[科普中国]-单桩竖向静载荷试验

目的

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）极限承载力，作为设计依据，或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。当埋设有桩底反力和桩身应力、应变测量元件时，尚可直接测定桩周各土层的极限侧阻力和极限端阻力。除对于以桩身承载力控制极限承载力的工程桩试验加至承载力设计值的1.5~2倍外，其余试桩均应加载至破坏。目前，绝大多数静载试验是为工程验收提供依据，大多数为工程验收提供依据的静载试验，可按设计要求确定最大加载量，不进行破坏试验，即加载至预定最大试验荷载后即终止加载。

基本原理单桩竖向静载荷试验，是一种原位测试方法，其基本原理是将竖向荷载均匀的传至建筑物基桩上，通过实测单桩在不同荷载作用下的桩顶沉降，得到静载试验的Q—s 曲线及s—lg t等辅助曲线，然后根据曲线推求单桩竖向抗压承载力特征值等参数。1

仪器设备1. 反力装置

试验反力装置宜采用反力桩（或工程桩）提供支座反力，也可根据现场情况采用天然地基提供支座反力。反力架系统应具有1.2倍的安全系数并符合下列规定：

①.采用反力桩（或工程桩）提供支座反力时，反力桩顶面应平整并具有一定的强度。

②采用天然地基提供反力时，施加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值的1.5倍；反力梁的支点重心应与友座中心重合。

③压重施加于地基的压应力不宜大于地基承载力特征值的1.5倍，有条件时宜利用工程桩作为堆载支点。

2. 荷载、上拔测试装置

①分级荷载的提供采用油压千斤顶。当采用两台及两台以上千斤顶加载时应并联同步工作。并使：采用的千斤顶型号、规格相同；千斤顶的合力中心应与桩轴线重合。

②荷载的测量可用荷载传感器直接测定，或采用并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。并使：传感器的测量误差不大于1%,压力表精度不小于0.4级，试验用压力表、油泵、油管最大加载时的压力不应超过规定工作压力的80%。

③沉降测量采用位移传感器或大量程百分表。并使：测量误差不大于0.1%Fs,分辨力不小于0.01mm。1

试验准备工作1、收集资料，了解试桩场地工程地质情况，试桩的基本情况（如桩长、桩径、砼强度等级、施工日期、施工工艺等），以及桩的预估极限承载力值及检测要求。

2、试验加载装置的选择：试桩所承受的荷载一般由油压千斤顶施加。加载及反力装置可根据现场实际条件取下列三种形式之一：

（1）锚桩横梁反力装置：锚桩数量、锚桩长度和横梁尺寸均安按1.2~1.4倍预估试桩破坏荷载进行设计，锚桩按抗拔桩的有关规定计算确定。采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不得小于4根，并应对试验过程锚桩上拔量进行监测。

（2）压重平台反力装置：压重重量不得小于预估试桩破坏荷载的1.2倍，压重应在试验开始前一次加上，并均匀稳固放置于平台上。

（3）锚桩压重联合反力装置：当试桩最大加载重量超过锚桩的抗拔能力时，可在横梁上放置或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶加载反力。

3、荷载与沉降的量测仪表：荷载可用连接于千斤顶上压力表测定，根据千斤顶率定曲线换算荷载，修约间隔为10－1。试桩沉降一般采用百分表测量。对于大直径桩应在桩的2个正交直径方向对称安装4个百分表、小径桩可安装2个或3个百分表。测定降测定平面离桩顶距离不应小于0.5倍桩径，固定和支承百分表的夹具和基准梁在构造上应确保不受气温、振动及其他外界因素影响而发生竖向变位。

4、试验加载方式选择：试验加载方式一般采用慢速维持荷载法逐级加载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到试桩破坏，然后分级卸载到零。当考虑结合实际工程桩的荷载特征或为缩短试验时间，也可采用多循环加、卸载法（每级荷载达到相对稳定后卸载到零）和快速维持荷载法（一般采用每一小时加一级荷载）。

6、试桩制作要求

（1）试桩顶部一般应予加强，可在桩顶配置加密钢筋网2~3层，或以薄圆筒作成加劲箍与桩顶混凝土浇成一体，用高强度水泥砂浆将桩顶抹平。

（2）为安置沉降观测仪表，试桩顶部露出试坑地面的高度不宜小于600mm，试坑地面应与桩承台底设计标高一致。

（3）试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。为缩短试桩养护时间，混凝土标号可适当提高，或掺入早强剂。1

试验规定和要求1、开始试验的时间

预制桩对于砂类土不应少于10d；对于粉土和粘性土不应少于15d；对于淤泥质土应不少于25d。灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后，才能进行。

2、慢速维持荷载法按下列规定进行加、卸载和沉降观测

（1）荷载分级：每级荷载值为预估极限1/10~1/15，第一级可按2倍分级加荷；

（2）沉降观测：每级加载后，隔5、10、15min各测读一次，以后每隔15min读一次，累计一小时后每隔30min读一次。每次测读值记入试验记录表，修约间隔为10－2。

（3）沉降相对稳定标准：每小时的沉降不超过0.1mm，并连续出现两次（由1.5h 内连续三次观测值计算），认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。

（4）终止加载条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载：

①某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍；

②某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍,且经24h尚未达到相对稳定；

③已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时。

④卸载与卸载沉降观测：每级卸载值为加载值的两倍。每级卸载后隔15min测读一次残余沉降，读两次后，隔30min再读一次，即可卸下一级荷载。全部卸载后，隔3~4h再读一次。

3、 其它注意事项

（1） 在试验设备、仪器仪表的运输过程中应确保其不损伤，以保证现场测试数据的准确无误。

（2） 现场吊装安置加载设备时，应采取必要的安全措施，保证设备的安放位置正确和人员设备的安全。

（3） 反力架的安装和焊接要牢固可靠，对于不符合要求的反力装置不能进行正式试验加载工作

（4） 反力钢梁在试验中严禁超载，以免发生人员和仪器损坏。

（5） 试验现场必须搭起能防雨、遮阳的临时帐篷或设施，以保护仪器设备。

（6） 高压油泵等仪器设备应按照就近、方便、安全的原则安放。

（7） 测试现场所接电源必须符合临时架设电源线路的要求，禁止乱扯电源、电线，防止漏电、触电等事故发生。1

试验过程1、在前述试验准备工作完成后，即可开始正式试验。

2、各种加载方式下的试验过程：

（1）慢速维持荷载法：每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次。

试桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次（从分级荷载施加后30min开始，按1.5h连续三次每30min的沉降测值计算）。当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，在施加下一级荷载。卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min以后每隔30min测读一次。

（2）多循环加、卸载法：每级荷载下的桩顶沉降达到相对稳定后，再卸载到零；然后进行下一循环，直到满足试验加载终止条件。

（3）快速维持荷载法：每级荷载维持一小时后，再施加下一级荷载，直到满足试验加载终止条件，然后分级卸载到零。

3、试验过程中应注意记录现场天气变化情况。2对试验过程中出现的各种意外或异常情况，应及时向试验负责人反映，并同建设单位和设计人员及时协商处理。2

试验资料的整理1、单桩竖向静载试验概况：整理成表格形式，并应对成桩和试验过程出现的异常现象作补充说明。

2、单桩竖向静载试验记录表。

3、单桩竖向静载试验荷载—沉降汇总表。

4、绘制有关试验成果曲线：为确定单桩的极限荷载，一般绘制Q—S(按整个图形比例横∶竖=2∶3，取Q、S的座标比例)，S—lgt曲线，以及其它辅助分析所需曲线。

5、当进行桩身应力、应变和桩底反力测定时，应整理出有关数据的记录表和绘制桩身轴力分布、摩阻力分布，桩底反力—荷载关系等曲线。

6、确定单桩轴向极限荷载：划分桩侧总极限摩阻力和总极限羰承力，并由此求出桩侧平均限摩阻力（当进行分层测试时，应求出各层土的极限摩阻力）和极限端承力。

7、单桩极限承载力的确定：

（1）根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力：对于陡降型Q—S曲线取Q—S曲线发生明显陡降的起始点；

（2）根据沉降量确定极限承载力：对于缓变型Q—S曲线一般可取S=40~60mm对应的荷载，对于大直径桩可取S=0.03~0.06D（I）为桩羰直径，大桩径取低值，小桩径取高值）所对应的荷载值；对于细长桩（d>80）可取S=60~80mm对应的荷载；

（3）根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力：取S—lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。3