ASTM规范下的单桩竖向抗压试验操作应用

孙涛+何亮

摘 要：单桩竖向静载荷试验是基桩检测中非常重要一项内容。通过试验可以直接得到基桩承载力数据。国际上应用比较广泛的为ASTM D1143即基桩静态轴向抗压载荷标准测试方法。

关键词：ASTMD1143；基桩；静态轴向抗压；测试方法

基桩试验作为复核基桩质量的一顶重要内容，在任何一项基桩工程中都不可或缺。在国际项目中，欧美国家作为设计主体，很多时候都采用ASTM体系作为标准体系。本文主要介绍ASTMD1143。

1 规范简介

1.1 试验设备

单桩竖向抗压试验从反力系统的选择上大体可以分为堆重法和锚固法。无论哪种方式其主要设备均需要采用载荷系统与测量系统。

载荷系统主要包括千斤顶、液压泵及液压表。推荐采用自动加荷系统控制载荷实施，当没有压力传感器时，要对千斤顶、液压泵及液压表作为整体进行校核。这里包含一个特殊情况就是其整体无法校核时，可以对液压表进行单独校核，只需要再验算千斤顶活塞面积即可。载荷系统的精度为所加载荷的5%，当系统加载能力不够或精度不够时可加入辅助系统，其精度需达到所加载荷的2%。规范还是建议采用加载能力能满足试验要求的单个千斤顶进行试验，当使用多千斤顶，应保证所使用千斤顶规格相同，并处于同一加载系统中。对于载荷大小的测读，规范建议采用双重系统，除使用液压表外，还应使用其他相应的计量器和测压元件备用。备用系统有两个作用，第一，当一个系统失效时，可以起用备用系统以完成试验；第二，在试验过程中两系统读数可以相互校验。

测量系统主要由位移传感器（或百分表）和基准梁构成。对于位移的测读装置，其精度要求为0.01英寸即0.25毫米，表杆底部需安装在光滑面上。测量系统同载荷系统一样，尽量采用双系统。其备分系统的选择较多，可用标尺测量、光学测量以及其他测量系统。规范建议采用四个位移传感器互成九十度安装，这样可以认为是校正由于偏心荷载引起的桩帽水平或旋转移动。基准梁应被预埋在地面上的、牢固的支撑物进行独立地支撑，与试验桩的净距离不应少于8英尺（2.5米），并且在实际可行的情况下，距离锚桩或重物支座的距离不应少于8英尺。基准梁的钢度应满足试验要求，以防止其因自身变化影响测试数据。

1.2 试验程序

加载及卸载：对于单桩竖向抗压静载荷试验，最大加载值应为基桩设计加载值的200%，分级荷载可采用设计载荷的25%。分级荷载的稳定速率不应超过0.01英寸（0.25毫米）/小时，维持荷载的时间不应超过2小时。达到最大加载值后，基桩一小时内的沉降不高于0.01英寸（0.25毫米），那么12小时后即可移除所有测试载荷。 否则保持总载荷直至24小时。超过要求的保留时间后，以总测试载荷 25% 的为分级荷载进行卸载，卸载时分级荷载的维持时间为1小时。如果试验过程中，基桩发生破坏，那么继续试验直到沉降等于桩径或对角线尺寸的15%。

读取时间：加载及卸载时，每一分级荷载实施前后，分别记录相应的时间、荷载值及桩顶位移。加载时，分别在第10、20、30分钟时记录读数，之后每隔20分钟记录一次读数。加载至最大加荷值之后， 分别在第20、40、60、80、100、120分钟时记录读数，在随后10小时内，每隔1小时记录一次读数，接下来的12小时内每隔2小时记录一次读数。如果基桩发生破坏，应在卸载之前立即读取读数。卸载时，每隔20分钟读取一次读数。当所有荷载卸载完成后12小时，读取最终读数。

2 操作简介与比较

2.1 准备工作

在试验前期，应对试验场地进行考察，并根据设计说明编写方案。设计说明与方案是实施试验的重要依据，所以方案内容要尽量包含此次试验的所有细节，大体包括以下几项：第一，试验概述，如试验类型、试验桩数量、试验桩位置、采用的规范等；第二，试验场地的地质条件概述，并绘制试验桩所在位置的地质剖面图等；第三，试验分类详述，如试验设备的安装方法图及设备变形计算，试验方法详述等；第四，安全措施。方案一旦批准，试验就要依据方案进行实施，如果在操作过程中发生某项变化，要及时进行变更。

2.2 试验设备及安装

ASTM D1143所采用的单位体系为英制单位，在国外很多测试公司会有一些自已生产的测试原件，如液压表，百分表等，这些测试原件大都与英制单位相匹配，并且能提供相应的校验证书，为了便于操作，可在试验工作前对测试公司提供的设备进行简单的计算校验。如果是国内的设备原件，要把相关手续备齐，进行报验，并进行简单换算。

基准梁的安装方法与国内稍有差异，其安装方式要求为一端固定，一端自由，主要是为了防止因为温度等因素引起基准梁自身形变，从而导致测试数据的偏差。自由端的做法一般是在基准梁下端安装光滑滚轴，当然也可以采用其他方法。

关于加载系统及测量系统，规范都要求采用双系统，但很多国家的测试水平或者要开展试验的场地并不具备采用双系统条件，此时要与设计单位或者业主说明情况，以防止提交结果时产生不必要的纠纷。设备的安装可参看图1。

图1 设备安装示意图

2.3 加载程序及读数方法

D1143中对于试验分为三个阶段，第一个为加载段，第二个为最大加载值段，第三个为卸载段。每段对于维荷时间内的记录方式都是不一样的。其对稳定速率的要求相对于国内基桩试验规范的要求来说是宽松的，国内一般来说稳定速率采用的为0.1mm/h，而且要求在维荷时间内至少出现二次，D1143的稳定速率仅要求为0.25mm/h，并且只要求在维荷时间内达到此速率即可。

3 工程实例

某项目工程桩，采用长螺旋钻孔灌注桩，桩长23米，桩直径0.5米，砼强度为C40，整桩配8φ20通长钢筋笼，设计安全工作荷载400kN，设计给出加载程序为二循环加载法，第一循环最大加载值为1125kN，第二循环最大加载值为1400kN，本次试验采用稳定速率：（1）当桩头沉降量 s<10 mm，稳定速率采用0.1mm/h；（2）当沉降量10mm≤s≤ 20mm，稳定速率采用（1% s）mm/h。对于沉降要求在1125kN时不超过6mm，在1400kN时不超过15mm，最终总沉降量（卸载后）不超过10mm。试验终止条件是总沉降量超过20mm即终止试验进行卸载。最终试验桩达到设计要求。试验T-Q-S曲线如图2，试验的Q-S曲线如图3。

图2 T-Q-S曲线

图3 Q-S曲线

4 归纳与总结

通过以上介绍，我们知道ASTM D1143作为一个操作程序，起到的是一个参考作用，并非是硬性规定，其核心思想是通过试验来验证设计者的设计思路。这里要强调的是在欧美公司主导的基础检测项目，一般业主都会提供一份完整的设计说明书，对于基桩的测试程序阐述的非常明确，一定要仔细阅读设计说明书，严格按照说明书来编写方案，这样才能准确的提供设计者需要的数据。在设计说明书中没有提及的方面，根据实际情况参考实施规范内容。也希望通过本文的介绍使业内同行对于国外检测项目的操作有一个大概的了解。

参考文献

[1] ASTM D1143 Standard Test Method for Piles Under Static Axial Compressive Load.

摘 要：单桩竖向静载荷试验是基桩检测中非常重要一项内容。通过试验可以直接得到基桩承载力数据。国际上应用比较广泛的为ASTM D1143即基桩静态轴向抗压载荷标准测试方法。

关键词：ASTMD1143；基桩；静态轴向抗压；测试方法

基桩试验作为复核基桩质量的一顶重要内容，在任何一项基桩工程中都不可或缺。在国际项目中，欧美国家作为设计主体，很多时候都采用ASTM体系作为标准体系。本文主要介绍ASTMD1143。

1 规范简介

1.1 试验设备

单桩竖向抗压试验从反力系统的选择上大体可以分为堆重法和锚固法。无论哪种方式其主要设备均需要采用载荷系统与测量系统。

载荷系统主要包括千斤顶、液压泵及液压表。推荐采用自动加荷系统控制载荷实施，当没有压力传感器时，要对千斤顶、液压泵及液压表作为整体进行校核。这里包含一个特殊情况就是其整体无法校核时，可以对液压表进行单独校核，只需要再验算千斤顶活塞面积即可。载荷系统的精度为所加载荷的5%，当系统加载能力不够或精度不够时可加入辅助系统，其精度需达到所加载荷的2%。规范还是建议采用加载能力能满足试验要求的单个千斤顶进行试验，当使用多千斤顶，应保证所使用千斤顶规格相同，并处于同一加载系统中。对于载荷大小的测读，规范建议采用双重系统，除使用液压表外，还应使用其他相应的计量器和测压元件备用。备用系统有两个作用，第一，当一个系统失效时，可以起用备用系统以完成试验；第二，在试验过程中两系统读数可以相互校验。

测量系统主要由位移传感器（或百分表）和基准梁构成。对于位移的测读装置，其精度要求为0.01英寸即0.25毫米，表杆底部需安装在光滑面上。测量系统同载荷系统一样，尽量采用双系统。其备分系统的选择较多，可用标尺测量、光学测量以及其他测量系统。规范建议采用四个位移传感器互成九十度安装，这样可以认为是校正由于偏心荷载引起的桩帽水平或旋转移动。基准梁应被预埋在地面上的、牢固的支撑物进行独立地支撑，与试验桩的净距离不应少于8英尺（2.5米），并且在实际可行的情况下，距离锚桩或重物支座的距离不应少于8英尺。基准梁的钢度应满足试验要求，以防止其因自身变化影响测试数据。

1.2 试验程序

加载及卸载：对于单桩竖向抗压静载荷试验，最大加载值应为基桩设计加载值的200%，分级荷载可采用设计载荷的25%。分级荷载的稳定速率不应超过0.01英寸（0.25毫米）/小时，维持荷载的时间不应超过2小时。达到最大加载值后，基桩一小时内的沉降不高于0.01英寸（0.25毫米），那么12小时后即可移除所有测试载荷。 否则保持总载荷直至24小时。超过要求的保留时间后，以总测试载荷 25% 的为分级荷载进行卸载，卸载时分级荷载的维持时间为1小时。如果试验过程中，基桩发生破坏，那么继续试验直到沉降等于桩径或对角线尺寸的15%。

读取时间：加载及卸载时，每一分级荷载实施前后，分别记录相应的时间、荷载值及桩顶位移。加载时，分别在第10、20、30分钟时记录读数，之后每隔20分钟记录一次读数。加载至最大加荷值之后， 分别在第20、40、60、80、100、120分钟时记录读数，在随后10小时内，每隔1小时记录一次读数，接下来的12小时内每隔2小时记录一次读数。如果基桩发生破坏，应在卸载之前立即读取读数。卸载时，每隔20分钟读取一次读数。当所有荷载卸载完成后12小时，读取最终读数。

2 操作简介与比较

2.1 准备工作

在试验前期，应对试验场地进行考察，并根据设计说明编写方案。设计说明与方案是实施试验的重要依据，所以方案内容要尽量包含此次试验的所有细节，大体包括以下几项：第一，试验概述，如试验类型、试验桩数量、试验桩位置、采用的规范等；第二，试验场地的地质条件概述，并绘制试验桩所在位置的地质剖面图等；第三，试验分类详述，如试验设备的安装方法图及设备变形计算，试验方法详述等；第四，安全措施。方案一旦批准，试验就要依据方案进行实施，如果在操作过程中发生某项变化，要及时进行变更。

2.2 试验设备及安装

ASTM D1143所采用的单位体系为英制单位，在国外很多测试公司会有一些自已生产的测试原件，如液压表，百分表等，这些测试原件大都与英制单位相匹配，并且能提供相应的校验证书，为了便于操作，可在试验工作前对测试公司提供的设备进行简单的计算校验。如果是国内的设备原件，要把相关手续备齐，进行报验，并进行简单换算。

基准梁的安装方法与国内稍有差异，其安装方式要求为一端固定，一端自由，主要是为了防止因为温度等因素引起基准梁自身形变，从而导致测试数据的偏差。自由端的做法一般是在基准梁下端安装光滑滚轴，当然也可以采用其他方法。

关于加载系统及测量系统，规范都要求采用双系统，但很多国家的测试水平或者要开展试验的场地并不具备采用双系统条件，此时要与设计单位或者业主说明情况，以防止提交结果时产生不必要的纠纷。设备的安装可参看图1。

图1 设备安装示意图

2.3 加载程序及读数方法

D1143中对于试验分为三个阶段，第一个为加载段，第二个为最大加载值段，第三个为卸载段。每段对于维荷时间内的记录方式都是不一样的。其对稳定速率的要求相对于国内基桩试验规范的要求来说是宽松的，国内一般来说稳定速率采用的为0.1mm/h，而且要求在维荷时间内至少出现二次，D1143的稳定速率仅要求为0.25mm/h，并且只要求在维荷时间内达到此速率即可。

3 工程实例

某项目工程桩，采用长螺旋钻孔灌注桩，桩长23米，桩直径0.5米，砼强度为C40，整桩配8φ20通长钢筋笼，设计安全工作荷载400kN，设计给出加载程序为二循环加载法，第一循环最大加载值为1125kN，第二循环最大加载值为1400kN，本次试验采用稳定速率：（1）当桩头沉降量 s<10 mm，稳定速率采用0.1mm/h；（2）当沉降量10mm≤s≤ 20mm，稳定速率采用（1% s）mm/h。对于沉降要求在1125kN时不超过6mm，在1400kN时不超过15mm，最终总沉降量（卸载后）不超过10mm。试验终止条件是总沉降量超过20mm即终止试验进行卸载。最终试验桩达到设计要求。试验T-Q-S曲线如图2，试验的Q-S曲线如图3。

图2 T-Q-S曲线

图3 Q-S曲线

4 归纳与总结

通过以上介绍，我们知道ASTM D1143作为一个操作程序，起到的是一个参考作用，并非是硬性规定，其核心思想是通过试验来验证设计者的设计思路。这里要强调的是在欧美公司主导的基础检测项目，一般业主都会提供一份完整的设计说明书，对于基桩的测试程序阐述的非常明确，一定要仔细阅读设计说明书，严格按照说明书来编写方案，这样才能准确的提供设计者需要的数据。在设计说明书中没有提及的方面，根据实际情况参考实施规范内容。也希望通过本文的介绍使业内同行对于国外检测项目的操作有一个大概的了解。

参考文献

[1] ASTM D1143 Standard Test Method for Piles Under Static Axial Compressive Load.

摘 要：单桩竖向静载荷试验是基桩检测中非常重要一项内容。通过试验可以直接得到基桩承载力数据。国际上应用比较广泛的为ASTM D1143即基桩静态轴向抗压载荷标准测试方法。

关键词：ASTMD1143；基桩；静态轴向抗压；测试方法

基桩试验作为复核基桩质量的一顶重要内容，在任何一项基桩工程中都不可或缺。在国际项目中，欧美国家作为设计主体，很多时候都采用ASTM体系作为标准体系。本文主要介绍ASTMD1143。

1 规范简介

1.1 试验设备

单桩竖向抗压试验从反力系统的选择上大体可以分为堆重法和锚固法。无论哪种方式其主要设备均需要采用载荷系统与测量系统。

载荷系统主要包括千斤顶、液压泵及液压表。推荐采用自动加荷系统控制载荷实施，当没有压力传感器时，要对千斤顶、液压泵及液压表作为整体进行校核。这里包含一个特殊情况就是其整体无法校核时，可以对液压表进行单独校核，只需要再验算千斤顶活塞面积即可。载荷系统的精度为所加载荷的5%，当系统加载能力不够或精度不够时可加入辅助系统，其精度需达到所加载荷的2%。规范还是建议采用加载能力能满足试验要求的单个千斤顶进行试验，当使用多千斤顶，应保证所使用千斤顶规格相同，并处于同一加载系统中。对于载荷大小的测读，规范建议采用双重系统，除使用液压表外，还应使用其他相应的计量器和测压元件备用。备用系统有两个作用，第一，当一个系统失效时，可以起用备用系统以完成试验；第二，在试验过程中两系统读数可以相互校验。

测量系统主要由位移传感器（或百分表）和基准梁构成。对于位移的测读装置，其精度要求为0.01英寸即0.25毫米，表杆底部需安装在光滑面上。测量系统同载荷系统一样，尽量采用双系统。其备分系统的选择较多，可用标尺测量、光学测量以及其他测量系统。规范建议采用四个位移传感器互成九十度安装，这样可以认为是校正由于偏心荷载引起的桩帽水平或旋转移动。基准梁应被预埋在地面上的、牢固的支撑物进行独立地支撑，与试验桩的净距离不应少于8英尺（2.5米），并且在实际可行的情况下，距离锚桩或重物支座的距离不应少于8英尺。基准梁的钢度应满足试验要求，以防止其因自身变化影响测试数据。

1.2 试验程序

加载及卸载：对于单桩竖向抗压静载荷试验，最大加载值应为基桩设计加载值的200%，分级荷载可采用设计载荷的25%。分级荷载的稳定速率不应超过0.01英寸（0.25毫米）/小时，维持荷载的时间不应超过2小时。达到最大加载值后，基桩一小时内的沉降不高于0.01英寸（0.25毫米），那么12小时后即可移除所有测试载荷。 否则保持总载荷直至24小时。超过要求的保留时间后，以总测试载荷 25% 的为分级荷载进行卸载，卸载时分级荷载的维持时间为1小时。如果试验过程中，基桩发生破坏，那么继续试验直到沉降等于桩径或对角线尺寸的15%。

读取时间：加载及卸载时，每一分级荷载实施前后，分别记录相应的时间、荷载值及桩顶位移。加载时，分别在第10、20、30分钟时记录读数，之后每隔20分钟记录一次读数。加载至最大加荷值之后， 分别在第20、40、60、80、100、120分钟时记录读数，在随后10小时内，每隔1小时记录一次读数，接下来的12小时内每隔2小时记录一次读数。如果基桩发生破坏，应在卸载之前立即读取读数。卸载时，每隔20分钟读取一次读数。当所有荷载卸载完成后12小时，读取最终读数。

2 操作简介与比较

2.1 准备工作

在试验前期，应对试验场地进行考察，并根据设计说明编写方案。设计说明与方案是实施试验的重要依据，所以方案内容要尽量包含此次试验的所有细节，大体包括以下几项：第一，试验概述，如试验类型、试验桩数量、试验桩位置、采用的规范等；第二，试验场地的地质条件概述，并绘制试验桩所在位置的地质剖面图等；第三，试验分类详述，如试验设备的安装方法图及设备变形计算，试验方法详述等；第四，安全措施。方案一旦批准，试验就要依据方案进行实施，如果在操作过程中发生某项变化，要及时进行变更。

2.2 试验设备及安装

ASTM D1143所采用的单位体系为英制单位，在国外很多测试公司会有一些自已生产的测试原件，如液压表，百分表等，这些测试原件大都与英制单位相匹配，并且能提供相应的校验证书，为了便于操作，可在试验工作前对测试公司提供的设备进行简单的计算校验。如果是国内的设备原件，要把相关手续备齐，进行报验，并进行简单换算。

基准梁的安装方法与国内稍有差异，其安装方式要求为一端固定，一端自由，主要是为了防止因为温度等因素引起基准梁自身形变，从而导致测试数据的偏差。自由端的做法一般是在基准梁下端安装光滑滚轴，当然也可以采用其他方法。

关于加载系统及测量系统，规范都要求采用双系统，但很多国家的测试水平或者要开展试验的场地并不具备采用双系统条件，此时要与设计单位或者业主说明情况，以防止提交结果时产生不必要的纠纷。设备的安装可参看图1。

图1 设备安装示意图

2.3 加载程序及读数方法

D1143中对于试验分为三个阶段，第一个为加载段，第二个为最大加载值段，第三个为卸载段。每段对于维荷时间内的记录方式都是不一样的。其对稳定速率的要求相对于国内基桩试验规范的要求来说是宽松的，国内一般来说稳定速率采用的为0.1mm/h，而且要求在维荷时间内至少出现二次，D1143的稳定速率仅要求为0.25mm/h，并且只要求在维荷时间内达到此速率即可。

3 工程实例

某项目工程桩，采用长螺旋钻孔灌注桩，桩长23米，桩直径0.5米，砼强度为C40，整桩配8φ20通长钢筋笼，设计安全工作荷载400kN，设计给出加载程序为二循环加载法，第一循环最大加载值为1125kN，第二循环最大加载值为1400kN，本次试验采用稳定速率：（1）当桩头沉降量 s<10 mm，稳定速率采用0.1mm/h；（2）当沉降量10mm≤s≤ 20mm，稳定速率采用（1% s）mm/h。对于沉降要求在1125kN时不超过6mm，在1400kN时不超过15mm，最终总沉降量（卸载后）不超过10mm。试验终止条件是总沉降量超过20mm即终止试验进行卸载。最终试验桩达到设计要求。试验T-Q-S曲线如图2，试验的Q-S曲线如图3。

图2 T-Q-S曲线

图3 Q-S曲线

4 归纳与总结

通过以上介绍，我们知道ASTM D1143作为一个操作程序，起到的是一个参考作用，并非是硬性规定，其核心思想是通过试验来验证设计者的设计思路。这里要强调的是在欧美公司主导的基础检测项目，一般业主都会提供一份完整的设计说明书，对于基桩的测试程序阐述的非常明确，一定要仔细阅读设计说明书，严格按照说明书来编写方案，这样才能准确的提供设计者需要的数据。在设计说明书中没有提及的方面，根据实际情况参考实施规范内容。也希望通过本文的介绍使业内同行对于国外检测项目的操作有一个大概的了解。

参考文献

[1] ASTM D1143 Standard Test Method for Piles Under Static Axial Compressive Load.