建筑工程中桩基承载能力测试方法

郑良章

【摘  要】本文结合实际工程案例和在平时的桩基静载试验中遇到的一些问题进行论述，由于堆载法及快速法一般都是由设计与业主快定，试验前要改变是有一定难度的，只能在试验过程中采取有利的措施加以控制。

【关键词】桩基工程;静载试验;承载力

桩基作为基础的一种重要型式，正得到越来越广泛的应用，因此对基桩检测的要求也越来越严格。基桩静载荷试验方法是检测基桩承载力最为可靠，也是最为成熟的方法，桩基静载试验技术是随着桩基础在建筑设计中的使用越来越广泛而发展起来的。但在静载试验中仍存在不少问题。

1桩基静载试验方法

静载试验常用的加载装置主要有以下几种：锚桩横梁反力装置;压重平台反力装置;锚桩压重联合反力装置;利用静压桩机自身的重量装置等。这些常用的试验装置可能存在下列问题：由于锚桩的上拔和压桩的下沉、压重平台的下沉或者上述联合作用的结果，导致土中应力重分布，造成试验场地表面的沉降差异，从而影响Q～S曲线的精确性;在埋有测试元件的基础底板或桩基础中，由于测试技术的不确定性造成测试技术的误差;在长期观测中，由于测试元件、测试方案及测试方法的误差造成无法对既有基础工程的工作状态做出正确的判断，从而影响设计上对桩基、基础与上部结构共同工作性能的正确理解。

2现场单桩静载试验和测试技术

单桩的荷载传递机理，是一个急待摸清的和解决的问题。目前这技术是利用现场单桩静载试验或试验室内模型试验进行理论和经验的总结、探讨，其中埋设有测试元件的现场单桩荷载试验就显得更为重要。这样的基桩原型测试工作技术复杂，费用昂贵，再加上地质条件，施工因素等，若考虑不周，操作不细，常会造成花了很大代价而仍得不到有意义的数据。

2.1测试的目的

基桩原型测试的目的主要是掌握和了解试桩在现有地质条件下的桩顶荷载传递方式和规律，检验所用计算承载力设计方法的正确性，并提出改进和设计、计算方法。

（1）检验在桩顶荷载作用下的基桩不同受力阶段中，桩端阻力和桩侧阻力在各土层中之间的传力比例点如何，是否象设计中所假设的那样;

（2）当多种因素存在，使单桩试验必须在地表面上进行，而实际工程桩顶标高又低于地面很多时，须较为准确地划分出多余的那部分桩所承担的荷载。因此，必须在桩身内部或土体中布置测点埋设测试元件，进行有效的数据测试。

2.2测试方案的制定

（1）施工前期的准备工作

它包括设计资料、地质资料及施工资料（成桩工艺对桩身应力，桩端阻力测试和可行性及实际施工记录），了解现有测试仪器、仪表的性能，使用方法和要求，了解以往桩身应力、桩端阻力测试的方法和经验教训，制作必要的试件并做一些相应的辅助试验，制定一份详细的技术安全、人员组织和试验进度计划等等内容，这一步骤实际上是测试的计划和准备工作。

（2）确定桩基静载试验加载方案

基于桩在实际工程应用中的受力情况，在静载试验的加载方法中，作用于桩身的荷载多以集中力形式出现：或是竖向上拔、下压的集中力，或是水平推、拉的横向力等。荷载的施加以千斤顶作为施力源，或配以传力杆、钢筋及钢丝绳等一起施加荷载。一般说来，埋设有桩身应力和桩端阻力测试元件的桩基静载试验，其试验的终止条件是桩达到破坏状态，或是当荷载加至加载设备的最大承载能力值，这后一种情况是对桩的承载力预估计不足时才出现的情况（观测桩基在结构物运行条件下的受力情况除外）。

3桩基静载试验加载方案

3.1试验反力的提供方式

常用的樁基静载试验的反力提供方式有：竖向下压静载试验;竖向上拔静载试验;水平推力试验。无论是哪种提供反力的方式，都要利用地基上的变形和承载力，这就要考虑它们对试桩桩身应力和桩端阻力的发挥的影响，尤其是堆载法中堆重平台的支座荷载对试桩的影响必须予以认真考虑。当受客观条件的限制，支座对地基土的下压作用常使桩周地基土下沉，产生对桩的下拉力（或称负摩阻力），将对下压桩的初期受力产生不利影响，对上拔桩的中后期受力产生的附加阻力，这时测得的桩身应力将出现一些异常的变化。锚桩反力梁法中，当桩长较大或桩间距较近时，也会发生上述情况。

3.2测力装置的选择

常用的测力装置为油压表和测力传感器两种。一般说来，油压表的测量精度不如测力传感器好，故常使施加的荷载值与标称值之间产生误差，给侧摩阻力和端承力的测试带来误差。而测力传感器尤其是电阻应变式测力传感器易受大气温差及光线直射的影响，需在试验时将导线埋入土中或遮阳甚至围护试桩现场进而造成一个小的相对恒温空间来加以解决。当采用多个千斤顶并联施加荷载时，有条件的话可在每个千斤顶上放置一个测力传感器，以测试综合荷载，因为各个千斤顶的实际出力值往往是不同的。油压表宜安装在千斤顶上，或自千斤顶处引出油管将油压表与其它测试仪器及高压油泵放在一起，以利于观测和施加荷载，这时应注意油压表示值相对于千斤顶有应力滞后问题。

3.3完善加卸载的方法

这实际上是制定一个完善加卸载方法时要特别注意的三个要点中的两个：仿真性和可操作性。由于桩的荷载传递是与地基土密切相关的，而土是一种特殊的弹塑性材料，不同的加载速度或加卸载方式都会直接影响到承载力的发挥。因此，桩基试验的加卸载方式必须与桩的实际受力情况相近似，否则测出的承载力和工作性状将于实际产生较大差距。

3.4加卸载顺序的制定

加卸载次序是指在试验进行期间荷载与时间的关系。实践证明，基桩的承载能力变形性质与所受荷载的作用时间有关。因此，必须正确的选择加载顺序，才能正确地了解基桩承载能力和变形性质，才能够把不同的试验或一个试验中各级荷载作用下的结果相互加以比较。

4工程概况

本次实验主要是对广东某一栋4层高框架结构建筑工程进行单桩竖向抗压静载试验，本冻建筑物的面积为3950m2，试验目的是检测桩的竖向抗压承载力是否满足设计要求。主要技术是采用钻孔灌注桩基础。

4.1检测标准、仪器设备和方法

本次试验采用压重平台反力装置。堆载6500KN，试验时用2只5000KN油压千斤顶分级加载。检测桩位置见检测桩位平面图。

（1）试验加载：采用快速维持荷载法，共分10级，每级加载为要求最大试验荷载的1/10，第一级按2倍分级荷载加载。

（2）桩的沉降观测：在桩顶四角装设四个位移传感器，按规定时间测定沉降量，测量精度为0.01mm。

（3）每级荷载施加后维持1h，按第5、15、30min测读桩顶沉降量，以后每隔15min测读一次。

（4）桩顶沉降相对收敛标准：加载时每级荷载维持时间不少于一小时，最后15min时间间隔的桩顶沉降增量小于相邻15min时间间隔的桩顶沉降增量，当桩顶沉降速率达到相对收敛标准时，再施加下一级荷载。

（5）卸载时，每次卸两级，每级荷载维持15min，按第5、15min测读桩顶沉降量后，即卸下一级荷载。卸载至零后，续继测读桩顶残余沉降量，维持时间为2h。

4.2成桩情况

根据委托单位提供的设计及施工资料，各检测桩单桩承载力特征值和有关成桩参数见下表1。

4.3检测结果

⑴20#桩：试验加载到3400kN时，总沉降量为6.06mm，沉降量小于规范允许值（40mm），而且Q～S曲线平缓，无明显陡降段，s～lgt曲线呈平缓规则排列。综合分析，该桩极限承载力不少于3400KN，承载力特征值1700KN，承载力特征值对应的沉降量为1.44㎜。

⑵38#樁：试验加载到5400kN时，总沉降量为11.01mm，沉降量小于规范允许值（50mm），而且Q～S曲线平缓，无明显陡降段，s～lgt曲线呈平缓规则排列。综合分析，该桩极限承载力不少于5400KN，承载力特征值2700KN，承载力特征值对应的沉降量为2.98㎜。

4.4检测结论

根据委托单位与有关单位研究协商，确定本次检测2根工程桩，在各方面的积极配合与大力支持下，试验圆满完成。20#桩极限承载力不少于3400KN，承载力特征值1700KN，达到设计要求;38#桩极限承载力不少于5400KN，承载力特征值2700KN，达到设计要求。

5结束语

桩基是隐蔽性工程项目，桩基承载力检测尤为重要，静载试验能够真实的检测桩基承载力。总之，只要检测过程中不断总结经验、认真对待，是可以消除和减少试验中所遇问题的，通过桩基静载试验从而合理评价桩土体系承载力与沉降量的关系。

（身份证号码：440582198709090913）