浅析静载试验测定桩身内力及侧摩阻力

吴盛杨

福建省永正工程质量检测有限公司，福建 福州 350012

0 引言

在现代化社会中，建设工程规模不断扩大，桩基础的应用也越加频繁，但因为多种因素的影响，导致在施工中不可避免出现各种问题，而结合静载试验方法能够对桩自身内力、缺陷桩以及侧摩阻力进行准确检测，同时也是一种较为可靠、直观的地基承载力方法，能够为工程建设提供可靠的技术参考，指导合理施工，保障施工质量和工程安全性。

1 工程概况

莆田市木兰大道支线工程中，针对其中的试桩1#，实施单桩桩身内力测试和竖向抗压静载试验，从而充分了解单桩竖向抗压的承受极限能力以及不同土层的桩周摩擦阻力以及桩阻力。此次拟建场地中的土层按照从上到下的地质状况如下：①粉质黏土，厚度为3.4m，干强度、韧性中等，无摇振反应，光泽反应为稍有光泽;②细砂，厚度是6.4m，底层含有少量砾石，其中混入部分玉米，整体较为松散，颜色是灰白色和灰色；③中砂，厚度是3.4m，浅灰色，湿～饱和，呈松散～稍密状态，层底局部呈中密状态。主要由石英砂粒组成，呈棱角状，其中粗砂含量2.7%～17.4%; ④卵石,侧摩阻力为98kPa；⑤全风化花岗岩，黄、灰白色，中粗粒花岗结构，散体状构造，标贯试验实测击数30 ≤N ＜50 击，主要矿物成分为石英、长石等，原岩结构已基本破坏，长石已完全风化成高岭土，岩芯呈土状；⑥砂土状强风化花岗岩，侧摩阻力为92kPa;⑦碎块状强风化花岗岩，褐黄色，灰白色，中粗粒花岗结构，碎块状构造，原岩结构基本可见，成份主要为石英、长石，岩芯多呈碎块状，表层局部为碎屑状，风化裂隙发育，沿裂隙面多为铁锰质所充填，锤击易碎。岩层中未发现孤石、洞穴、临空面或软弱夹层，岩石坚硬程度为软岩，岩体完整程度为极破碎。

2 桩身应力实测整理和分析

2.1 试验依据

表1 1#桩身轴力计算值 kN

依据《建筑基桩检测技术》(JGJ106-2014)进行。试验主要依据是委托方所提出的技术要求和地质勘查资料等文件，按照混凝土结构规范和基桩检测技术标准开展相关操作［1］。试验方法如下：选择静载试验桩，于桩基施工前，针对钢筋笼制定七种截面，总计二十一个振弦钢筋计对钢筋应力进行准确计算，假定钢筋混凝土变形和内部钢筋相同条件下，通过换算方法，得到混凝土截面桩身轴力，通过极限荷载总和将桩身轴力减去，最终的结果便是截面桩侧摩阻力见表1 所示。针对单桩竖向抗压能力实施静载试验中，需要严格参考国家相关行业标准以及建筑桩技术规范要求规定开展相关工作，反力加载装置可以选择压重平台作为相关装置，而试验荷载可以通过桩顶油压千斤顶实施逐一增加荷载，预制混凝土块能够为千斤顶提供反力，桩顶沉降则是通过直径方向的位移传感装置进行测量，试验加荷主要是慢速荷载维持方法。

2.2 试验方法

选定静载试验桩，在桩基施工前，根据桩位土层钻孔柱状如图1 所示：，在钢筋笼8 个截面（除标定断面埋设4 个振弦式钢筋计外，其余每个截面设置2 个振弦式钢筋计（基本呈180°布置），钢筋计截面设置在土层分界处）共计18 个埋设振弦式钢筋计，采用焊接法固定在钢筋笼主筋上，并与桩身纵轴线平行。测出钢筋的应变，在假定在钢筋混凝土内钢筋与混凝土变形一致情况下，进一步换算得出混凝土截面的桩身轴力，总极限荷载减去桩身轴力即为此截面以上桩侧摩阻力。

图1 土层示意图

2.3 桩侧平均摩阻力：

桩土之间所形成的相对位移方向能够决定桩侧模阻力方向，在桩周土层和桩侧相对位移向下的条件下，桩侧摩阻力方向也是朝下的，可以将其称为负摩阻力。桩侧摩阻力对于桩基来说属于一种主动作用，大部分学者提出桩侧摩阻力和桩周围土有效应力存在一定关系，不同侧摩阻力计算公式内也能够反映出有效应力这一因素［2］。以往工程实测案例证明，通过侧摩阻力有效应力方法进行计算，则最终计算结果和实际数值较为接近［3］。桩侧摩阻力属于桩基础设计中的核心内容，主要涵盖承载力和沉降两种内容，在以往设计工作中，桩侧模阻力似乎只是一种不变的固定值，同时具有明显的深度效应。摩擦型的单桩，相关承载力主要是桩侧摩阻力承担。针对桩侧的平均摩擦阻力进行计算，试验操作中，钢筋计主要是按照相应的设计规划在不同土层界面中进行合理按照。

在试验中，钢筋计都是有意识地安装在各土层的分界面上，因此根据上述的轴力计算值，各土层的平均摩阻力可按下式计算：

式中：Fi-第i 桩节的侧表面积。

按照委托方具体要求，针对试桩1#最高加载值提高到12000kN，相关试验工作较为顺利，没有出现任何异常问题，在最高荷载条件下，试桩桩顶的沉降幅度低于40mm，同时还没有突出的沉降值扩大现象，试桩尚未达到承载极限，提取其中的最高加载值，当做单桩竖向的抗压承载极限数值。

3 结语

（1）通过静载试验的桩身内力测试结果可知，在最大设计试验荷载情况下，桩周土层侧摩阻力与本工程地质勘探报告结果偏小（由于静载试验未做到破坏，所测桩侧侧摩阻力偏小），试验较好反应土层及成桩工艺特性。

（2）桩身内力测试试验中，钢筋计存活率对试验至关重要，试验过程中要加强对钢筋计的保护。