桩基竖向承载力的检测方法

杨豪彦

（中国建筑第七工程局有限公司，河南郑州 450000）

0 前言

在工程建设中，桩基础占据重要的位置，并且广泛被建筑建筑工程使用，不同建设项目下存在不同的建筑工程的建设环境，针对地质条件比较差的区域施工通常都会选用桩基础，并且桩基础可以满足某些对建筑要求高的施工项目，其建筑的稳定性达到一定的标准条件。桩端发挥一定的支撑力，因此需要具备一定的竖向抗压承载力，其可以接受上不建筑给予的竖向负荷，因此需要重视对桩基础的设计，保证建筑的稳定性。其和基台共同构建成桩基础，桩基自身承受来自上部的轴向荷载，维持建筑的安全和稳定，同时还承受水平推力和弯矩的影响等。桩基的作用在建筑物中起到不可代替的作用，必须要求桩基具备较强的抗压承载力，支撑来自上部结构的压力。近年来，为了保证建筑工程桩基的合格性，陆续研究出多种测试方法，充分结合了各种桩基形式和特点，保证了建筑工程的质量。鉴于桩基工程的重要性以及实际项目的多样性、复杂性，本文归纳总结了现行国家规范中包括常用静载试验在内的多项单桩竖向承载力检测的相关方法，并结合实践经验阐述具体应用。

1 静载试验

静载试验检测方法是众多检测方法中最接近施工条件的，其主要工作原理便是利用反力装置进行压力测试，所使用的工具便是千斤顶向桩顶施加竖向荷载，并且荷载压力值是可以进行测量和设定，通常会使用精密压力表进行量测，保证数值的精确性。当桩基的承载力测试可以达到一定的标准时，需要对有沉降要求的进行测试沉降量，测试人员使用大量程百分表实现对所需数值的测试，包括位移传感器也是测试工作常用的测量仪器。静载试验是桩基竖向承载力检测的最常用检测方法，通过在桩顶部逐级施加竖向压力，观测桩顶部随时间产生的沉降，从而确定相应的单桩竖向抗压承载力。桩基静载试验的检测数量不应少于同一条件下桩基分项工程总桩数的1%，且不应少于3 根；当总桩数小于50 根时，检测数量不应少于2 根。

适用范围为：①设计等级为甲级的桩基；②施工前未进行试桩，并未进行单桩静载试验的工程；③施工前进行了单桩静载试验，但施工过程中变更了工艺参数或施工质量出现了异常；④地基条件复杂、桩施工质量可靠性低；⑤本地区采用的新桩型或新工艺；⑥施工过程中产生挤土上浮或偏位的群桩。桩基静载试验的检测数量不应少于同一条件下桩基分项工程总桩数的1%，且不应少于3 根；当总桩数小于50 根时，检测数量不应少于2 根。

静载试验主要测试原理是通过反力装置实现的，结合不同的反力装置又分为了堆载法、锚桩法和锚桩一堆载法，其中堆载法所能检测的极限承载力可以达到3 万千牛，利用在桩顶堆载平台支撑一定的承载力，在其上面堆放一定的重量的物品，达到预期的效果。锚桩法可承载力计较小，通过小于2 万5 千牛，判断桩基的承载力是通过锚桩的抗拔力提供反力进行计算，锚桩单独是不可以实现反力效果，需要有反力架的支持，两者共同构成反力装置，共同协调和配合，结合工程的加载量进行决定应该使用多少锚桩数量，通常情况下会采用4 根，就足以达到测试要求。锚桩一堆载法便是锚桩法的一种延伸，并且其极限承载力已达4 万千牛，极限值远远高于锚桩法，当锚桩的抗拔承载力不够便可以采纳此方案，在测试工具上及反力架增加配重完成测试项目。

2 深层平板载荷试验或岩基平板载荷试验

对于端承型大直径灌注桩，当受设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时，单桩竖向抗压承载力检测可采用深层平板载荷试验或岩基平板载荷试验，检测数量不应少于总桩数的1%，且不应少于3 根。对于大直径端承型桩，可通过深层平板（平板直径应与孔径一致）载荷试验确定极限端阻力，对于嵌岩桩，可通过直径为0.3m 岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值，也可通过直径为0.3m 嵌岩短墩载荷试验确定极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值，桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值通过埋设桩身轴力测试元件由静载试验确定。并通过测试结果建立极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值与土层物理指标、岩石饱和单轴抗压强度以及静力触探等土的原位测试指标间的经验关系，以经验法确定单桩竖向极限承载力。

3 高应变法

该测试方法在测试单桩时所承受的极限承载力为2 万5 千牛，对于超过极限的建筑物的桩基则不应用此方法。其主要测试原理便是利用重锤锤击桩顶，促使桩和土产生一定的距离和位移，由于重锤对桩顶造成了一定的作用力，因此桩周土就会形成一定的阻力，并且在桩端还会才生定量的支撑力，为了实时反映出桩身的反应数据，测试人员会在桩顶一处安置力和加速度传感器，结合外界作用力的情况下形成应力波信号，随后进行分析为力和速度时程曲线，便得出一定的变化规律，参照静一动对比资料，于是就会将单桩的极限承载力判断出来。在此过程中，对变化曲线的识别利用应力波理论，为数据的精确性提供有效的依据。

此方法在建筑工程中一般用于测试抗压承载力和桩身的完整程度，监测预制桩打入时的桩身应力锤击能量传递比，为选择沉桩工艺参数及桩长提供依据。预制桩和满足高应变法适用范围的灌注桩，可采用高应变法检测单桩竖向抗压承载力，检测数量不宜少于总桩数的5%，且不得少于5 根。对于大直径扩底桩和预估Q-s 曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩，不宜采用高应变法进行竖向抗压承载力检测。进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时，应具有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料。

4 自平衡法

自平衡法是近几年兴起的新型测试方法，自平衡法对测试环境没有过多或者过高的要求，相对于上面几种测试方法此方法具备一定的适应能力。在测试过程中，不会出现有一定限制的状况，其加载能力也是可以跟随试桩要求进行一定的调整。测试持续的时间较短，采用自平衡法进行测试桩基竖向承载力所产生的基本费用在静载试验和高应变法费用之间，但是自平衡法不支持工程的桩随机抽检，因为其在测试前需要进行埋设荷载箱，对完成随机抽检存在较大的困难。

自平衡法是用于检测桩身平衡点处于桩下部的大直径混凝土灌注桩承载力的检测方法。基桩承载力自平衡法是将荷载箱放置在桩身平衡点或桩底位置，通过利用其荷载箱实现对数据的加载，对每一段的位移和承载力进行测试，对桩基进行全面的测试，最终计算出单桩竖向抗压极限承载力。

基桩承载力自平衡法测试数量应符合如下规定：①为设计提供依据时，测试数量按设计要求执行，在相同条件下不应少于3根；②用于工程桩检测时，测试数量不应少于同一条件下桩基分项工程总桩数的1%，且不应少于3 根，当总桩数小于50 根时，测试数量不应少于2 根。

由于自平衡法是近年来种新兴的检测手段，在桩基竖向承载力检测过程中存在一定的技术性问题，目前我国在自平衡法无论是技术上还是应用上，都存在较大的进步空间，检测技术还有待成熟和完善，其主要问题具体体现在以下几个方面：

4.1 正、负摩阻力的问题

自平衡法需要考虑在检测过程中荷载传递方式，不同检测方法的加载方式均不同，所以此方法与其他方法的荷载传递方式存在差异，于是就会影响检测效率和质量。自平衡法实现测试过程中荷载箱上段桩桩侧摩阻力属于负摩阻力，荷载传递方向就会在加载过程中与其他方法的方向相反。存在一定的正、负摩阻力的问题，自平衡法需要进一步得到技术的完善和优化，需要采取一定的措施实现自平衡法效益的最大化。

4.2 平衡点的准确定位问题

自平衡法在试验过程中需要依靠平衡分割点支持，因此这就成为此方法成败的重要因素，试验前需要找到合理的位置确定荷载箱的摆放位置。寻找平衡点需要要求上段桩和下段桩的特性及其阻力的大小，一般来说上段的极限负摩阻力需要要求与下段桩的总阻力相等。在实际试验过程中存在一定的多样性和复杂性，工程的检测人员对平衡点的判断不能惊醒明确的判断，将极大程度的影响了试验的失败。目前缺少寻找平衡点的实用方法，测试工程中影响因素又存在很多，影响试验结果，因此，平衡点的准确定位仍需要不断的研究，保证自平衡法的实用性。

5 结论

桩基竖向承载力检测是桩基工程的重要内容，鉴于桩基的重要性以及实际项目的多样性、复杂性，为做到桩基工程安全适用、经济合理、确保质量，本文归纳总结了现行国家规范中桩基承载力检测的相关方法和规定，结合设计要求及现场实际情况，选择适宜的检测方法，供相关工程人员参考。