单桩竖向抗拔静载试验检测技术措施优化研究

李先进 卿仁杰

针对单桩竖向抗拔静载试验检测中遇到的一些问题，通过总结实践经验，设计制作可移动试验用桩头，解决了试验用锚桩桩头快速处理的问题。通过制定吊篮的不同应用方案，应对不同条件下试验装置与受检基桩的连接问题，成功实现试验检测装置与受检基桩的可靠连接，特别在设计为双层钢筋的基桩应用上，有着良好的表现。

一、引言

随着我国建筑事业的不断发展与创新，我国在单桩竖向静载试验检测技术上也取得了长足的进步，相对于过去的单一测试，现已能够对桩底位移，桩身应力、应变，桩侧摩阻等多个参数进行全面的检测，能够实现试验全过程的自动化控制。单桩竖向静载试验是检测基桩承载能力最有效、最直观的方法，也是评定基桩基本使用功能的最可靠依据。

单桩竖向静载试验分为单桩竖向抗拔静载试验与单桩竖向抗压静载试验，国内开展较多的是单桩竖向抗压静载试验，而大直径基桩的单桩竖向抗拔静载试验由于反力装置的复杂性及位移采集的困难，开展的单位不多。本文通过研究单桩竖向抗拔静载试验检测实际应用技术，解决该项试验过程中遇到的一些技术难点，达到改进检测技术，提高检测数据准确性的目的。

二、锚桩桩头处理

1.锚桩桩头的常规处理方式

受检基桩加载的反力装置一般作用在锚桩或重压平台支墩上，对于地基基础承载力较差的地区，反力装置往往选择作用在锚桩上。在工程条件允许的情况下，锚桩的选择一般会利用受检基桩附近的工程用桩。保证反力装置能够有效传力至锚桩，且不损坏桩头，规范推荐的桩头处理方式为：

（1）混凝土桩应凿掉桩顶部的破碎层以及软弱或不密实的混凝土。

（2）桩头顶面应平整，桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合。

（3）桩头主筋应全部都直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上。

（4）距离桩顶一倍桩径范围内，宜用厚度为5mm的钢板围裹，桩顶应设置钢筋网片2层，间距60mm～100mm。

（5）桩头混凝土宜比桩身混凝土提高1级～2级。

（6）桩顶应用水平尺找平。

一般情况下，按照这种处理方式可以做到保护桩头与有效传递试验力值的目的，但是在施工现场，实际条件往往复杂多变，在某些情况下应用起来会出现一些问题，例如：

（1）按这种方式需重新施作桩头，有一定的施工量，且要等待施作后的桩头混凝土达到一定的强度值，才可进行后续试验，造成检测工期较长，对于建设工期紧张的项目，留给试验检测的时间短，难以按时完成试验检测任务。

（2）在桩头处理过程中，往往会破坏或影响桩基顶端钢筋的原有状态，造成试验后还要按照设计文件修复钢筋，以便衔接后续施工，增加工作量的同时，对基桩在使用过程中的结构受力造成了一定的不确定性。

2.锚桩桩头在特殊条件下的处理方案

针对上述情况，通过对这类试验的研究，经过反复测试，制定出可移动辅助试验桩头方案，该方案仅对相应锚桩桩头进行简单处理，适用于直径大于100cm的基桩，对于待检基桩较多的项目，该方案可大大缩短试验工期，同时对基桩原有钢筋进行了有效保护，保证其后续的使用功能。

（1）桩头简易处理方式

首先去掉桩头软弱或不密实的混凝土部分，整平表面，表面上施作5cm左右高强细石混凝土垫层（强度高于基桩混凝土2个等级），保证凝结后的细石混凝土垫层表面水平、平整，尽量使处理后锚桩桩头部分位于地平面以下，这样做的目的是通过桩周土的挤压作用，保护桩头在试验过程中不受到损坏。最后根据试验方案计算桩顶所需要承受的试验力值，在细石混凝土垫层达到相应强度后开展试验项目。

（2）可移动辅助试验桩头的安装

可移动桩头在试验时安装于钢筋笼内测（如图1所示），避免对锚桩的钢筋造成影响，因试验用可移动桩头与锚桩接触面积相对于其他方式处理的桩头，承压面积变小，这就要求试验时要通过计算，核算试验时承压面积是否满足要求，如不满足可通过增加锚桩数量的方式解决。安装时应保证桩头顶面水平，如不满足要求，可通过铺垫薄层细砂进行调节。

（3）可移动辅助试验桩头的制作

可移动桩头的制作根据试验桩型的特点和试验装置的布置来设计尺寸，根据实际条件采用钢筋混凝土预制或采用高强钢材加工制成。

①当采用钢筋混凝土预制，其钢筋位置设计如图2，采用C50混凝土，一次浇筑成型，保证上下表面整平，必要时可铺设整块钢板。

图2 钢筋混凝土辅助桩头钢筋布置图

②采用高强钢材加工如图3所示，根据具体尺寸要求，或试验装置受力情况选择工字钢型号及数量，加工时要保证对称原则，以控制可移动桩头受力均匀。

三、试验装置与受检基桩钢筋的连接

1.连接问题

图3 钢材加工辅助桩头示意图

单桩竖向抗拔静载试验装置与受检基桩连接的方式有很多种，一般都需要采用焊接的方式与试验基桩钢筋建立可靠连接。因桩型的多样化，在试验装置与受检基桩钢筋连接时会出现一些问题。如图4所示试验用主梁一般是在本次试验以前加工好的，由于试验用主梁加工成本较高，所以同一主梁会应用到不同桩型的检测当中。如桩型尺寸与主梁梁型不匹配就会造成基桩部分钢筋受斜向拉力，很难保证试验受力的均匀性，容易造成试验基桩损坏，达不到试验检测的目的。

图4 传统单桩竖向抗拔试验装置

如图5所示，这种布筋的桩型在抗拔力较大的抗拔桩应用普遍，双层钢筋在实际检测过程中，采用传统拉杆连接较为困难，焊接难度大，勉强连接后，由于拉杆间的交错造成拉杆间相互影响，承受横向应力，容易造成拉杆的损坏，甚至引发安全事故。

2.连接问题的解决方案

为解决类似问题，总结实践经验及受力分析，设计采用试验装置（图6），相对于传统检测装置具有适应多变性，与受检基桩连接简单，试验受力稳定均匀，检测装置安全可靠的优点。

该装置的要点在于：

（1）试验用主梁可采用多梁组合的形式，最大限度的配合连接基桩钢筋，单、双梁安装示意图如图7所示。

图5 设计为双层钢筋的桩型

（2）连接用的下部吊篮可事先加工多种型号或根据当前试验桩型加工，加工费用相对较低。钢连接吊篮主要作用是传递受力，要有足够的强度，避免在试验过程中受力变形。

图6 试验装置安装图

图7 单、双梁安装示意图

（3）只要安装得当便可保证基桩钢筋受力垂直向上，达到保护受检基桩，顺利完成试验检测任务的目的。

（4）如图8所示，这种双层钢筋的桩型可以采用嵌套钢圈的方式进行焊接安装，首先将1号和2号连接钢圈分别嵌套于基桩钢筋的最内侧和两层钢筋中间，然后首先完成1号钢圈的焊接安装，再对2号钢筋进行焊接安装，这样可解决该类桩型的单桩竖向抗拔静载试验基桩连接的问题。

图8 双层钢筋基桩的连接

四、结语

单桩竖向抗拔静载试验属于现场试验检测的一种，而施工现场有着复杂的多变性，要做好该项工作，需要我们用不同的方案去应对实际检测当中遇到的问题。通过对单桩竖向抗拔静载试验方案的改进，在实践应用中缩短了检测周期，保障了检测过程的安全性，降低了检测成本，提高了检测数据的准确性。为我们在试验检测上遇到相关问题的时候，增加了可靠的选择方案，将该项检测项目做的更好，得出更贴近工程实际的数据，用以评定基桩实际承载能力。