桩基抗拔试验承载力试验研究

摘要：通过论述桩基抗拔试验的样品选择、设计概况、地质详勘、施工工艺以及具体的试验方法，分析TP1、TP2、TP3等3根单桩的竖向抗拔试验结果和低应变检测结果。通过对比各桩的位移、回弹率及应变曲线等关键数据，深入探讨不同施工及地质条件下桩基的抗拔承载力特性。研究结果表明，桩基抗拔承载力受地质条件、施工工艺及桩身材料性能等多种因素影响，为提高桩基的整体抗拔性能和工程安全性，需要根据实际工程条件优化桩基设计与施工参数。

关键词：桩基抗拔试验；抗拔承载力

0" "引言

地下建筑、构筑物等项目的增多，使得桩基作为支撑结构的重要性愈发凸显。其中，抗拔桩作为抵抗地下水浮力等竖向拉力作用的关键措施，其承载力和稳定性直接关系到工程的安全性和耐久性。然而，在实际工程中，抗拔桩的设计与施工常面临诸多挑战[1]。一方面，地质条件的复杂性和多样性增加了抗拔桩承载力的不确定性；另一方面，设计与施工过程中的不合理因素也可能导致桩体承载能力不足或发生变形，进而引发严重的工程事故。因此，对抗拔桩的承载力和变形特性进行深入研究，成为提升工程质量、保障工程安全的重要途径。

通过理论分析、现场试验等手段，开展桩基抗拔试验承载力试验研究，可全面揭示抗拔桩的承载机理和变形规律。该研究不仅有助于完善抗拔桩的设计计算理论，还能为实际工程提供科学、合理的施工指导和检测依据[2]。通过优化设计方案、改进施工工艺和强化质量检测，可有效提高抗拔桩的承载力和稳定性，从而保障地下工程的安全运行。

1" "桩基设计概况与施工工艺流程

1.1" "桩基设计概况

为确保试验的规范性，开展研究前，需对桩基的设计概况进行分析。桩基概况如表1所示[3]。

1.2" "桩基施工工艺流程

桩基施工工艺流程如图1所示。采用三一重工SR420型旋挖钻机进行高效桩基施工。泥浆制备方面，精选场外优质膨润土，经精心调配后运送至工地，实现泥浆的循环再利用[4]。施工中，通过优化泥浆性能，进一步提升钻孔的稳定性和成孔质量[5]。

2" "试验方法

2.1" "单桩竖向抗拔试验

2.1.1" "准备阶段

按照图1所示的桩基施工工艺流程，制作本次实验所需要的试验桩。完成制作后，选择具有代表性的试验桩进行本次实验，实验中需要确保桩身质量符合设计要求[6]。设置反力设备，并确保其安全系数符合要求，安装位移传感器、荷载传感器等测量设备，并校准确保测量精度。

2.1.2" "加载阶段

在荷载作用下，采取缓慢保持荷载的方法，按等体积分阶段进行加载。第一级荷载可为分层荷载的2倍，以后一级荷载可为预测的1/10。在每个阶段加载之后，测量桩顶的抬升量，直到达到相对稳定为止。加载过程中，注意观测桩身及周围土体的变化，并记录异常情况[7]。

2.1.3" "卸载阶段

卸荷分阶段进行，每个阶段卸荷量相当于荷载等级荷载的2倍，按等比例逐级卸荷。卸荷后每个阶段保持1h。测读桩顶残余沉降量，直至卸载至零。

采集实验数据，按照下述公式，计算单桩竖向抗拔力。

式中：G代表单桩竖向抗拔力，E代表极限承载力标准值，λ代表抗压极限侧阻力，i代表加载级别，Q代表桩身自重，U代表结构荷载。

2.2" "低应变检测试验

2.2.1" "准备阶段

选择合适的激振设备和传感器，如力锤、加速度传感器等，在桩顶安装传感器，并确保其与桩顶面紧密耦合，无滑移或松动。

2.2.2" "信号采集与数据分析

利用激励装置对桩顶施加激励信号，使其沿着桩侧传播，收集应力波在桩体内的传播、反射等信息，并对其进行时-频域分析[8]。通过对桩身回波的时域、幅值、波形等特性的分析，对桩身有无损伤，以及损伤的部位和程度进行判别。

3" "单桩竖向抗拔试验

3.1" "单桩竖向抗拔试验结果汇总

从多个专业维度出发，对单桩竖向抗拔试验结果深度分析，综合考量试验数据的物理意义及其对工程实践的指导意义。在完成单桩竖向抗拔试验后，将TP1单桩竖向抗拔试验结果记录如表2所示，将TP2单桩竖向抗拔试验结果记录如表3所示，将TP3单桩竖向抗拔试验结果记录如表4所示。

3.2" "单桩竖向抗拔试验结果分析

在深入分析桩体上拔量的实验数据时，不难发现TP1桩体所展现出的显著上拔特性，其最大上拔量达到了102.52mm，这一数据远超TP2的51.01mm与TP3的69.84mm，揭示了在不同桩体间存在显著的位移差异。这种差异背后，隐藏着多个复杂且相互关联的因素，它们共同作用于桩土系统，影响了桩体的最终上拔响应。

首先，TP1桩体较大的上拔量可能直接关联于其埋设深度。较深的埋设深度意味着桩体在土体中穿过的土层更为多样，可能包括了物理力学性质差异较大的各类土层。这些土层的不同强度、压缩性、内摩擦角等特性，对桩体产生了更为复杂的作用力，尤其是在承受竖向拔力时，更容易导致桩周土体的剪切破坏。此外，深层土体的固结状态、含水量等因素也可能对上拔量产生影响。

其次，TP1桩周土质的物理力学性质也是决定其上拔量的关键因素。如果TP1桩体穿越的土层较为松软或存在不良地质条件（如软弱夹层、空洞等），那么在受到拔力作用时，这些土层更容易发生剪切破坏，从而加剧了桩体的上拔位移。相反，如果土层较为坚硬或密实，桩土界面的摩擦阻力将增大，有助于限制桩体的上拔。

再者，桩身材料的强度与柔韧性也是不可忽视的影响因素。TP1桩体可能采用了较为柔韧的材料，这种材料在受到外力作用时具有较好的变形能力，能够在一定程度上吸收和分散拔力，但同时也更容易产生较大的位移。而TP2和TP3桩体可能采用了刚度较高的材料，这些材料在抵抗变形方面表现出色，从而限制了桩体的上拔位移。

此外，实验过程中加载速率的差异也可能对上拔量产生一定影响。较快的加载速率可能使桩体在较短时间内承受较大的拔力，导致桩周土体来不及发生充分的应力重分布和变形协调，从而加剧了桩体的上拔位移。而较慢的加载速率则有利于桩土系统逐渐适应外力作用，减少突发性的剪切破坏和位移。

综上所述，TP1桩体较大的上拔量是多种因素共同作用的结果。为了更准确地预测和控制桩体的上拔行为，需要综合考虑桩体的埋设深度、周围土质的物理力学性质、桩身材料的强度与柔韧性以及加载速率等多个因素。通过科学合理的实验设计和数据分析方法，可以进一步揭示桩土系统的内在机制，为工程实践提供有力的理论支撑。

4" "低应变实验

4.1" "低应变检测结果汇总

根据上述试验方法，得到TP1低应变检测结果如表5所示，TP2低应变检测结果如表6所示，TP3低应变检测结果如表7所示。为方便对其结果进行分析，将得到的低应变检测结果，绘制应变检测结果曲线。TP1应变检测结果曲线如图2所示。TP2应变检测结果曲线如图3所示。TP3应变检测结果曲线如图4所示。

4.2" "低应变检测结果分析

分析上述3种测试条件下应变测量数据可知，尽管各自在达到的最大应变值上存在显著差异，但它们的应变曲线走向呈现一致性。具体而言，在TP2测试环境下，应变峰值高达141.5相比之下，TP1与TP3的应变峰值则较为接近，分别为35.7和37.8，显示出TP2条件下的材料或结构出现了更为显著的形变。进一步分析可以看出，与TP2和TP3相比，TP1桩身的完整性略差，桩顶下6.6m左右出现了轻微缺陷。

5" "结束语

桩基抗拔试验承载力试验方法的应用，为工程安全与质量带来了显著收益，具体体现在以下两个方面：通过实施桩基抗拔试验，准确测定了单桩的竖向抗拔承载力，确保了建筑物在极端工况下（如强风、地震等）的稳定性与安全性，为工程后续施工及长期使用提供了坚实保障。基于抗拔试验的承载力数据，可以对施工方案进行优化调整。根据试验结果，可以减少部分区域的桩基数量，通过精准控制桩基施工质量，避免了因承载力不足而导致的返工或加固费用，进一步降低了项目的总体成本风险。

参考文献

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[4] 赵雪峰.双荷载箱自平衡法在超长桩基承载力测试中的应用[J].科技和产业，2024，24（13）：117-121.

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