置提供的反力荷载不够，或有时由于堆载吨位过大，堆载中心难以控制，造成偏心过大，试验中在达到目标吨位前堆载被向上顶动，试验不得不中止。故大吨位试桩，试验前必须编制详细的施工方案。 （3）主梁、次梁变形过大：试验未结束之前，由于刚梁自身的强度不够，发生较大的挠曲变形，如不停止试验，容易发生工程安全事故；同时，正是因为刚梁发生比较大的挠曲变形，使得千斤顶的量程不够，不得不中途终止试验。 3.3 测量系统问题 （1）基准桩、基准梁移动：为保证基准稳定，固定基准梁的桩必须设置在被测试桩的影响范围之外，此外，还应防止或减少温度及其它因素的影响
9、。 （2）量测系统失灵：此种情况偶有发生，试验前量测系统必须检测好。 4、工程实例 4.1 端承桩静载实例 某工地采用堆载试验法，设计桩截面直径为 500 mm，单桩承载力设计值为 600 kN，要求试桩最大试验荷载为 1200 kN，现将 1#桩试验结果介绍如下（如图 3）： 6图 3 荷载沉降曲线图 4 荷载沉降曲线 显然，荷载沉降曲线为缓变型曲线，为此，取 s = 40 mm 对应的荷载值为单桩极限承载力，则 Pu=960kN。由试验结果分析可得，此桩为端承桩，桩端阻力所占比例比较大，发挥桩端阻力所需位移大，破坏特征不明显。 4.2 摩擦桩静载试验实例 某工地采用堆载试验法，设计桩截面直
10、径为 600 mm，单桩承载力设计值为 500 kN，要求试桩最大试验荷载为 1000 kN，现将 3#桩试验结果介绍如下（如图 4）： 由图 4 可得，荷载沉降曲线为典型的陡降型，取曲线的拐点处对应的荷载值为极限承载力，则 Pu=1080 kN，由试验结果分析可得，此桩为摩擦型桩，摩阻力占有很大比例，桩端一般为刺入剪切破坏，破坏特征非常明显。 5、结束语 单桩静压试验耗时长，费用高，但其直观性和可靠性是其他测桩方法无法比拟的。在严格执行国家规范的同时，针对特殊地区，遇到特殊的问题，必须认真研究和加以解决，才能使单桩静压试验客观地、科学地反映桩基工程的特性，为建设工程服务。 参考文献： 1建筑地基基础设计规范（GB50001-2001）S. 2陈凡，徐天平，基桩质量检测技术M。北京：中国建筑工业出7版社. 3陈卫平，曲树刚，张士刚.关于建立地区单桩静载标准曲线的探讨J.土工基础，2004，18（2）. 4张树?，司马玉洲. 基桩质量检测影响因素分析J. 土木工程与管理学报， 2011 . 5曾保刚，惠靖. 静载试验在某桩基工程桩检测中的应用J. 陕西建筑， 2007 .
