论静载试桩在检测工作中常见的问题及处理措施

勘察、测绘与测试技术　建材与装饰２００７年１１月下旬刊　论静载试桩在检测工作中常见的问题及处理措施　叶常青　（佛山市南海区建筑工程质量检测站）　摘要：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。并辅以工程实例说明了端承桩静　载及摩擦桩静载所测试结果。　关键词：静载试桩；影响因素：承载力　引言　单桩竖向抗压静载试验（简称静载试桩）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ｆｌ】。但对于不同地区的地质特性，可采用有　代表性的处理方法，解决当地的具体问题。静载试桩的目的、内　容、数据处理和结果，文献［２］作了详细叙述。　２试验数据整理　单桩竖向承载力的确定　根据载荷试验可得到两种典型的Ｐ～Ｓ曲线，如图１所示，　分为陡降型和缓变型曲线Ｉｌｌ。对于陡降型Ｐ～Ｓ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Ｐ￣Ｓ曲线可根据沉降量确定，宜取Ｓ＝４０ｒａｍ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８００ｍｍ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ｆｌ１。　图１两种典型的Ｐ—ｓ曲线　２．２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Ｐ～Ｓ曲线的标准　函数［３１，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：　Ｐ＝ｏｔ（１－ｅａｓ、　（１）　式中：Ｏｔ和Ｂ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Ｓ—　时，Ｐ＿加，满足静载试验要求；当　Ｓ—ｏｃ时，　，满足单桩试验破坏要求。通过回归分析，不断的　改变系数ａ和Ｂ的值，可以得到最佳的符合静载试验的Ｐ～Ｓ曲　线的函数形式。　・１０２・　３静载试验结果的影响因素分析　３．１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：　Ｓ＇－Ｓ一△ｓ　（２）　式中：ｓ　为单桩实际沉降值；Ｓ为桩顶实测沉降值；ＡＳ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Ｐ、桩长Ｌ、横截面积Ａ、桩身弹性模量Ｅ，按照下式　计算：　△ｓ：　ＡＥ　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，桩身轴力可按矩形分布计算（假设桩端轴力　等于桩项轴力），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。　３．２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［４１。设两　单桩的相互作用系数为１１＝　。其中　。为临近桩单位荷载作　Ｕ　用下引起的附加竖向位移；ｕ为桩自身在单位荷载作用下的竖向　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，１１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１１减小；当桩长径比（Ｌ／ｄ）增大时，相互作用系数１１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：　ｓ　。＋Ｐ＋∑　（４）　ｉ＝ｌ　式中：ｓ　为试桩的实际沉降；Ｓｏ为单位荷载下单桩的沉降：Ｓ；　为第ｉ根锚桩单位荷载下的沉降；１１　为第ｉ根锚桩对试桩的影响　系数。　维普资讯 http://www.cqvip.com 建材与装饰２００７年１１月下旬刊　勘察、测绘与测试技术　某工地采用堆载试验法，设计桩截面直径为５００ｍｍ，单桩承　载力设计值为６００ｋＮ，要求试桩最大试验荷载为１２００ｋＮ，现将　ｌ＃桩试验结果介绍如下（如图３）：　ＯｌｉＮ）　图３荷载一沉降曲线　图２试桩和单根锚桩作用示意图　显然，荷载　沉降曲线为缓变型曲线，为此，取８－－．４０ｍｍ对应　的荷载值为单桩极限承载力，则Ｐｏ＝９６０ｋＮ。由试验结果分析可　４静载试验过程常见问题及处理　４．１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、桩帽中　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。虽然端阻的潜力比较大，但对建筑　物而言已失去利用的价值，因此以一定的位移值控制单桩极限　承载力。　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、　５．２摩擦桩静载试验实例　某工地采用堆载试验法，设计桩截面直径为６００ｍｍ，单桩承　载力设计值为５００ｋＮ，要求试桩最大试验荷载为１０００ｋＮ，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Ｐｏ＝１０８０ｋＮ，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。　ＯｌｉＮ）　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。因此在试桩方案实施前需　进行受力核算。　４．２加载系统问题　（１）千斤顶量程用完，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。　图４荷载一沉降曲线　６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　（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。　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。　４．３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　参考文献　［１】建筑地基基础设计规范（ＧＢ５０００１—２００１）［Ｓ】．　度及其它因素的影响。　（２）量测系统失灵：此种情况偶有发生，试验前量测系统必　【２】陈凡，徐天平，基桩质量检测技术［Ｍ】。北京：中国建筑工业出版社　须检测好。在试验的过程中，应尽量做好位移传感器或百分表的　防水工作，减少仪器出现故障的概率。　５工程实例　５．１端承桩静载实例　・ｌ０３・