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摘要：本文通过研究基于静荷载实验下桩基检测的机理，系统分析了桩基检测的原理，总结其在工程实践的应用分析，本文的研究，为桩基检测提供技术参考。
关键字：静荷载实验；桩基检测；工程实践
1前言
工程的桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等几种。桩基静载测试技术是随着桩基础在建筑设计中的使用越来越广泛而发展起来的。新中国成立以前，在国内基本上没有桩基静载测试技术的发展，新中国成立以后，桩基静载测试技术才逐步发展起来，就拿西南边陲省份云南来讲，50年代末和60年代初，就有了在预制桩上进行的静载试验，但因为桩基础的使用量很少，故试验的数量也少。进入到80年代以后，随着改革开放的深入，基础建设规模的逐年加大，特别是灌注桩在工程上的广泛应用，我国的桩基静载测试技术也进入了一个全新的发展时期。桩基静载试验是一项方法成立，理论上无可争议的桩基检测技术。在确定单桩极限承载力方面，它是目前最为准确、可靠的检验方法，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。桩基静载试验中的任何试验数据都必须从经过定期计量标定的测量器具上获得，这样的数据才能是真实的数据。
2检测机理及应用
2.1检测准备
基于该方法下的桩基检测的前提条件如下：预制桩在桩身强度达到设计要求的前提下，对于沙类土，不应少于10d（天）；对于粉土和粘性土不应少于15d，对于淤泥或淤泥质土不应少于25d，待桩身与土体的结合基本趋于稳定。才能进行试验。灌注桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前提下，对于沙类土不少于10d，对一般粘性土不少于20d，对于淤泥或者淤泥质土不少于30d，才能进行试验。
试桩选择：
（1）在同一条件下的试桩数量、竖向或水平静载试桩数量不易少于桩数的1%，且不应少于3根。当工程桩总数在50根以内时不应少于2根。（2）竖向静载试验的试桩和锚桩可利用工程桩，但锚桩的抗拔力应经演算满足要求，水平静载试验不宜利用工程桩做试桩。
2.2机理研究
桩的作用就是将上层结构的载荷通过桩承台。桩身传递到地基层中去，使建筑物能够稳固地支承在地基上，不至发生过大的沉降和保持稳定。其受力过程为：
（1）当竖向载荷开始逐步施加桩顶时，桩身上部首先受到压缩而产生相对于图的向下位移。这时，桩侧面开始受到土的向上摩阻力。
（2）桩顶荷载在沿着桩身向下传递的过程中必须不断地克服这种摩阻力，因此桩身的轴向力随着深度增大而减少。
（3）荷载逐渐增大，随着桩身位移的增大，侧摩阻力逐渐发挥出来。直到桩身位移量增达到一定数值，桩侧摩擦力达到极限值，这时若桩身进一步下沉。则在桩与周围土之间将产生相对滑动，侧摩阻力不在增大，甚至稍有降低。
（4）由于桩身压缩量的累积，桩身各断面的位移量是不相等的。在位移最大的顶部摩阻力首先达到极限值，随着荷载的增加，下部桩身的侧摩阻力也逐渐增大，桩底土受到压缩而产生桩端承载力，由于桩端土受到压缩，增加了桩土相对位移，从而使摩阻力进一步得到发挥。
（5）随着荷载的增加，桩端阻力逐渐增大，当桩身侧摩阻力全部达到极限以后，在增加的荷载将全部由桩端阻力平衡。
（6）荷载进一步增加，桩端持力层土的大量压缩，位移迅速增大，直到最后塑性挤出，桩就进入破坏阶段，桩端阻力达到极限，桩也达到极限承载力。这时作用于桩顶的荷载就是桩的极限荷载。
桩侧摩阻力达到极限值时，桩与土体的相对极限位移Su与土质有关：对于粘性土约为5mm~10mm；对于砂类土、粉土约为10mm；对于杂填土等松软土体Su可能小于5mm。
桩的端阻力，达到极限时的桩下沉量与土类状况及桩的直径有关：一般粘性土约为0.25D;硬粘土约为0.1D；中密以上的砂土约为（0.08~0.1）D，一般桩径都在300mm以上，所以中有桩端下沉达到30mm以上时，桩端阻力才能充分发挥。对于钻孔桩应、还应考虑虚土的影响，当虚土较多时，所需下沉压密位移就更大。
桩身强度破坏包括：桩身缩颈、离析、是松散、夹泥、混凝土强度低。
灌注桩桩底沉渣太厚，预制桩接头脱节等会导致承载力偏低也属于桩质量问题；桩帽制作不符合要求，如桩帽与原桩身不对中、桩帽混凝土强度低，导致试验无法顺利进行则属于广义的桩身破坏。
2.3应用分析
静载试验桩的破坏模式：包括桩身结构强度破坏和地基土强度破坏。土对桩的抗力分为；桩测阻力和桩端阻力。一个理想完整的试桩曲线可分为四个阶段：第一阶段以桩身压缩产生侧摩阻力，桩端阻力未产生；第二阶段桩身不断下沉，侧摩阻力不断加大至极限，端土逐渐压密，处弹性压密状态，端阻力不断加大；第三阶段侧摩阻力至极限不在增大，端阻力加大端土剪切变形逐步形成塑性区；第四阶段端土塑性区形成，端土挤出下沉急剧。.钻土灌注桩的Q~S曲线主要取决于端庄土的特性。挖空灌注桩的承载力主要由端阻力构成。
位移测读设备：锚桩试验一般可用量程1厘米的百分表。其准梁一般用4m~5m的型钢，。直径或边宽大于500mm桩应在两个方向对称安置4个极品位移传感器。直径或边宽小于500mm的桩可对称安置2个百分表或位移传感器。
预制桩测试及记录：对于饱和的软泥、粉砂、砂质粘土应在打试桩后‘歇息’两天后，进行复打动载荷试验。作此试验时，锤击3~5下。将每次锤击之贯入度分别测记。静载实验对于砂性土应在打入7天后进行。如为粘性土应视土的强度恢复而定，一般不得少于15天，对于饱和软粘土不得少于25天。试桩桩头的处理：实验过程中桩头部位往往承受较高的竖向荷载和偏心荷载，此时一般应对桩头进行处理。桩头标高宜高出土面500mm以上，以便进行加固处理及进行桩基沉降量测试。对于控孔桩和预制桩桩头露出地面200mm。沉降观测制度：慢速试桩法、快速试桩法和多次循环回零加载法三种观测发。沉降相对稳定标准：每一小时的沉降量不超过0.1mm，对砂类土中的桩可放宽到半小时沉降部超过0.1mm，并连续出现2次。
.终止加荷条件：（1）在某级荷载作用下，桩的沉降增量为前一级荷载作用下的3倍（砂类土）与5倍（粘性土）。（2）桩顶纵沉降量大于10%D（D为桩底径）且继续加载2级无明显陡降。（3）锚桩锚筋较多拉断或锚桩上拔量大于极限值:直桩10mm；扩底桩15mm。（4）达到设计要求的最大加载量。（5）在某级荷载作用下。桩顶沉降量大于土级加载量2倍。
单桩极限承载力的分析:按参加统计的试桩数，取极限承载力的实验平均值，并要求其极差不超过平均值的30%。对于柱下柱数位3根及3根一下的桩，取最小值。
单桩竖向承载力特征值的确定:（1）用选定的极限荷载除以安全系数2作为承载力特征值，其对应沉降量不超过3%D（一般小桩）或2.5%D（大桩径灌注桩）。（2）当极限荷载难以确定时，可以Q~S曲线上取下列沉降之对应荷载为承载力特征值：预制桩及高压注浆桩：取1.2%D钻孔灌注桩：取1.3%D沉管桩：1.25%D挖孔桩：取1.3%D。
2.4影响因素分析
冬季对桩基检测的影响：当气温低于2℃。土将会冰洁，在土冻结时做静载试验则相对于所加荷载增大，以致试验结果不准确。
3总结
本文通过研究基于静荷载实验下桩基检测的机理，系统分析了桩基检测的原理，分析其检测技术的机理，总结其在工程实践的应用，同时分析了检测过程中的实际操作流程及其注意事项、影响结果的因素分析等内容。
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论文作者:冯博
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/13
标签：荷载论文; 桩基论文; 阻力论文; 承载力论文; 位移论文; 极限论文; 粘性论文; 《防护工程》2019年第2期论文;