采用静力载荷测试仪测定单桩承载力

(沈阳工学院，沈阳 110122)

1 概 述

静载试验是模拟建筑荷载条件确定试验对象承载力的原位测试方法。将荷载分级施加到试验对象上，同时观测分级荷载作用下的沉降量，最后绘制荷载与沉降等关系曲线，依据规范确定承载力特征值。

某工程库房地基采用挤密碎石桩复合地基。挤密碎石桩设计参数：正三角形布桩，间距1.4m、桩径1000mm、桩长11.0m，处理后单桩竖向承载力不低于750kN。为校核桩的承载力能否满足设计要求，根据工程实际情况及相关标准规范要求，特采用静力载荷测试仪对其中的1根桩进行检测试验。

此次检测仪器设备包括：1台3200kN千斤顶、1套静力载荷测试仪、百分表、压力表等。

检测条件：桩龄期超过28d。

2 检测原理和方法

静载试验采用慢速维持荷载法，即逐级施加荷载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载。试验加荷、测读荷载及沉降均由仪器自动完成。

2.1 试验设备

a.反力系统：采用压重平台反力装置，砂袋配重。

b.加荷系统：单桩竖向抗压静载试验使用与桩径等面积(φ=1.0m)的圆形钢质载荷板，试验载体为单桩。荷载量及沉降量通过压力表和对角对称安装的百分表读数记录；采用1台3200kN千斤顶加荷，由连于千斤顶的压力表测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载值,最大加载1500kN。

c.观测系统：由安装在载荷板两侧的大行程百分表量测沉降值。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。

2.2 试验方法

试验采用慢速维持荷载法。按一定要求将荷载分级加到试验桩上，每级荷载维持不变直到桩顶下沉量增量达到规定的相对稳定标准，方可加下一级荷载。当达到规定的终止试验条件时，停止加荷。

a.荷载分级：此次加载每级荷载值为150kN，共分10级，总计加载1500kN，第一级按分级荷载的两倍加载。

b.测读桩沉降量的间隔时间:每级加载后第 10、10、10、15、15(min)时各测读一次，以后每隔30min测读一次。

c.相对稳定标准；每1h的沉降增量不超过0.1mm，并连续出现两次(由1.5h内连续3次观测值计算)，则认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。

d.终止加载条件:当出现下列情况之一，即可终止加载：

ⓐ当荷载～沉降(Q～S)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量超过4Omm；ⓑ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两倍，且经24h尚未达到相对稳定。

3 检测结果与分析

3.1 单桩静力载荷试验检测结果的评价标准

3.1.1 确定单桩极限荷载

a.根据沉降随荷载的变化特征确定:

ⓐ 取Q～s曲线(采用Q轴与s轴成1∶1的比例绘制)发生明显陡降的起始点(第二拐点)所对应的荷载为极限荷载。

ⓑ 取S～lgQ曲线出现陡降直线段的起始点所对应的荷载为极限荷载。

ⓒ 取S～lgQ曲线第二段直线与第三段直线的交点所对应的荷载为极限荷载。

ⓓ 当Q～s曲线(采用Q轴与s轴成1∶1的比例绘制)为缓变形时，取桩顶总沉降量为40mm时所对应的前一极荷载为该点的极限荷载。

b. 根据沉降随时间的变化特征确定:

取s～lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载为极限荷载。

c. 当有多根试桩资料，且满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值为单桩竖向极限承载力。极差超过平均值的30%时，宜增加试桩数量并分析离差过大的原因。

试验桩的沉降量检测试验结果见表1。

表1桩的沉降量检测试验记录

序号荷载/kN历 时/min沉 降/mm本级累计本级累计00000.000.00130090901.211.2124501202101.192.4036001203301.183.5847501504801.304.8859001506301.276.15610501808101.417.56712001809901.859.418135021012001.7111.129150021014102.0513.17101200601470-0.3112.8611900601530-0.2812.5812600601660-0.7911.7913300601720-0.9610.831401801900-1.419.42最大沉降量:13.17mm最大回弹量:3.75mm回弹率:28.47%

试验桩的荷载与沉降量关系曲线见图1，时间与沉降量关系曲线见图2，沉降量与荷载对数关系曲线见图3。

图1 荷载与沉降量关系曲线

图2 时间与沉降量关系曲线

图3 沉降量与荷载对数关系曲线

3.1.2 单桩竖向承载力特征值的确定

单桩竖向极限承载力取单桩竖向极限承载力统计值的1/2。

试验桩单桩承载力特征值见表2。

表2桩的承载力特征值

序号试验桩号750kN对应沉降值Sv/mm承载力特征值Ra/kN质量评价1T24.88≥750满足设计要求

3.2 单桩复合地基静力载荷试验结果

通过对各试验点Q～s、s～lgt以及相关曲线综合分析，单桩竖向荷载试验总沉降量为13.17mm，Q～s曲线呈渐进的圆滑型曲线，因此取最大加荷值(1500kN)的一半(750 kN)作为T2号桩单桩承载力特征值。

4 检测结论

根据静力载荷试验结果分析，试验桩的承载力特征值不低于750kN，单桩承载力特征值满足设计要求。单桩竖向抗压试验主要用于确定单桩竖向抗压极限承载力，验证单桩承载力特征值是否满足设计要求，且操作规范、科学合理，有很强的可操作性，经济可行。在工程实践中，有很大的现实意义。