东莞市建设工程检测中心 广东 东莞 523809
【摘 要】通过多年桩基静载检测经验，总结出静载检测的技术要点和异常情况的分析处理，为更加客观有效的判定基桩单桩承载力提供参考。
【关键词】堆载法；承载力特征值；检测平台
1、前言
随着国民经济的快速发展，建筑业方兴未艾，高层建筑成为城市发展的缩影。桩基础作为高层建筑基础的一种重要型式，正得到越来越广泛的应用。因此，基桩检测尤为重要。目前，静载检测试验是当今公认的检测基桩承载力最直观、最可靠的方法。
静载试验是指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试验方法。
2、静载检测特点
2.1 优点：试验操作过程比较简单且在确定单桩极限承载力方面，试验结果最为准确、可靠。
2.2 缺点：劳动强度大，危险性高，测试人员持续工作时间长，容易产生疲劳；影响测试工作的因素较多，需要提前做好检测准备和检测预案。
2.3 检测目的：验证桩基的承载能力，是否满足设计要求，并对设计理论、设计方法进行优化调整，并验证桩基施工质量，从而确保桩基的承载能力满足设计要求，保障了上部结构的稳定性。
3、静载检测分类
静载检测方法可分为慢速维持荷载法和快速维持荷载法：慢速维持荷载法主要是预压、加载分级、测读时间、判稳标准、荷载的维持、终止加载条件，加载关键是当受检桩沉降速率达到相对稳定标准时，才能加载至下一级。快速维持荷载法宜在有成熟的地区经验的场地使用，检测过程与慢速法大致相当，但每级加载时间与慢速法略有不同，只需达到收敛标准且每级荷载维持时间不少于1小时。
4、静载检测要求
4.1 抽检数量：单位工程内同一条件下,静载试验抽检数量不少于总桩数的1%，且不少于3根；工程桩总桩数在50根内，不应小于2根。
4.2 检测方案：建设方、设计方、监理方、施工方应按照《建筑桩基检测技术规范》的相关要求供挑选定，主要有以下几种待选桩情况：（1）施工质量有疑问的桩；（2）设计方人为重要的桩；（3）局部条件出现异常的桩；（4）低应变检测为三类桩等。
4.3 最大加载要求：为设计提供依据的静载试验，应加载至基桩破坏；为工程验收而进行抽样检测的静载试验，最大加载量不应小于单桩竖向抗压承载力特征值的2倍。
4.4 检测间歇时间：桩的施工过程中不可避免地扰动桩周土，降低土体强度，引起桩的承载力下降，随着休止时间的增加，土体重新固结，土体强度逐渐恢复提高，桩的承载力逐渐增加。受超孔隙水压力消散速率的影响，砂土中桩的承载力恢复随时间增加较快且增幅较小，粘性土中则较慢且增幅很大。因此，在进行单桩承载力检测时，对预制桩不应少于桩周土体强度恢复或基本恢复的时间，对于饱和粘性土，不宜少于25d；对于非饱和粘性土，不宜少于15d；对于砂土，不宜少于7d；对于粉土，不宜少于10d。灌注桩应满足桩身混凝土养护所需要的时间及桩周土体强度恢复所需要的时间，宜为成桩后28天。
4.5 堆载要求
（1）压重堆载不得少于预估最大试验荷载的1.2倍；压重应在试验开始前一次加上，并均匀稳固放置于平台上。
（2）安装堆载时应规范进行,当预制块配重堆放层数超过4-6层后,应保证每2层向内缩进1块配重,逐渐收缩,使得堆载重向中心靠拢，堆载高度宜控制在10米以内。
（3）上下层预制块配重应相互搭接、错位安装，每一层都必须变换排放顺序和方向，使得整个压重平台的每层配重交接成一个整体。
（4）压重平台堆载吊装现场应在四周拉上警戒线，设置安全警戒区域,放置警示牌，严禁闲杂人等进入，堆载吊装人员应做好安全防护措施，避免出现人员损伤事故。
4.6 检测平台搭建要求
（1）千斤顶的中心（或合力中心）与被检桩中心必须保持在同一条轴线上。
（2）受检桩、基准桩与支墩边的相关要求详见下表1
（3）基准桩的设置：基准桩应没有被接触或遭到破损的危险，不受试桩及压重平台支墩周边土下沉的影响。基准梁的一端应固定在基准桩上，另一段应简支于基准桩上。
（4）位移传感器的安装：在被检桩顶直径方向对称安装4个位移传感器。固定和支承位移传感器的夹具和基准梁在构造上应确保不受气温、振动及其他外界因素影响而发生竖向变位。
5、设备选择及安装
静载检测主要检测仪器有静载测试仪、千斤顶、电动油泵、油路、分流器、位移传感器、压力传感器、钢梁、基准梁、基准桩、表座、垫板、试块等，相关仪器的使用期需在标定有效期内，具体数量和型号规格应根据试验荷载和工程情况确定，各类检测设备选用标准及作业要求如下。
5.1 主次梁选用标准
压重平台反力装置的结构主要为钢梁，分为主梁和次梁。钢梁一般采用以下几种截面型式（详见图1）：①工字形；②组合工字形；③箱形。经验算和实际试验中的对比，主梁宜采用箱形截面较为合适，次梁宜采用工字形或加强工字形截面较为合适。钢梁宜在腹板处加肋板，可防止钢梁出现平面外失稳。
5.2 千斤顶使用要求
当静载检测试验需要多台千斤顶并联联合加载时，规范规定使用多台千斤顶联合加载应满足以下要求：
（1）使用的千斤顶的型号、规格应相同；
（2）千斤顶的合力中心与桩轴线重合；
（3）千斤顶应并联同步工作。
5.3 基准梁使用要求
在满足规范规定的条件下，基准梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上，基准梁不宜过长，并应采取有效遮挡措施，以减少温度变化和刮风下雨、振动及其他外界因素的影响，尤其在昼夜温差较大且白天有阳光照射时更应注意。一般情况下，温度对沉降的影响约为1～2mm。
6、现场试验技术
6.1 提前自检：在所有试验设备安装完毕之后，应进行一次系统检查。其方法是对试桩施加一较小的荷载进行预压，其目的是消除整个量测系统和被检桩本身由于安装、桩头处理等人为因素造成的间隙而引起的非桩身沉降；排除千斤顶和管路中之空气；检查管路接头、阀门等是否漏油等。如一切正常，卸载至零，待百分表显示的读数稳定后，并记录百分表初始读数，即可开始进行正式加载。
6.2 平整场地：静载试验前，场地平整工作须具备上岗证的检测员指导进行。场地平整完成并经验收合格后，方可进行下一步检测工作，严禁自行随意搭建堆载平台。地基处理方案参考如下：
（1）当试验堆载不超过1000吨且平台支墩下地基土为坚硬土层时，应对地基土承载力进行估算，如地基土经过压实（换填）处理后，能满足规范和试验要求的，可不用浇筑钢筋混凝土承压板。
（2）当试验堆载超过1000吨或平台支墩下地基土为软弱土层（如回填土、素填土或淤泥质土等）且无法单纯通过压实（换填）处理来确保堆载安全时，应对支墩下地基土压实（换填）处理后再加制钢筋混凝土承压板，承压板要配以足够的钢筋且厚度不应小于30cm。
6.3 混凝土桩桩头处理
（1）混凝土灌注桩桩头处理应先凿掉桩顶部的松散碎石层和低强度混凝土，露出主筋，冲洗干净桩头后再浇筑桩帽。
（2）桩帽主筋应全部直通至桩帽混凝土保护层下，如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋，各主筋应在同一高度上，桩帽主筋应与原桩身钢筋按规定焊接。桩帽应设置钢筋网片2～6层，间距不大于150mm，要求厚度不少于500mm（大吨位不少于1000mm），嵌入原桩身200mm左右。
（3）当桩帽以承压为主时，钢筋网格可按上图配置构造钢筋（为安全起见，大吨位桩帽可采用配筋：22@150双向筋）；当桩帽承受较大的弯矩时，应按计算确定承台的厚度和钢筋数量。
（4）桩帽一般为方形1.2D×1.2D，且不小于800mm×800mm，并考虑千斤顶的数量和安装要求。桩帽顶面应水平、平整、桩帽中轴线与原桩身上部的中轴线严格对中。
7、异常情况分析处理
7.1 堆载平台偏心问题
在静载实验中，采用堆载平台作加荷系统时,平台之上的堆载物的稳定对整个检测过程的安全起到决定性的作用。试验中经常会发现堆载物放置位置不合理，导致堆载物出现晃动，导致堆载中心出现偏移，有时由于堆载吨位过大,堆载中心难以控制，造成偏心过大，试验中还未达到目标吨位堆载便被向上顶动，堆载平台的两支墩局部出现悬空,以至压力无法加上,试验中止。通过观察分析偏心受力状态，引起偏心的主要原因有以下几点：
（1）制作的桩帽轴心与原桩身轴线严重不重合；
（2）是支墩下的地基土不均匀变形；
（3）千斤顶合理中心与试桩中心、平台中心、堆载重力中心点不一致。
因此，在桩基静载实验时，需要制定合理有效地堆载方案，严格执行检测平台搭建过程的相关要求，严禁产生以上三种情况。
7.2 基准桩的稳定性问题
在基桩静载荷试验中，测量桩“顶”位移的常用方法是用位移传感器（或百分表）测量桩“顶”相对于基准梁的位移量。在试验过程中基准梁稳定与否相当关键。对人工设置的基准桩而言，对其稳定性影响较大且容易被忽视的因素就是堆载重量对地表产生的附加压力引起其稳定性的变化。尤其大荷载堆载试验,就是严格按规范的要求，即试验桩、基准桩、支承墩三者的距离规范要求，堆载时仍发现支承墩出现明显下沉现象，在一定程度上影响着基准桩（梁）的稳定性。在没有更科学、可行的测试方法的情况下，较为实际的控制方法是尽量利用附近的工程桩作为基准桩，若无工程桩可利用时，则需要将基准桩基打入较深的土层，避免基准桩基受地表沉降产生的影响。
7.3 压实现象
堆载法是基桩静荷载试验工作中较常用的一种方法。在软土地基场地中，由于地基土承载力不足，试验开始前上部载荷已完全加载到支承墩上，引起支承墩下沉，造成主梁压实千斤顶，以至试验还未开始，已有部分荷载通过千斤顶施加到桩顶上，且荷载越大施加于桩顶上的压力也越大，造成试验桩实际上已开始下沉。加载试验时，这部分的沉降量由于未能记录而缺失，导致静荷载试验前几级的沉降量偏小，甚至没沉降。从而影响了静荷载试验Q～s曲线的形态及最终累计沉降量精度，严重时会导致错误的结论。
7.4 位移传感器倾斜或歪倒
出现这种情况后，测试仪会出现报警，首先选择“继续测试”，为了重新装夹传感器时的安全，最好将“加载方式”设置为“半自动”，将“补载开关”设置为“禁止”，等处理好后再设置为原来的状态。使用〈其它功能〉菜单中的“移表”功能，重新装夹倾斜或歪倒的位移传感器，“移表”功能执行完后，查看数据，如果位移传感器倾斜或歪倒后，测试仪采集了数据，则利用“修正”功能将数据改为正常数据，如果测试仪还未采集数据，则等到采集以后再进行修正。数据修正好了以后，再将“加载方式”、“报警开关”及“补载开关”参数设为原来的状态。
7.5 停电导致试验中止
在现场的测试过程中，有可能出现突然停电的情况，当出现这种情况时，现场工作人员不要随便触动测试设备，比如主机、位移传感器、油泵，特别是各设备之间的连接状态不能改变，更不要拔掉主机电源插头或关闭主机。当现场的供电正常后，主机会自动启动，并重新进行自检，自检结束后在屏幕显示“等待仪器预热5分钟”，并倒计时300秒，计时结束后即自动接着断电前的试桩状态继续测试，不需人工干预。
8、结论
综上所述，在桩基静载检测过程中，由于涉及到的因素较多，从而导致一些因素影响桩基检测的结果。因此，在试验前应合理选择仪器设备，编写合理的检测方案，最大限度的减小不利因素的影响，加强对桩基静载试验过程的监督，提高静载检测结果的精确性。
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论文作者:詹俊宇
论文发表刊物:《低碳地产》2016年7月第14期
论文发表时间:2016/11/8
标签：基准论文; 桩基论文; 荷载论文; 承载力论文; 千斤顶论文; 加载论文; 平台论文; 《低碳地产》2016年7月第14期论文;