浅析桩基静载荷试验应变测量及应用

摘 要：基桩静载荷试验需要时时根据工程和现场的要求来进行调整、选择。要求我们具有扎实的基础和良好的专业知识，来应对各种挑战。

关键词：桩基静载荷试验；应变测量；应用

中图分类号：U443.15 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2013）-12-0231-02

1.前言

检测桩基承载力的方法中静载荷试验是最为可靠的。需要庞大、笨重的反力设备或者要用堆积重物方法的传统静载荷试验由于费时、费力、跟加费钱，严重的提高了静载荷试验的成本。随着科学技术的发展，到二十世纪八十年代，国外学者发明了一种桩基承载力检测方法那就是利用桩身本身的侧摩擦阻力作为静载荷试验的反力试桩法，它将载荷箱放在了桩身或者是桩基的底部。这种方法反力系统简单，操作方便，而且此法节省时间，系统加载量小，对操作布置需要的场地也很小，现在大吨位的装机承载能力广泛的用在了在工程实际中。随着我国经济的快速发展，静载荷桩基实验在国内得到了很好地发展，新的桩型在工程施工中不断地出现，桩基检测的手段也不断的更新换代，这也更好的检验了工程质量。现在最直接、最可靠地方法就是现场进行的静载荷实验以检测其抗压等能力。对一些新型桩型必须要检验其单桩承载能力这就要进行现场静载荷试验。

2.静载荷应变测量

2.1应变测量的原理

在基桩测试中运用不多但是技术成熟的就是应用电阻应变计测量。钢筋和混凝土构成的基桩复合截面弹性模量可以根据钢筋和混凝土弹性模量来求得。基桩的侧摩阻力可以由实测得出的截面应变来计算求得截面内力来求得。在工程实际中，应变传感器埋放的基桩截面是竖向排列的，这样就可以测得每一个截面的应变并计算求得各个截面的内力，这样就可以得到基桩荷载和基桩侧摩擦阻力的分布状况。这就是静载荷应变量测量的原理。

2.2理论分析

首先，我们要将基桩截面视作是由钢筋和混凝土做成的复合截面，运用材料力学的知识采用复合截面的理论计算复合截面的复合截面的弹性模量E。而截面的压力则可以测量并且求得复合截面的应变来求取，应为复合截面上钢筋、混凝土所受力就是截面上所受的载荷。而两截面的所受压力只差则是这段桩身的侧摩擦阻力。要測取某截面载荷传递分布状况，则需要我们在这个截面到桩顶这段桩身之间由高到低或由低到高的分层埋置多组应变计[1]。某一载荷作用下的基桩某截面下桩的沉降值量就是基桩桩顶实测的下沉量减去桩身压缩的值量。由此可以计算得到对应载荷的某一截面下沉量。

2.3应变测量的误差分析

在桩基静载荷实验应变测量中，与其它的应力应变测量方法相比，运用电阻应变计和电阻应变仪组成的应力应变测试实验具有测量精度高、测量灵敏度高等优点，但是相对的也就存在着有时候测量误差会很大的问题。因为测量过程中有着各种各样的因素影响着测量精度，比如，常见的测量精度有应变计误差、粘结剂误差、应变仪和连接导线误差等等。

在基桩静载荷应力应变实验中，影响实验测量效果的最主要因素是应变计的横推效应。粘结剂误差主要是因为使用粘结剂的粘结厚度布置不均匀或者太厚而是应变计蠕变增大，机械之后增加，因此为避免粘结剂引起的误差应该尽量使粘结剂厚度变薄，粘结方向尽力控制。在测量中，桥臂电阻不受全桥测量电路以及导线电阻的影响，因此对于这两项我们完全不必进行修正。额瑞昱板桥电路，我们则需要进行修正[4]，其修正值为￡=霉，（1+2r/R）。而应变计的误差我们则可以使用多次测量去测量平均数的方法减小因为人为操作不当应变计仪器而引起的测量偶然误差。

3.1堆载法与静载荷测试方法

堆载法。堆载反力装置是用钢梁在桩顶设置一个承重的平台，并在平台上堆起重物，而平台上的重物则依靠放置在装订的起重千斤顶将其顶起，因此可以将力的作用反而施加在装身上。型钢或者根据需要而自行加工的箱梁都可作为反力装置的主梁，而且承重平台的形状也可以根据工程需要而定制，例如方形、圆形或矩形等。平常常见的沙袋、钢锭、土袋、水箱等均可以做堆载法中的堆载。

锚桩法：在工程实际应用中根据反力锚的不同我们将锚桩反力装置分为两种，一种就是我们平常所说的锚桩反力量装置，它提供反力是通过将反力架和连接在锚桩；另一种锚桩，力装置是锚杆反力装。它提供反力是依靠已经钻入地下的数个螺旋。把分布在基桩四周的对称的几根用锚筋和反力装置相连的锚杆[2]，接着反力架被桩顶的千斤顶顶起，锚桩为其提供反力，锚杆的数量、反力架强度和与其所连接的锚杆共同决定了反力大小。工程现场的条件与承载吨数一般不会影响到锚杆反力装置。通常工程桩兼用作锚杆是减少工程成本的有效手段，因此在现场条件可以的情况下应尽量应用工程桩以减小工程施工成本。在静载荷实验中我们需要注意的是，试验药观测锚杆的上拔量，因此要十分注意，避免出现因操作不当而引起的拔干断杆事故。

在一些相对小型的工程或者场地比较有限的工程中，小吨位基桩与复合地基桩这两种方法就显示出了他们的优越性，小巧方便，工程上很有便捷性和操作性。因为地锚所受到的螺旋钻的受力方向不同，我们据此将其分为斜拉式与竖直式，斜拉式又称为伞式。在受力方向上，螺旋钻受到土的竖向阻力和水平阻力两种力的是斜拉式，只受到土竖向阻力的是竖直式。螺旋叶片的大小与地层土质两者共同决定了地锚反力的大小。在复合地基试验中，有很多实验单位会使用地锚，因此我们一定要注意在使用过程中复合地基会被地锚扰动，因而影响实验的可靠性的问题。

另外在现在越来越重视减少成产成本，充分合理应用现有材料的管理条件下，我们会对反力装置进行改进。比如，锚桩和堆重平台的联合布置，充分利用建筑物、地貌地形等替代反力装置降低工程成本[3]。

3.2堆载法与锚桩法的优缺点

堆载法。堆载法的优点有很多，比如它广泛使用的堆载反力梁装置，搭建简单方便的承重平台，载荷试验可适用范围宽，适用性强，基桩钢筋配比可以相对较少，降低了实验成本，可以随机的对工程桩进行抽样检测，增加了工程检测的可靠性，其反力装置的重要组成部分千斤顶，可以实现较均匀缓慢地将力反到基桩上，对于减少电动油泵的因加载反力不均而引起的过冲现象，有利于控制载荷量大小。它的缺点是在实验之前，地面会受到对重物通过支撑墩传导到其上的力，从而导致基桩周围的土受到一定的影响。有研究称，当在和过大超过两千千牛时，地面被影响的深度可能会有四十五米之多。当静载荷基桩实验的吨位较大时，若堆重物是沙袋等安装时间会比较长，会带来一定的安全隐患，因此需要处理，防止倒塌等事故的发生。

锚桩法。锚桩法的优点是反力装置安装快速方便，降低了实验成本，特别是大吨位实验。缺点是反力装置安装过程中，不易控制载荷的对中，在开始时易产生过冲现象。工程桩锚杆会对自身产生影响，若不用则成本大增，切适应性较差，对大载荷基桩的检测不能做到随机抽样。

在现场实践中，两种方法都有要注意的问题，例如堆载法的“两个中心一致”锚桩法的“对称性”问题等。

参考文献：

[1]陈辉.浅析超高层建筑桩基的设计与施工要点[J].中国非金属矿工业导刊.2008（04）：27-28

[2]张京.桩基大型静载荷试验——岩土测试技术开发实例[J].内蒙古石油化工.2000（01）：56-58

[3]贺为民，李松岭，孙铭心.高承载力单桩静载试验分析[J].西部探矿工程.2001（06）：71-73

[4]李吉林，张旭虎.大唐国际东营一期49.5MW风电场工程桩基施工及其原体试验[J].探矿工程（岩土钻掘工程）.2010（09）：89-91

作者简介：冯汇川，1962年出生，男，河北南宫人，1983年毕业于西安长安大学水文地质与工程地质专业，工程师。