单桩竖向抗压静载锚桩法试验数据分析

陈国飞

摘要：单桩竖向抗压静载试验主要用于检测基桩的抗压承载力，在工程质量验收中判断其抗压承载力是否满足设计和规范要求，常用试验方法包括堆载试验法、锚桩法，但是对于单桩承载力比较大，场地条件受限，场地换填处理费用较大，堆载法不能满足现场安全、经济条件。本工程采用锚桩法检测单桩竖向抗压承载力，检测过程中采用仪器自动采集数据，得到各级荷载作用下桩顶位移随时间的变化规律，判断单桩抗压承载力是否满足设计要求。结果表明，采用锚桩法检测单桩竖向抗压承载力，具有检测时间短，工作效率高，安全可靠等特点，值得在工程检测中广泛推行。

关键词：锚桩法；竖向抗压承载力；基桩

1、引言

桩基静载试验是确定基桩极限承载力最简单直观、可靠的一种试验方法，在实际工程中广泛使用，可以为桩基设计提供依据，判定单桩竖向承载力是否满足设计要求[1-2]。刘小宁[3]通过对桥梁工程单桩进行静载试验并分析其试验数据，在此基础上对整个过程设计和现场施工提出了指导意见，分析了静载试验方法的优劣以及今后发展方向。彭曦[4]基于实际工程抗压静载试验，分析试验数据，判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求，为基桩设计与优化提供参考。潘学忠[5]依托京沪高铁大胜关大桥项目，采用锚桩反力静载设备进行抗压试验，并对试验数据进行分析研究。卢铖昀[6]基于尼日尼亚拉伊铁路项目，采用锚桩反力法对桥梁桩基进行静载试验，总结了中国与欧（英）标准中锚桩反力法的静载试验的差异性。本文依托南京江北新区工地，受限于场地条件无法满足堆载要求，设计提出采用锚桩法进行单桩竖向静载抗压试验，通过分析研究静载试验数据，得到单桩的抗压承载力，并判断其抗压承载力是否满足设计要求。

2、工程概况

该项目位于南京江北新区，地块紧邻长江，地面土层多为杂填土和素填土，土层密实度、均匀性较差，考虑到场地条件不满足堆载条件以及换填成本较大，故设计单位提出采用锚桩法进行检测。根据设计图纸要求，本次需要检测试桩共三根，桩径均为1000mm，桩长为63米，桩端持力层为③-4中粗砂层，设计抗压极限承载力为10000kN。每根试桩采用四根锚桩提供反力，锚桩桩长为59米，桩径1000mm，主筋采用26根HRB400Φ32mm螺纹钢，根据规范要求，加载反力装置提供的反力不得小于最大加载值的1.2倍，由此计算单根锚桩需要提供的反向拉力N=1.2P/4=1.2×10000/4=3000kN。单根锚桩钢筋所能提供的抗拔力为N=nfyA=26×360×3.14×162/1000=7524kN，满足加载反力的要求。

3、单桩竖向抗压静载试验方案

3.1 试验设备

试验加载设备采用两台QF630T液压千斤顶，千斤顶型号和规格应相同，两台千斤顶并联同步工作，同时还需要满足千斤顶合力中心与检测桩的横截面形心重合，试验仪器采用徐州建科静力载荷测试仪JCQ-503B，在桩身对称安装4个位移传感器，量程0mm~50mm，试验过程中检测仪器按照规范要求自动加卸载和采集位移数据；主梁2根，次梁2根，次梁和锚桩连接设备4套。以上检测仪器均有合格的检定报告，且在合格有效期内使用。

3.2 试验方法

根据规范《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）要求，试验采用慢速维持荷载法，采用逐级等量加载，每级荷载为极限承载力的10%，第一级荷载可取分级荷载的2倍。卸载过程应逐级等量卸载，每级卸载量取分级荷载的2倍，在加载和卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，在每级荷载维持过程中，其荷载变化幅度不得超过分级荷载的±10%。具体分级见表1

表1 加载、卸载分级表

加载分级	1	2	3	4	5	6	7	8	9
荷载（kN）	2000	3000	4000	5000	6000	7000	8000	9000	10000
卸载分级	10	11	12	13	14
荷载（kN）	8000	6000	4000	2000	0

3.3静载试验过程

根据规范要求，每级荷载加载后，间隔5、10、15min各测读一次位移，以后每隔15min读一次，累计一小时后按照每隔半小时测读一次桩顶沉降量。数据采集过程中，连续出现两次每一小时的沉降量不超过0.1mm时，本级荷载达到相对稳定条件，可以继续加载下级荷载。在卸载过程中，每级荷载应维持1h，按照间隔15、15、30 min测读桩顶卸载位移数据，随后进行下一级卸载过程。在荷载值卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间不得少于3h。

4、试验数据分析

SZ1#桩，桩长63米，当试验进行至10000kN时，经120分钟观测，桩顶本级沉降量为3.26mm，累计沉降量为14.16mm，本级荷载可以稳定，卸载至零后，残余沉降为5.51mm，最大回弹量为8.65mm，回弹率为61.09%。试验Q-S曲线和s-lgt曲线（附图1）呈缓变型，其单桩竖向抗压承载力未达到极限，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）第4.4.2条文规定，判定此根桩的单桩竖向抗压极限承载力为10000kN。

SZ2#桩，桩长63米，当试验进行至10000kN时，经120分钟观测，桩顶本级沉降量为4.06mm，累计沉降量为13.12mm，本级荷载可以稳定，卸载至零后，残余沉降为3.41mm，最大回弹量为9.71mm，回弹率为74.01%。试验Q-S曲线和s-lgt曲线（附图2）呈缓变型，其单桩竖向抗压承载力未达到极限，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）第4.4.2条文规定，判定此根桩的单桩竖向抗压极限承载力为10000kN。

SZ3#桩，桩长63.2米，当试验进行至10000kN时，经120分钟观测，桩顶本级沉降量为1.00mm，累计沉降量为7.73mm，本级荷载可以稳定，卸载至零后，残余沉降为0.55mm，最大回弹量为7.18mm，回弹率为92.88%。试验Q-S曲线和s-lgt曲线（附图3）呈缓变型，其单桩竖向抗压承载力未达到极限，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）第4.4.2条文规定，判定此根桩的单桩竖向抗压极限承载力为10000kN。

根据三根试桩检测结果，三根试桩的极限承载力均为10000kN，试桩的最大沉降值比较小，试验结果的极差没有超过平均值30%，可以取其平均值（10000kN）作为单桩抗压极限承载力；单桩抗压承载力特征值为极限承载力的50%，由此可以确定该试桩承载力特征值为5000kN。

图1 SZ1#桩Q-S曲线和s-lgt曲线

图2 SZ2#桩Q-S曲线和s-lgt曲线

图3 SZ3#桩Q-S曲线和s-lgt曲线

5、结论

本次检测受限于场地条件，采用锚桩法对基桩进行静载抗压试验，该方法可以很好的解决场地条件差、地基不均匀等不利条件，在整个试验过程中，基桩检测时间比较短，减少了地基条件的影响对每一级荷载下位移稳定时间，工作效率得到了很大的提高，设备安全可靠，避免了堆载设备存在的安全隐患。

从三根试桩的检测结果来看，三根试桩的Q-s曲线均呈缓变性，试验得到的抗压极限承载力可以满足设计要求，并可以得到三根试桩的承载力特征值为5000kN。

参考文献：

［1］崔雍,楚小刚,董 嘉,等.基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究［J］.铁道工程学报,2016,33(4) :65-69.

［2］刘 争,唐 志.某大桥泥岩地质条件桩基静载试验分析［J］.中外公路,2016,36(5): 176-179.

［3］刘小宁.单桩竖向抗压静载试验检测案例分析［J］.青岛交通科技,2019（02）.

［4］彭曦.基础试验桩的单桩竖向抗压静载试验研究［J］.河南科技,2022,41(11):84-87.

［5］潘学忠.基于锚桩反力法静载试验在桩基检测中的应用［J］.山西建筑,2022,48(11):62-64.

［6］卢铖昀.锚桩反力法静载试验在桩基检测中的应用［J］.铁道工程学报,2021,38(3):13-17,40.

作者简介：陈国飞（1990-），男，硕士，工程师，注册岩土工程师，从事建筑工程地基基础检测工作