基桩检测中的静载试验法与高应变法的应用探讨

基桩检测中的静载试验法与高应变法的应用探讨

孔玲国

广东荣骏建设工程检测股份有限公司广东省广州市511495

摘要：随着我国时代的发展，对建筑工程质量越来越重视。目前在我国的建筑行业中，对基桩承载力检测常用的两种方法是静载试验法与高应变法。本篇文章主要讲述了基桩检测中静载试验法与高应变法的应用探讨。

关键词：基桩检测；静载试验；高应变法

在建筑工程中，桩基础是工程建设中最常见的一种基础形式。由于桩基工程属于地下高度隐蔽工程，其质量受工程地质条件、施工工艺等诸多因素影响，相对难以控制，更加容易存在安全隐患。桩基础施工若控制不好，会出现质量问题，对上部结构有直接的影响，后果也不堪设想。因此，桩基检测是桩基工程中一个必不可少的关键环节。基桩常见的承载力检测方法是静载试验法与高应变法，由于这两种方法检测的原理与使用范围都有着一定的区别，两种方法各有自身的优点和各自的不足之处。本文主要分析了静载试验法与高应变法两种检测方法应用的探讨，讨论其在基桩检测中各自的一些优缺点。

1、静载试验法的应用探讨

静载试验法是通过反力装置给试验桩施加荷载，反力装置一般为堆重平台或者锚桩等，并同时监测桩的位移，获得基桩的位移—荷载曲线，从而判断基桩的承载力。确定单桩竖向极限承载力，作为设计依据，或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。当埋设有桩底反力和桩身应力、应变测量元件时，尚可直接测定桩周各土层的极限侧阻力和极限端阻力。该方法在目前是一种最直观、可靠的检验单桩极限承载力的方法。

关于静载试验的检测方法，大致分为以下三种：堆载法、锚桩法和自平衡法。本文将三种检测方法的优缺点，进行了较详细的比较，以及优缺点分别探讨如下：

1.1、堆载法

优点：堆载反力梁装置使用比较广泛，其承重平台搭建简单，适合于不同荷载量试验，及不配筋或少配筋的桩，可对工程桩进行随机抽样检测。在千斤顶配合下，该装置可以将力比较均匀而缓慢地施加到桩上，能明显改善电动油泵加载中的过冲现象，从而使荷载量的大小比较容易控制。

缺点：由于开始试验前，堆重物的重量由支撑墩传递到地面，使桩周土受到了一定的影响，而且大吨位试验时，若用袋装砂石或场地土等作为堆重物，由于上部荷载较大，造成安装时间较长，而且需要进行技术处理，以防鼓凸倒塌。对于一些大吨位的桩基静载荷试验时，使用的重物如果没有处理好，会产生较大的荷载，从而使得安装过程变得更加复杂，而且容易引发其他各类问题。在广东地区，许多单位使用混凝土预制块堆重，大大减少了安装时间，但需运输车辆及吊车配合，试验成本较高。

1.2、锚桩法

优点：锚桩反力梁装置是通过邻近工程桩或预设锚桩提供反力，安装快捷，效率高，特别对于大吨位试桩，此法费用较低。

缺点：安装时荷载对中不易控制，试验的开始阶段容易产生过冲，当使用工程桩做锚桩时，会对工程桩的承载力产生一定的影响，如果为试验桩设置专用的锚桩，则会大大增加相关成本。锚桩反力梁装置在试验过程中特别是加载的前几级容易出现油压过冲现象，如果处理不好，严重的时候一次可以过冲一到二级荷载，过冲一般只是影响到试桩的沉降量，控制得好对最终数据的影响较小。试验过程中，当估计到反力装置提供的反力不够时，可在横梁上对称放置或悬挂一定重物。不论堆载反力梁装置的安装还是锚桩反力梁装置的安装，其所应提供的反力不应小于预估最大试验荷载的1.2～1.5倍。

1.3、自平衡法

优点：自平衡测试法通过桩自身阻力作反力，避免了庞大的反力装置，其装置简单，准备工作省时省力，并且可以节省大量试验费用。

缺点：当使用工程桩进行检测，荷载箱位置在加载后形成断桩，不宜处理，荷载箱平衡点位置需要预估，上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力不易平衡，另外测试时，荷载箱上部测读的是负摩擦力，与实际情况不相同，需要根据经验进行调整。

2、高应变法的应用探讨

高应变法检测技术以一维波动理论为基础，假设桩为一维线弹性杆，桩周土阻力由动阻力和静阻力两部分组成，一般假设动阻力与桩的质点运动速度成正比，土的静阻力与该点桩身位移有关，土的静阻力模型多采用Smith土阻力模型。适用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性；监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及施工桩长提供依据。用重锤冲击桩顶，使桩土之间产生足够的相对位移，充分激发桩周土摩阻力和桩端支承力，从而测得桩的竖向抗压承载力和桩身质量完整性。对实测波形进行拟合分析计算，可获得桩周土力学参数，桩周，桩端土阻力分布，模拟静载法的荷载沉降（Q-S）曲线。特别在判定桩身水平整合型缝隙、预制桩接头等缺陷时，能够在查明这些“缺陷”是否影响竖向抗压承载力的基础上，合理判定缺陷程度。试打桩和打桩监控属于其特有的功能，是静载试验无法做到的。

高应变法的优点是：仪器较为轻便、快速、检测费用低，可以检测到桩身缺陷位置，合理判定缺陷程度，检测数量可大幅度提高（单日可检测15～20根）；高应变法的准确性主要取决于以下三个方面的因素：

2.1、现场检测时，数据信号的采集质量；

2.2、测试人员的素质；

2.3、高应变试桩技术本身的局限性。

缺点是：对于大直径扩底桩和Q-s曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩，不宜采用本方法进行竖向抗压承载力检测。

3、具体的工程的案例分析

3.1、某工程（图一）

管桩，桩径400mm，桩长10.5m，要求最大加载量为1380kN，试验结果见图（b）所示。

（a）（b）

图一

经静载试验，该桩试验加载到1334kN时，总沉降量为28.87mm，沉降量稍大；加载至1380kN时，沉降量已达到52.08mm，沉降量已超过40mm，但压力能稳定。

综合分析，该桩极限承载力为Qu=1334kN。

该类桩的极限承载力为Qu=1334kN，但该桩经试验后可达到Qu=1380kN的要求。

3.2、某工程（图二）

冲孔灌注桩，桩径为800mm，桩长为6.5m，单桩承载力设计值为2000kN，桩端持力层为微风化花岗岩，检测结果见图（b）。

（a）（b）

图二

分析：经高应变法检测该桩桩底同向反射强烈，且在2L/c后无明显端阻力反射，桩身完整性类别（β=0.67）判为Ⅲ类，根据广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2008，此桩不宜提供高应变法承载力检测结果，建议采用其他方法验证或确定单桩承载力。后采用钻芯法验证，当钻至桩底时，芯样骨料分布不均匀，芯样破碎长度约有20cm。

结束语

综上所述，目前我国的建筑工程对基桩承载力检测，常用的两种方法是静载试验法、高应变法，两种方法各有所长，根据设计的要求，充分发挥不同检测方法的优点。在基桩承载力检测中，采用静载试验是检测基桩竖向抗压承载力最直观、可靠的方法，不过费用高，检测周期比较长，如果场地受限制就很难进行。对单桩竖向抗压承载力和桩身质量完整性同时有要求时，就选择高应变法检测，该方法与单桩竖向抗压静载法相比，具有设备简单、省时、相对费用低、抽检覆盖面大等优点，同时可用于打桩过程中的监测，所以工程界被广泛应用。

参考文献：

[1]广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2008

[2]广东省工程桩质量检测技术培训教材

[3]中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008

[4]中华人民共和国行业标准《建筑基桩自平衡静载试验技术规程》JGJ/T403-2017