通过桩基静载试验评价桩土体系承载力

　　摘  要：桩基础由于具有抗震性能好、沉降量小和承载力高，可以解决特殊地基土的承载力的优点，在工程中使用越来越广泛。静载荷试验是检验工程桩承载力最直观、最可靠的方法。

　　本文从实际工作经验出发，对于基桩静载荷试验中所出现的问题，做出了简要的解答。

　　关键词：基桩检测；静载试验；承载力

　　随着现代生活变化，建筑物的高度也向着更高的方向发展，建筑物的型式越来越复杂，因此对建筑物的基础型式也有了更高的要求。桩基础由于具有抗震性能好、沉降量小和承载力高，可以解决特殊地基土的承载力的优点，在工程中使用越来越广泛。静载荷试验是检验工程桩承载力最直观、最可靠的方法。

　　一、基桩静载荷试验中所出现的问题

　　（一）基准桩的稳定性问题

　　在基桩静载荷试验中，测量桩"顶"位移的常用方法是用位移传感器（或百分表）测量桩"顶"相对于基准梁的位移量。在试验过程中基准梁稳定与否相当关键。对人工设置的基准桩而言，对其稳定性影响较大且容易被忽视的因素就是堆载重量对地表产生的附加压力引起其稳定性的变化。尤其大荷载堆载试验，就是严格按规范的要求，即试验桩、基准桩、支承墩三者的距离即使能满足≥4d，且≥2m（d为桩身外径），堆载时仍发现支承墩出现明显下沉现象，在一定程度上影响着基准桩（梁）的稳定性。在没有更科学、可行的测试方法的情况下，较为实际的控制方法是尽量利用附近的工程桩作为基准桩，但工程桩可利用的场合往往不多；在其他情况下设置的基准桩，一般都设置较浅，易受地表土变动的影响。因此，及时了解基准梁沉浮量情况很有必要。

　　（二）堆载平台偏心问题

　　采用堆载平台作加荷系统时，由于堆载量不足，或有时由于堆载吨位过大，堆载中心难以控制，造成偏心过大，试验中还未达到目标吨位堆载便被向上顶动，堆载平台的两支墩局部出现悬空，以至压力无法加上，试验中止。若不及时发现，停止加载操作，严重时会出现堆载平台塌方。对于堆载法试验尤其是大吨位堆载试验，试验前必须编制详细可靠的施工方案，且在现场堆载反力装置过程中应做好二个一致，即平台的中心应与试桩桩头中心一致，重物的中心应与平台的中心一致。

　　（三）边堆载边试验问题

　　为避免主梁压实千斤顶，便在荷载不足时提前进行试验，即所谓的"边堆载边试验"。这不失为解决问题的方法，但是，这种做法除要注意安全外，还要注意堆载方法，处理不当也会严重影响数据的真实性。由于堆载架上的重物越来越多，其重力直接由主梁反压到千斤顶上，使千斤顶内的压强增加，顶力加大，直接作用于桩顶上，使桩身下沉加快，但压力表的读数正常，这是目前常用的千斤顶与加压测量系统的油路决定的。因为当油压大于千斤顶内的压力时，压力通过各"单向阀"正常传入千斤顶内，直到压力平衡，这时压力表测量的压强与千斤顶内的压强相同；反之，当油泵停止加压时，千斤顶内的油压被"单向阀"锁定，压力无法传递到油管。所以，当千斤顶活塞顶部的反力增加时，作用于桩顶的力增加，压力表的读数不变。例如：某工程，桩径为350×350，桩长为26.0m的预制钢筋砼方桩，单桩极限承载力为1250KN。本试验堆载时由于支墩周围土体较差，在堆到一定荷载时，便开始边堆边试验。从曲线上看出，第一级沉降量为3.56mm，明显偏大，而后几级的沉降量几乎不变，直到第六级875KN以后沉降才恢复正常。出现这种现象是由于进行第一级试验时，随着上部堆重物越来越多，重力由主梁直接反压到千斤顶上，使千斤顶上的顶力增大，桩顶上的压力已基本达到第五级荷载750KN，桩身下沉加快，但压力表的读数保持正常，以至接下来的第2级～5级荷载下的沉降偏小。因此，若是不得已要进行边堆载边试验时，应在各级荷载达到稳定后准备加后一级荷载前进行堆载，堆载期间不加压，且堆载量不应超过该级荷载量。或是在最后一级或两级荷载时不要堆载，以免影响桩的最终累计沉降量。总之，尽量使边堆载边试验的不良影响降低到可接受的程度。

　　（四）试验前主梁压实千斤顶的问题

　　堆载法是基桩等静载荷试验工作中用得较频繁的一种方法。在上海等软土地基工程中，不少工程由于地基土较差，试验开始前，上部载荷已完全加载到支承墩上，支承墩就产生下沉，造成试验前主梁压实千斤顶，以至试验还未开始，就已有一定的荷载通过千斤顶施加到桩顶上，荷载越大事先施加于桩顶上的压力也越大，此时桩顶实际就已开始下沉，到正式试验时，这部分的沉降由于未能记录而缺失，导致试验前几级的沉降偏小，甚至没沉降。

　　本试验是基坑开挖后在较软的粉质粘土层上进行，由于上部荷载较大，两支墩下陷，堆载结束准备开始试验时，主梁已压实千斤顶。从曲线上可看出，在410KN之前各级荷载作用下的桩顶沉降量皆非常小，由此可推测试验前，试验开始前千斤顶上的压力可能已接近410KN，试桩桩顶已开始下沉，但由于试验未开始，导致一部分沉降流失，虽然之后的各级沉降量趋于正常，但试验的总沉降量已不能准确把握。因此，在堆载前应详细了解地基土分布情况，并对地基的承载力进行初步估算，必要时应对支墩周围地基土进行加固处理，或是将支墩高度适当增加。

　　二、锚桩法问题

　　（一）锚桩钢筋脱焊问题

　　在试验过程中，由于所选钢筋质量较差或是工人焊接技术不够等原因，当加载至一定压力后，会出现与锚桩桩头主筋相接处的锚筋拉断或是焊接点开裂等现象，以至锚桩与钢梁联合的反力架崩塌，造成千斤顶及百分表等受损，试验失败；严重时还危及人员安全。对于以上问题，我们在施工时，应选择比锚桩主筋直径大一号的钢筋作为拉筋，且焊接长度要求达到10cm～15cm，加压荷载较大时还要求双面焊。

　　（二）试、锚桩间距问题

　　锚桩在受到上拔作用的过程中，其桩周土也在相应的产生扰动，从而对试桩沉降量产生一定的影响，上拔量越大，其自身扰动就越大，对试桩的影响也就越大。《建筑基桩检测技术规程》（DGJ08-218-2003）中提出对试桩与锚桩中心间距应≥3D（D为试、锚桩桩身外径）且＞2.0m就是为减小这种影响。为确保试验数据的准确性，在选择锚桩时应严格遵守这一规范规定。

　　（三）锚桩抗拔力问题

　　采用锚桩与钢梁联合提供反力时，业主为了节约成本，往往采用工程桩作为试验锚桩，若试验前未作锚桩抗拔力计算，试验时钢筋过度受拉，或不对称布置的锚桩系统，锚固力分配不当时，加载过程中会造成部分锚桩过度上拔，以至局部钢筋拉断，不仅试验不得不中止，试验失败，而且还随时会给操作人员带来危险。因此要求在试桩方案实施前必须进行锚桩抗拔受力核算，若发现不足或受力不均等问题，应及时与业主或设计方联系。

　　三、快速法问题

　　现有规范规定，桩基检测方法可采用慢速维持荷载法与快速维持荷载法。为了缩短工期，提高建设效率，业主往往都要求采用快速法，即"一般每隔一小时加下一级荷载"。问题就出在"一小时一级"上，试验过程中经常遇到加载至最后一级（或二级）时，Q-S曲线出现较明显向下弯曲现象，如果只"恒载"1h，可能还够不上"破坏"标准，但只要延长"恒载"时间，就有可能出现"破坏"。由此造成如不延长时间桩可能达到验收标准，而延长时间则达不到验收标准的情况，或者恒载时间延长或不延长得到的极限承载力相差一个级别。对最后一级来说，延长时间必然会增大累计沉降量，这对以最终累计沉降量判断桩的承载力达不达到要求的标准来说，也至关重要。

　　三、结束语

　　虽然规范规定荷载要在试验前一次性堆载，但常常因客观条件的限制难于做到，如果仅考虑规范的要求，就有可能无法完成试验工作，所以只要采取适当的措施，边堆载边试验是能够在确保试验数据质量的前提下实现试验目的的。但采用快速法进行试验时，如果在最后一级或出现沉降加速的一级适当延长恒载时间或进行判稳，作为验收性试验应该是可行的，而且可以节省大量时间，提高工作效率。而锚桩法虽然往往也是设计与业主决定，但试验前编制好详细的施工方案，对锚桩抗拔力进行认真仔细的核算，当试、锚桩间距有问题时，及时与设计及业主商议，尽可能选择一个比较合适的试、锚桩，并且认真做好锚桩焊接工作，是能够减小甚至避免问题的出现的。总之，只要检测过程中不断总结经验、认真对待，是可以消除和减少试验中所遇问题的，通过桩基静载试验从而合理评价桩土体系承载力与沉降量的关系。