桩身弹性压缩量计算与检测方法

徐 磊， 蔡 浩， 廖 鸣， 朱小华

(湖北省地质实验测试中心，湖北 武汉 430034)

使用单桩竖向抗压静载试验检测数据来确定极限承载力，对于缓变形Q-s曲线，宜根据桩顶总沉降量，取s等于40 mm对应的荷载值；对D(D为桩端直径)≥800 mm的桩，可取s等于0.05D对应的荷载值；当桩长>40 m时，宜考虑桩身弹性压缩。关于桩身弹性压缩量，当进行桩身位移测试时是已知的；当缺乏测试数据时，可假设桩身轴力沿桩长倒梯形分布进行估算，或忽略端承力按倒三角形保守估算，计算公式为：

(1)

式中：Q为静载试验时桩顶所受荷载，kN；L为桩长，m；E为桩身混凝土的弹性模量，MPa；A为桩身截面面积，m2。

1 检测方法介绍

对于重要建筑物的基桩，桩身断面和桩底沉降可采用位移杆测量。位移杆宜采用内外管形式：外管固定在桩身，内管下端固定在需测试断面，顶端高出外管100～200 mm，并能与测试断面同步位移[2]。位移杆沉降测量宜采用位移传感器或大量程百分表，同时应符合下列规定：

(1) 测量误差不得>0.1%FS，分辨力优于或等于0.01 mm。

(2) 基准梁应具有足够的刚度，梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上。

(3) 固定和支撑位移计(百分表)的夹具及基准梁不得受气温、振动及其他外界因素的影响；当基准梁暴露在阳光下时，应采取遮挡措施。

2 工程实例

武汉绿地国际金融城绿地中心主楼试桩桩基检测工程STZ1B1桩位移杆测试。

2.1 检测目的

测量工程桩桩顶、桩端处的竖向位移。

2.2 现场检测方法

(1) 采用内外管形式：外管固定在桩身，内管下端固定在需测试断面，顶端高出外管100～200 mm，并可与测试断面同步位移。

(2) 为防止混凝土和桩侧注浆的浆液渗入管内，需对外套管管底、管顶进行封堵。

(3) 位移杆应具有一定的刚度，位移杆接头处应光滑。

(4) 位移杆的数据测读应与试验桩顶位移测量同步。

(5) 位移杆布设在工程桩桩顶、桩端两个位置，设计施工桩长55.5 m，有效桩长25.9 m，位移杆剖面如图1所示。

2.3 检测数据

STZ1B1桩桩径1 200 mm，混凝土强度等级C50，采用桩端后注浆。最大试验荷载45 000 kN，分15级加载。试验桩桩顶总沉降量为桩身压缩量(只考虑桩身弹性压缩量，不考虑桩身塑性变形)与桩底沉降之和，所以桩身弹性压缩量为试验桩桩顶总沉降量减去桩底沉降，各级荷载下试验桩桩顶、工程桩桩顶、桩底沉降量及桩身弹性压缩量见表1[3]，检测数据图见图2。

图1 位移杆剖面图
Fig.1 Section of displacement bar

表1 STZ1B1桩位移杆检测数据汇总表Table 1 Summary of test data of STZ1B1 pile displacement rod

2.4 理论计算数据

3 结论

(1) 试验桩桩顶总沉降量为桩身压缩量与桩底沉降之和。

表2 桩身弹性压缩量计算值汇总表Table 2 Summary of calculation value of elastic compression of pile shaft

图2STZ1B1桩位移杆检测数据图
Fig.2 Test data of STZ1B1 pile displacement rod

图3 弹性压缩量检测值与计算值对比图
Fig.3 Comparison between the measured value andthe calculated value of elastic compression

(2) 超长桩最主要的承载特性为桩身压缩量明显，占桩的沉降总量比例非常大。

(3) 在使用单桩竖向抗压静载试验检测数据来确定极限承载力，当桩长>40 m时，宜考虑桩身弹性压缩。

(4) 对于重要建筑物的基桩，桩身断面和桩底沉降可采用位移杆测量。

(5) 桩身弹性压缩量在不同荷载下的计算值为一通过坐标原点的线段。