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摘要：本文介绍了桩基静载试验中常用的几种反力装置，并分析了这几种反力装置在静载试验中的应用情况及常见存在问题，并提出解决措施。
关键词：反力装置；静载试验；应用分析
1、前言
桩基检测大致可分为两类，即检测桩身完整性和承载力。评价基桩工程质量的好坏，主要因素是承载力。而单桩竖向静载荷试验是公认的检测单桩竖向承载力最直观、最可靠的方法。尤其是反力装置在静载试验工作中的应用着重要的作用，如何认识几种反力装置在静载试验中的应用及常见存在问题，提出解决措施是本文的重点，以引起各方的理解和重视。
单桩竖向静载试验就是以一固定时间段，通过油泵对千斤顶施加一定压力，利用加载反力装置荷重反作用传递到受检桩桩顶，使桩受力并产生一定沉将量，通过试验数据的判读来确定桩的承载力大小。
2、静载试验反力装置安装要求
（1）加载反力装置能提供的反力不得小于最大加载量的1.2倍；
（2）应对加载反力装置的全部构件进行强度和变形验算；
（3）应对锚桩抗拔力（地基上、抗拔钢筋、桩的接头）进行验算；采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不应少于4根，并应监测锚桩上拔量；
（4）压重宜在检测前一次加足，并均匀稳固地放置于平台上；
（5）压重施加于地基的压应力不宜大于地基承载力特征值的1.5倍。
（6）受检桩、锚桩（或压重平台支墩）和基准桩之间的距离（见表1）
试桩、锚桩（或压重平台支墩边）和基准桩之间的距离 表1
注：1. D为试桩、地锚或锚桩的设计直径或边宽，取其较大者；2 括号内数值可用于工程桩验收检测时多排桩设计桩中心距离小于4 D或压重平台支墩下2倍—3倍宽影响范围内的地基土已进行加固处理的情况。
3、几种常用的反力装置
静载试验中，作用于桩上的荷载一般由反力装置提供。反力装置的合理使用直接影响着试验的过程和结果，常用的有锚桩横梁反力装置和压重平台反力装置，还有静压桩机荷载反力装置。
锚桩反力装置就是将被测桩周围对称的几根锚桩用锚筋与反力架连接起来，依靠桩顶的千斤顶将反力架顶起，由被连接的锚桩提供反力，提供反力的大小由锚桩数量，反力架强度和被连接锚桩的抗拔力决定。锚桩反力装置一般不会受现场条件和加载吨位数的限制，当条件允许，采用工程桩作锚桩是最经济的，但在试验过程中需要观测锚桩的上拔量，以免拔断，造成工程损失。锚桩横梁反力装置（又俗称锚桩法），由试桩、锚桩、主梁、次梁、锚笼（或挂板）、千斤顶等组成（见图1）。这种方法比较适合大直径灌注桩的静载试验，可减少检测时所需的大量荷重所产生的检测费用，可节省较多成本。
压重平台反力装置就是在桩顶使用钢梁设置一承重平台，上堆重物，依靠放在桩头上的千斤顶将平台逐步顶起，从而将力施加到桩身。反力装置的主梁可以选用型钢，也可用自行加工的箱梁，平台形状可以根据需要设置为方型或矩形，堆载用的重物可以选用砂袋、混凝土预制块等。这种方法装置使用比较广泛，其承重平台搭建简单，适合于不同荷载量试验，安装速度快（除了选用砂袋作荷重外），但检测成本相对偏高。（见图2、图3）
静压桩机荷载反力装置就是利用静压桩机两边的长船作为支墩，利用桩机主平台的荷载作为反力装置，依靠放在桩头上的千斤顶通过试验用的横梁将平台逐步顶起，从而将力施加到桩身。一般适合于采用静压管桩施工的现场，操作便捷，可减少外运静载设备带来的运输费，备受欢迎。但长期使用对静压桩机的油缸性能有一定影响。（见图4）
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图1：锚桩反力装置示意图 图2：砂袋作荷重的压重平台反力装置
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图3：砼预制块作荷重的压重平台反力装置 图4：静压桩机荷载反力装置
4、几种反力装置应用的工程实例
（1）、本市某酒店工程桩1#桩（极限荷载30000kN）静载试验采用堆载反力梁装置，上部堆重物使用混凝土预制块（每块500kN），使用12米×12米平台，整个安装过程历时4天。反力梁装置安装受力场地进行回填砂石并分层处理，确保安全。其试验结果Q－s曲线如图5。
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图5：本市某酒店1#桩静载Q－s曲线 图6：某市中学教师宿舍楼4#桩静载Q－s曲线
（2）、某市中学教师宿舍楼4#工程桩（极限荷载3200kN）静载试验采用堆载反力梁装置，上部堆载重物使用袋装砂石，人工堆放，整个安装过程耗时5天。因反力装置支墩下沉，重平台压到千斤顶。其试验结果Q－S曲线如图6。
（3）、本市国际茶都商铺55#工程桩（极限荷载3000kN）静载试验采用静压桩机荷载反力装置，上部堆载重物使用鉎铁块，移机方便。其试验结果Q－S曲线如图7
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图7：本市国际茶都商铺55#桩静载Q－s曲线
5、试验中反力装置常见存在问题及其解决措施
（1）锚桩反力装置常见的存在问题：①、锚筋容易脱焊。锚桩特有的测验之中，若筛选出来的钢筋质地不佳，或手动焊接这样的水准偏低，那么添加荷载直至某一点以后，锚桩衔接着的桩头、主筋搭配着的锚筋，通常就会碎裂，断开了焊点。锚桩钢梁整合情形下的反力架，也常常会塌陷。这种情形下，容易损毁千斤顶等检测设备，威胁安全。②、锚桩容易上拔。很多情形下，需要衔接钢梁及锚桩，以便提供反力。为节省经费，通常布设工程桩，当成测验之中的必备锚桩。但若检测之前，没能运算得来精准的抗拔力，则造成过度态势下的钢筋拉力而使锚桩上拔；布设好的锚桩体系，若没能严格对称，或多层级的受力没能平衡，则后续加载之中，部分架构内的锚桩就很易上拔，扯断衔接着的钢筋，带来测验失败。
对于这种问题应采取的措施：①、在真正施工之时，应筛选偏大规格特有的钢筋，把它当成拉筋。设定好的焊接长度，添加荷载时，应采纳双面焊。②、为规避锚桩容易上拔，先要拟定好的试桩方案，应能慎重辨识锚桩固有的抗拔状态。若发觉了受力没能均衡，应随时去沟通业主，或者设计方。
（2）压重平台反力装置常见的存在问题：①、支墩下沉，压重平台压到千斤顶的现象。采用压重平台反力装置时，试验前压重全部由支撑墩承受，若地基承受力不够，支撑墩可能产生较大的下沉，严重时会造成试验前压重平台压到千斤顶的现象，桩已承受了竖向抗压荷载，而桩的沉降未及时记录。在这种情况下继续试验，那么，前几级荷载对应的桩顶沉降量非常小，原始记录实际上是不真实的记录，会影响试验结果的判断。②、偏心问题。试验过程中应观察并分析桩偏心受力状态，偏心受力主要由以下几个因素引起，一是制作的桩帽轴心与原桩身轴线严重不重合，二是支墩下的地基土不均匀变形，三是采用多个千斤顶，千斤顶实际合力中心与桩身轴线严重偏离。桩是否存在偏心受力，可以通过四个对称安装的百分表或位移长号传感器的测量数据分析获得。到底允许偏心受力多大而不影响试验结果，要结合工程实践经验确定，显然，不同桩径、不同配筋情况，不同桩型、不同桩身设计强度、甚至不同地质条件，抵抗偏心力矩的能力是不同的。一般来说，四个不同测点的沉降差，不宜大于3～5mm，偏心弯矩抵抗能力强的桩，不应大于10mm。
对于上述问题应采取的措施：①、试验场地提高地耐力的要求。静载前，应进行现场考察，了解场地情况，必要时做回填砂石以提高地耐力，改良处理好场地及要求整平；②、采取边堆载边试验。为了避免主梁压实千斤顶，或避免支撑墩下地基土可能破坏而导致安全事故等，采用边堆载边试验，只要桩的试验荷载满足规范要求--每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的＋－10％,应该说试验结果是可靠的。在实际操作中应该注意两个问题，一是试验过程中继续吊装的荷载一部分由支承墩承担，一部分由受检桩来承担，桩顶实际荷可能大于本级要求的维持荷载的值，若超过规定的10%时，应适当缷荷，以保证每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的＋－10％；二是根据吊装速度，控制试验开始的时间，一般应在堆量大于应堆载量的50%后开始试验，确保试验过程中桩顶的堆载量不小于试验荷载的120％。③、对于偏心的问题，在试验过程中应密切关注沉降量是否均匀，以及压重平台是否出现倾斜，遇到危险情况应及时终止加载。有条件的情况下，可适当调整上部重物位置，力求平衡，排除安全隐患。
（3）静压桩机荷载反力装置常见的存在问题：①、选择测试的桩容易被施工队在检测前进行“复压”问题。因为利用静压桩机作为荷重试验，需要由施工桩队将桩机进行移位和调试到受检桩上，施工队往往会在移机后对准备试验的桩再次复压，其目的是规避由于已打的桩终压不够、挤土效应、桩端软弱等因素造成检测不合格的做法，确保做到“万无一失”；但对于地质条件必须有固结期要求的静压桩来说，这种“偷压”的行为倒是“哑巴吃黄连---有苦难言”，原因是由于检测前进行“复压”，导致桩周土体被扰动，失去固结效果，导致承载力变得更低。这种行为无法反映真实的检测结果，甚至误判工程质量。②、静压桩机的几何尺寸很难符合静载试验所要求的条件。原因是根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）要求（见表1），试检桩与压重平台支墩净距（≧4（3）D且>2.0m），试检桩中心与基准桩中心距离（≧4（3）D且>2.0m），基准桩中心与压重平台支墩边距离（≧4（3）D且>2.0m）。这些条件一般静压桩机很难达到这个静载试验要求；再加上检测人员往往将基准桩安装在静压桩机平台内，这些都未能按规范要求执行，可能影响检测精度。
对于这种问题应采取的措施：①、对于选取试验的桩，落实专人监督，确保受检桩在试验前没有受到施工队的“偷压” 行为。②、静载试验前，应对现有静压桩机的几何尺寸进行丈量，检查其各项距离是否满足静载试验的要求。同时也应监督基准桩安装位置，确保各项指标符合检测技术的要求，从而保证检测数据真实、精确。
综上所述，几种反力装置常见的存在问题，均与安全问题和规范化检测密切相关，必须认真分析，严肃执行。
6、结束语
反力装置的选取应根据工程实际情况，例如现场条件、桩型、试验成本、业主要求等因素综合选择。对于反力装置常见的存在问题，应做到早预防、抓落实、严要求，才能实现安全生产和规范检测，确保检测数据科学、公正、准确。
参考文献
1、刘明贵，余诗刚，汪大国 《桩基检测技术指南》，北京，科学出版社 1995
2、国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014
3、《桩基工程手册》，建筑工业出版社，1995年9月
论文作者:陈彦全
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/8
标签：装置论文; 荷载论文; 静压论文; 千斤顶论文; 平台论文; 荷重论文; 偏心论文; 《基层建设》2016年15期论文;