桩基静载试验常见问题及对策

桩基静载试验常见问题及对策

陈美玉

中国国检测试控股集团海南有限公司，海南 海口 570311

摘要：在桩基的应用过程中，检测桩的承载力与指标参数关系到工程的经济与安全。桩的抗压、抗拔和横向承载力中最基本、最直接、最有效、最可靠的试验方法是静载试验。但是在静载试验过程中经常会出现各种问题，导致静载试验的结果不准确甚至失败。本文通过众多静载试验的现场应用，总结归类为以下几类。

关键词：建筑桩基；桩基静载试验；问题；对策

1概述

桩基静载试验是运用在工程上对桩基承载力检测的一项技术。其工作原理是通过在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的实验方法。当前最准确且可靠的桩基承载力的检验方法就是静载试验方法。作为判定某种动载检验方法是否成熟，均以静载试验成果的对比误差大小为依据。因此，每种地基基础设计处理规范都把单桩静载试验列入首要位置。在依靠桩的沉降量确定桩的单桩竖向抗压极限承载力时应按下列方法分析确定：依据JGJ106—2014《建筑基桩检测技术规范》，①根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q-s曲线，应取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值；②根据沉降随时间变化的特征确定：应取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；③在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下的沉降量的2倍，且经24h尚未达到本规范规定的相对稳定标准，宜取前一级荷载值；④对于缓变型Q-s曲线，宜根据桩顶总沉降量，取s等于40mm对应的荷载值；对D（D为桩端直径）大于等于800mm的桩，可取s等于0.05D对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩；⑤不满足①~④款情况时，桩的竖向抗压极限承载力宜取最大加载值。

1.1桩的损坏

依据JGJ106—2014《建筑基桩检测技术规范》，桩在静载抗压过程中，包含桩顶、桩身的损坏。其中桩顶的损坏是由于桩顶平面不齐或强度不够、桩帽中心与桩身中心不在同一垂线上、桩帽与桩身结合处强度不够等，造成桩顶损坏，以致于检测中断。依据JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》，桩身破损包括：水泥量少、密实性能差等混凝土强度不够造成的损伤。预制桩则会在上部出现屈服，上部由于无网筋或箍筋间隔太大，加大载荷后桩头出现沿纵筋方向的裂痕缝隙。在桩基横向检测试验中，当桩在弯矩最大受拉断面处，混凝土破损时，钢筋发生破坏，或该截面的应力达到破坏极限时，桩身强度达到极值水平而破坏。依据JGJ106—2014《建筑基桩检测技术规范》，如果选用配重平台作为配重系统，由于配重平台的吨位过大或配重不足，引起配重平台的中心偏移或者滑移，造成桩身承载平台偏位超标。在检测过程中，假若达不到设定承载力，平台被提升或滑动，导致堆载平台上的支墩被提升，从而压力没有办法提高，试验就此停止。假如无法快捷、精准地发现平台偏位，就应该暂停对平台继续加压力，避免引起平台倒塌。在平台测试期间，尤其是测试极限承载力比较大的静载检测试验，准备检测前，应当有详细可靠的检测方案和整体计划。依据DB32/T3916-2020《建筑地基基础检测规程》，在检测加载前，将试块中心调整到平台中心和水平，工作台的中心与桩头的中心对齐。

1.2土体破坏

根据JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》，桩基承载力检测时，桩体四周土体滑移破坏时，在桩四周的土体形成一个类似圆环形的滑移剪切面，一般情况下，滑动土的位移线不向地面延伸。荷载Q和沉降S的Q-S曲线显示出粘土层表层的急剧下降趋势，对应于该曲线的转折点荷载即为桩的极限荷载。依据JGJ106—2014《建筑基桩检测技术规范》，当持力层为砂土或粉土时，Q-S曲线表现为缓慢变形，难以由Q-S曲线确定单桩极限承载力。在这种情况下，极限承载力通常由上部结构的容许沉降确定。一般情况下，当固定桩顶沉降值为0~80mm时，相应的荷载为桩的极限承载力。在极限荷载作用下，桩的总侧阻力充分发挥，总端阻力可以充分发挥（陡降Q-S曲线），也可以部分发挥（缓慢变形Q-S曲线）。

2测量系统问题

2.1控制好基准桩的稳定性

依据JGJ106—2014《建筑基桩检测技术规范》，在基桩静载检测过程中，通常采用位移传感器或百分位数来测量桩顶位移。实验的重点是基准梁是否稳定。基准桩设好后，由于平台对桩周围形成的附加压力容易引起基准桩的失准和移动。特别是在大吨位桩检测中，即使被检测桩、基准桩与支墩的距离大于等于4d，在桩荷载作用下支护墩仍会有明显的沉降影响着基准桩的稳定性。以某工程桩为参考桩，在实际检测过程中可供选择的工程桩较少。其他情况下，基桩设置较浅，容易冲击表土。因此，有必要对基准梁的起伏变化量有一个清晰的认识。

2.2主梁压实千斤预

基桩承载力检测中最常用的方法是堆载法。位于昆山市周市镇的某工程，承载力特征值为450kN。桩径为500mm，长度为32.0m的PTC管桩。在桩基静载检测中，场地是较为软

弱粉质粘沙泥土层，由于桩顶荷载较大，导致两支墩的沉降。经计算，410kN前，试验前桩顶已下沉，但当时试验尚未完成，无沉降记录。虽然试验后期各级沉降均在正常范围内，但总沉降量不够准确。所以，在测试之前，应当了解周围土质，预先根据勘察报告评估土体的基本承载力，然后再决定是否加固支墩周围的土体或适当增加支墩的高度。

3其他方面

3.1桩底沉渣

根据GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》，当桩底沉渣较厚或进入持力层深度不够时，桩端阻力远未达到预估值，使得静载试验不能真实反映设计要求的效果。

3.2锚桩上拔

依据JGJ106—2014《建筑基桩检测技术规范》，当采用工程桩作为试验锚桩时，如果钢筋断裂或由于施工原因导致锚接触断裂，或锚桩系统布置不对称，此时锚力分布不均，加载过程会导致部分锚桩被拉起过多，必须停止试验，导致试验失败。因此，有必要在试桩方案实施前进行受力计算。分析桩在施工中遇到的结构问题，改进施工技术，如果是设计的原因，应修改桩的结构，尽量平衡桩的材料和基础的强度。

3.3偏心

根据JGJ106—2014《建筑基桩检测技术规范》，在试验过程中，桩身在偏心荷载作用下极易损坏，这也是造成桩身损坏的重要原因，偏心力主要是由以下因素引起的：一是桩帽轴与原桩轴线严重偏离；二是地基土产生不均匀变形、堆垛平台倾斜、锚桩配筋储备、锚桩间载荷；三是千斤顶实际节点中心与轴线严重偏离。通过对四个对称安装的百分表或位移传感器的现场观测和测量数据分析，可以得到桩后偏心力。因此，为了防止偏心力的不利影响，第一，要确保桩帽轴与原桩体轴线重合；第二，要加固或更换支墩下的地基土，确保变形均匀沉降，保证堆垛平台的平衡；第三，预留给锚桩的钢筋应匹配，锚桩间的荷载应同步；第四，尽可能多使用千斤顶让实际接合中心与桩轴线重合。

4其他建议

建立公司安全生产责任制度，制定安全生产规章制度和操作程序，制定安全生产事故应急救援预案。安全生产管理人员经常检查静载试验现场，及时解决问题。仪器设备经常保养，设备严禁超负荷运行，查处老化、报废设备，如果在检查中发现钢梁影响承载能力的正常发挥，墩架必须及时焊接加固，在每次静载试验中，主梁应稳定，防止打滑。使用反应堆反应装置时应提高反应堆平台的整体安全性。注意桩载荷的安装方向，尽可能产生“捆绑”和“咬合”效应，或在层间加设“防滑带肋”。试验场地应设置安全警示标志和夜间警示灯，无关人员不得在附近。

结语

在桩基静载检测中，桩土体系的承载力和沉降量可以通过桩基静载试验来评价，应不断积累经验，严格执行规范要求，就能够减少或避免类似的问题。

参考文献：

[1]江苏省住房和城乡建设厅.DGJ32/TJ109-2010预应力混凝土管桩基础技术规程［S］.江苏：江苏科学技术出版社，2010.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ106-2014建筑基桩检测技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2014.