竖向单桩静载实验对确定单桩承载力的重要性

卿浩

摘要：竖向单桩静载试验是基于重平台，在桩顶上逐渐加载，然后通过观测每级沉降量来确定竖向单桩承载力的操作方法。该种实验方法全面考虑了桩基与土层之间的相互作用，同时也是确定竖向单桩承载力最直观、可靠的手段。本文就竖向单桩静载实验对确定单桩承载力的重要性进行分析，并在此基础上对汀兰华府11#栋工程的预应力管桩采用单桩竖向抗压静载试验法进行了质量检测问题进行探讨。

关键词：竖向单桩静载实验；单桩承载力；重要性；研究

近年来，随着社会经济的快速发展和建筑行业的不断进步，无论是房建工程，还是公路、桥梁、码头以及海上作业平台，桩基础的应用不不可避免的；然而，桩基的制作成本一般都比较高，可占整个建筑工程项目总投资的1/4左右，因此选择合适的实验方法确定单桩的承载力至关重要。

1、竖向单桩静载实验对确定单桩承载力的重要性

在建筑工程项目桩基设计过程中，单桩竖向承载力大小的确定非常重要，在很大程度上关系着整个建筑物的施工质量和安全可靠性。实践中，设计人员通常基于地质勘察报告中的桩侧极限摩阻力标准值、桩端极限端阻力标准值考虑，严格按照公式对单桩竖向承载力进行计算，这是经验取值的一种常见形式。虽然通常情况下采取上述方法所的的数值比单桩静载荷试验值要小一些，但是依然可以满足设计要求，只是可能会导致桩基设计不合理、不经济；同时，如果上述计算值超过了试验值，则桩基工程施工建设过程中，不仅仅是简单的不经济问题，而可能会引发安全事故。由此可见，采用竖向单桩静载试验方法，确定单桩承载力至关重要。

比如，某小高层住宅楼施工建设过程中，其主体结构为短肢剪力墙，层高大约2.9米左右，地下室基础为桩基础结构，桩采用的是预应力PTC管桩，其界面直径在500毫米左右，桩长大约为29米，混凝土强度C80，其中竖向单桩的承载力为1700KN，极限承载力为2720KN；持力层桩端进入大约2.5米左右。该建筑工程中布设了6组试桩，因施工时间非常的紧迫，没有对桩承载力进行荷载试验，直接进行了沉桩施工操作，待压桩操作完毕后，在现场查看压桩情况时发现12根桩在未达标时，压力突然从1200KN骤降至850KN。针对这一现象，对异常情况桩实施小应变动测试验操作，发现其中7根桩顶下大约15米左右桩身混凝土存在着破损病害。为保证桩基质量，对其进行试验检测，最终确定正常状态下竖向单桩的承载力超过了试验值，虽然满足设计要求；如果出现了异常情况，竖向单桩的极限承载力就难以满足设计要求，容易出现上述不良现象。

事后分析，由于各种因素的存在，尤其是没有充分重视施工前的实验，导致严重的后果。具体而言，主要表现在两个方面：第一，因各种市场因素的影响，设计院有时会受限于建设单位的要求，在设计桩基础时片面追求节约、缩短施工工期，或者减少竖向单桩的试桩数量，没有对竖向单桩进行载荷试验。在这样的情况下，设计人员难以正确获取能够有效反映施工现场情况的信息数据，因此桩基础承载力不足现象屡见不鲜。上述案例说明，如果只是根据地质勘察报告提供的数据进行设计，而不进行严格的竖向单桩静载荷试验，则很容易因桩基不达标而导致质量和安全事故，同时也体现了竖向单桩静载实验对确定单桩承载力的重要性。

2、竖向单桩静载实验

本文所研究的建筑工程，即拟建的汀兰华府11#栋 工程的预应力管桩采用单桩竖向抗压静载试验法进行了质量检测，实际试验6根（总桩数229根）。该场地基础工程由湖南园艺建筑有限公司负责施工，根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003的要求，本次对6根单桩采用静载试验验证单桩竖向承载力特征值是否满足设计要求。

（1）试验方法

本次试验按《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003有关规定进行。该工程基桩设计承载力特征值分别为1000kN和2000kN。根据设计要求，我公司试验最大荷载分别为2000kN和4000kN。本次试验采用快速维持荷载法，共试验6根工程桩。

（2）荷载分级与加卸荷顺序

试桩每级荷载增量按最大试验荷载的十分之一确定，加荷前进行预压，卸荷量每级为加荷量的两倍，共分5级卸荷。加卸荷顺序：0→400→600→800→1000→1200→1400→1600→1800→2000→1600→1200→800→400→0（KN）；0→800→1200→1600→2000→2400→2800→3200→3600→4000→3200→2400→1600→800→0（KN）

（3）测读采样时间

①加载：每次加载后测读采样时间为：0、5、15、30、45、60min，以后每隔30min测读采样一次，直至桩顶沉降量达到相对稳定标准，进行下一级加载。②卸载：每级卸载后测读30min，按0、15、30min进行采样，即可卸下一级荷载。荷载卸至零时的测读采样时间为：0、15、30、60、120min。

（4）加荷稳定标准

在每级荷载作用下，试桩的沉降量在每小时内不超过0.1mm，并连续出现两次（由1.5小时内连续三次观测值计算），认为已达到相对稳定，以此值作为加荷稳定标准。

（5）终止加荷条件

当出现下列情况之一时，即可终止加荷：

① 试桩荷载达到要求最大试验荷载；② 试桩在某级荷载作用下的沉降量大于前一级荷载下沉量的5倍；③ 桩身材料达到极限强度，桩顶出现明显破损现象；④ 试桩在某级荷载下的沉降量大于前一级荷载沉降量的2倍，且经24h尚未稳定；

（6）静荷载试验

（静载荷试验装置示意图）

（7）单桩竖向极限承载力确定

① 按照荷载变化的特征确定：对于陡降型Q-S曲线，单桩竖向抗压极限承载力取其发生明显陡降的起始点所对应的荷载值；

② 根据沉降随时间变化的特征确定：在前面若干级荷载作用下，S- lgt曲线呈直线状态，随着荷载的增加，S-lgt曲线变为双折线甚至三折线，尾部斜率呈增大趋势，单桩竖向抗压极限承载力取S-lgt曲线尾部出现明显向下的弯曲的前一级荷载值；

③ 如果在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到稳定标准，在这种情况下单桩竖向抗压极限承载力取前一级荷载值；

④ 如果已达加载反力装置或设计要求的最大加载量，或锚桩上拔量已达到允许值而终止加载时桩的总沉降量不大，桩的竖向抗压极限承载力取为不小于实际最大试验荷载值；

⑤ 对于缓变型Q-S曲线可根据沉降量确定，宜取S=40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于800mm的桩，可取S=0.05D对应的荷载值。

（8）试验结果分析

本次单桩竖向抗压静载试验共检测6根桩：加桩5#、6#、10#工程桩：试验加载到2000kN时，总沉降量分别为15.45mm、14.80mm、15.01mm沉降量不大，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。37#、76#、173#工程桩：试验加载到4000kN时，总沉降量分别为16.84mm、15.90mm、14.70mm沉降量不大，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，加桩5#、6#、10#工程桩的单桩竖向抗压极限承载力均不小于2000kN，满足设计要求；37#、76#、173#工程桩的单桩竖向抗压极限承载力均不小于4000kN，满足设计要求。本次试验试桩桩号及最大试验载荷由甲方、监理指定。进行试验的6根桩，加桩5#、6#、10#三桩的单桩竖向抗压承载力特征值为1000kN，均满足设计要求；37#、76#、173#三桩的单桩竖向抗压承载力特征值为2000kN，均满足设计要求。

3结语

总而言之，竖向单桩静载实验对确定单桩承载力起到了非常重要的作用，因此在桩基础施工前需进行严格的静载实验，只有这样才能确保桩承载力满足设计要求，才能确保工程施工质量。

参考文献：

[1]陈凡，徐天平等.基桩质量检测技[M]北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]中国建筑科学研究院.JGJ106—2003，建筑基桩检测技术规范[S].北京：中国标准出版社，2003.

[3] TB 10218）2008，铁路基桩检测技术规程[S].endprint