马东升
广东科跃工程检测有限公司 广东省汕头市515000
摘 要：随着建筑工艺的不断发展，特别是高层建筑越来越多的情况下，桩基的应用越来越广泛，对承载力的要求也越来越高，而桩基静载试验则是检测承载力最靠谱、最为直观的检测方法，是保证桩基工程质量的重要环节。本文主要浅谈单桩竖向抗压静载试验，以采用接近于竖向抗压的实际工作条件的试验方法，通过逐级加载压力、观察位移变化的方式确定单桩竖向抗压承载力。
关键词：桩基；静载试验；承载力
1静载试验的重要性
静载试验的重要性主要有三个方面：（1）为结构设计提供实际有用的数据依据；（2）试验结果可以直接客观地反映桩基工程施工质量，为工程桩验收提供主要依据；（3）验证高应变等其它检测方法的单桩承载力检测结果。
2试验原理
在单桩竖向抗压静载试验中，作用于基桩上的荷载一般由反力装置提供。加载反力装置的选择直接关系到试验的过程和结果，一般有压重平台反力装置、锚桩反力装置。承载力试验结果由两个因素决定：（1）桩身材料强度；（2）地基土对桩的极限承载能力；在竖向荷载的加压作用下，桩顶传来的荷载，在最初的受荷阶段，由于桩顶的位移较小，荷载主要由桩上侧表面的侧摩阻力承担，然后以剪切应力的方式传递给桩周围土体，桩身应力和应变随深度递减。伴随荷载的递增，桩顶的位移继续加大，桩的侧摩阻力从上向下逐步被激发出来，当达到极限值后，持续增加的荷载先由桩端上阻力全部承担，随着桩端持力层的塑性压缩和挤出，桩顶的位移增长率将加大，当持力层达到极限值后，桩顶位移将呈现从量到质的转变过程，通过这个位移变量关系来确定桩的极限承载力。
3试验方法及结果分析
国内大多采用“慢速维持荷载法”试验进行工程桩验收以及为设计提供承载力依据。“慢速维持荷载法”采用逐级加载方式，每级加载为最大试验荷载的1/10，首级按2倍分级荷载加载，在每一级荷载作用下维持至少2.0h（按第5、15、30、45、60、90、120min测读桩顶沉降量），当桩顶沉降达到相对稳定标准后（每1h的桩顶沉降量不得超过0.1mm，并连续出现2次，按1.5h连续3次每30min的沉降观测值计算），即可施加下一级荷载，当达到规定的终止加载情况时停止试验，按规范要求逐级等量卸载到零（每级卸载量宜取加载分级荷载的2倍，每级荷载维持1h，按第15、30、60测读沉降量，卸载到零后，继续测读残余沉降量，维持时间不少于3h）。
试验完成后，我们可以通过试验结果汇总表、Q-s曲线、s-lgt曲线来进一步确定单桩竖向抗压承载力，主要按下列5种方法确定：（1）对于陡降型Q-s曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值；（2）取s-lgt曲线尾部有明显向下弯曲的前一级荷载值；（3）某级荷载下的沉降量大于前级的2倍，且24h尚未达到相对稳定标准时，取前一级荷载值；（4）对于缓变型Q-s曲线，取总沉降量s等于40mm对应的荷载值，对直径大于等于800mm的桩，取0.05D对应的荷载值；（5）不满足第1～4种情况时，取最大加载值为单桩竖向抗压极限承载力。
案例分析：某工程55#工程桩，桩径1200mm,桩长35.8m。最大加载量为18980kN,试验结果如表1及图1所示：试验加载到11388kN时，总沉降量为32.62mm，沉降量稍大，以后几级荷载沉降量都较大，但压力可稳定，到加载至18980kN时，沉降量已达到81.54mm。综合分析，该桩极限承载力为15184kN（以沉降量为0.05D对应的荷载，即沉降量60mm）。
表1 静载荷试验结果汇总表
图1 静载荷试验Q-s曲线
4常见问题及相应对策
4.1压重平台偏心
单桩竖向抗压静载试验采用压重平台反力装置时，配重反力系统能提供的反力不得小于最大试验荷载的1.2倍，压重平台反力支墩施加在地基土上的压应力不宜超过地基土承载力特征值的1.5倍，但往往实际堆载时两边支墩会由于堆载量的不断加大产生不均匀沉降，加上人工堆载在确定“平台中心”时存在的一些误差，堆载平台常常会出现偏心情况。这就会导致千斤顶在未顶到最大试验荷载时平台与支墩出现局部悬空，最终因为无法继续施加荷载而停止试验。解决平台偏心问题的关键方法有两点：一是反力支墩处地基土具备足够的刚度和密实度，堆载前可利用动力触探试验方法普查下地基土的实际承载力特征值，在地基土上平铺钢板增大受压面积，大吨位静载试验时还需在支墩处制作钢筋混凝土支撑板；二是堆载人员的熟练操作，堆载前应以桩中心量测出平台尺寸，保证堆载平台中心与桩中心，配重中心与平台中心一致。
4.2位移基准系统的不稳定
堆载支墩、试桩沉降时都会对地基土施加相应的压力，导致基准桩周围土体扰动，致使位移基准系统受到干扰，试验数据产生较大偏差。为此最好的解决办法是在规范要求的“试桩、平台支墩边、基准桩之间的中心距离”的基础上适当加大距离值，并且进一步加大基准桩入土深度。
4.3试验前主梁压住千斤顶
堆载时两边支墩的不断沉降，将事先预留在千斤顶与主梁之间的空隙消掉后就会发生“主梁压住千斤顶”的情况，试验未开始正式加载，千斤顶就已经出现被“压死”的过载现象，严重影响了千斤顶的正常使用精度和寿命，桩顶也由于过度预压破坏了原始试验状态，影响了试验的准确性。解决措施主要还是加固支墩下地基土，可采用换填砖渣、碾压加平铺钢板的方法。
5结语
桩基静载试验是一种应用最广泛、最有效的承载力检测方法。在实际试验时应注意桩的龄期（混凝土灌注桩不得少于28天）和间歇时间（主要是指混凝土预制桩和钢桩），在追求试验结果准确性的同时也应该保障人身安全，对试验人员同时进行技术、安全交底。
参考文献：
【1】林锡安，单桩竖向抗压静载试验理论及曲线形态，中国房地产业，2020（9）：160-161．
【2】张恒启，范波，浅析建筑工程桩基静载检测存在的问题及对策，西部资源，2019（6）：124-125．
【3】周华，试析岩土工程中桩基静载检测实验，建筑建材装饰，2015（21）：156-157．
作者简介：马东升，1992--，男，汉，广东，助理工程师，本科，单位：广东科跃工程检测有限公司，研究方向：检测，