单桩竖向抗压静载试验数据及试验方法的几点思考

单桩竖向抗压静载试验数据及试验方法的几点思考

作者：罗文成

来源：《中国房地产业·上旬》2017年第07期

【摘要】基桩能够承载巨大的负荷，有效避免建筑物沉降。对此，本文结合工程实例，重点对单桩竖向抗压静载试验数据进行分析。研究过程中，结合设计工程桩基设计要求，采用慢速维持荷载法进行单桩竖向抗压静载试验分析，然后结合具体试验结果，分别绘制单桩竖向抗压静载试验桩沉降与时间、沉降量与荷载对应关系及对数关系Q-S曲线和S-Lgt曲线。在此基础上，给出各桩的桩顶沉降量max、回弹量max和回弹率max，以期通过单桩竖向抗压静载试验数据和试验方法分析，据此科学确定单桩竖向抗压极限负荷承载力，为本建筑工程设计提供相关参考依据。

【关键词】钻孔灌注桩；单桩；竖向抗压静载试验；数据分析

桥梁工程多采用桩基础进行结构设计，通常衡量建筑结构基桩工程质量高、低的主要因素，就是桩本身的质量和其结构负荷承载能力。因在建筑结构桩基施工时，单桩结构负荷承载力会受桩材、桩结构型式和土层特性、成桩技术工艺等因素影响。鉴于岩土工程分析理论在单桩竖向抗压静载试验数据分析计算中存在误差。因此，本研究重点结合广东省四会市某建设工程施工情况，严格按照单桩竖向抗压静载试验执行技术标准，对试验过程中的相关数据进行分析，从而为工程单桩结构布设提供参考依据。

1、工程案例概述

本工程为我国广东省四会市某公路新建工程项目。该工程项目起点与$263相交，位于四会市城中区，工程终点位于四会市贞山区。本工程全长为1.75公里，按照总体建设方案，在公路建设时需设计一座长为800m的大桥，桥两侧引道共长600m，与起、终点相交道路设平交两处。公路建设标准为双向六车道一级公路，该线路设计时速为75km/h，路基宽为

30.00m，沥青混凝土路面，该公路工程主桥结构采用（45+80+45）m的预应力混凝土连续钢结构进行设计，桥涵荷载等级为1级，本工程总投资规模预算为30000元。

在施工设计前，通过工程地质结构勘察，发现该施工场地地下各土层分别为膨胀土、人工杂填土、层强风化砾岩和层全风化粉砂岩。桥梁桩基类型是直径为1000～1200mm的机械钻孔混凝土灌注桩。该桩桩端持力层阻力极限值和地层类型分别为1600kP和强风化粉砂岩；一类桩基的竖向抗压承载力（直径=1000mm）设计为5600kN，二类桩基的竖向抗压承载力（直径=1200mm）设计为7000kN。在施工中主要采用机械旋挖方式进行作业，为了进一步提升该桥梁工程桩基的抗压承载力，工程施工设计期间，对桥梁的10根试验桩进行了单桩竖向抗压静载试验分析。

2、单桩竖向抗压静载试验分析

2.1单桩竖向抗压静载试验设备

本次单桩竖向抗压静载试验，所采用的相关测试技术设备为：

（1）RS-JYC型全自动基桩静载测试仪；

（2）采用1只CYB-10S型压力传感器进行测力；

（3）3台800t双油路千斤顶；

（4）采用4只量程和精度分别为500mm和0.01 mm的MS-50型容栅式数显百分表测量桩顶沉降量；

（5）采用两根长1200mm、直径为60mm的圆钢管作为基准梁对单桩的实际位移进行测量：

（6）工作压力为73MPa的DBS-0.8-73型电动超高压油泵站。

2.2单桩竖向抗压静载试验标准及方法

试验过程主要按照《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014中的相关技术要求进行实施。在具体试验过程中，主要通过堆黄砂提供试验反力，基于慢速维持荷载法逐级增加荷载，直至达到预警最大加载荷载量。

根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014相关设计要求，本建设工程1#-10#10根试验桩的单桩竖向抗压极限负荷承载值分别设定11200kN、12320kN、4000kN、4000kN、

4000kN、4000kN、4000kN、11200kN、11200kN、14000kN。在单桩竖向抗压静载试验数据分析时，同样结合《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014技术规定，通过逐级等量加载方式，进行单桩负荷承载力试验分析。通过对不同荷载进行分级，分级荷载=最大加载量的1/10，第一级取分级荷载的2倍荷载进行加载试验，依次分为10个等级分别进行加载试验。其中，1号桩首次加载2240kN、2号桩首次加载2240kN、3号桩首次加载2800kN、4号桩首次加载2800kN、5号桩首次加载2800kN、6号桩首次加载2800kN、7号桩首次加载2800kN、8号桩首次加载2240kN、9号桩首次加载2240kN、10号桩首次加载2800kN。

2.3单桩竖向抗压静载试验过程

在负荷逐级加载过程中，首先按照《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014中的相关技术要求，每级加载之后在第1h内应分别在5min、15min、30min、45min和60min时，对单桩的位移情况进行监测记录，1h以后，要每间隔30min，对单桩进行竖向抗压静载试验沉降观测。

其次，按照上述技术实施规程，在单桩竖向抗压静载试验沉降观测过程中，桩顶的最大沉降量应保持在0.1mm以下。当本次桩顶沉降速率维持在标准参数范围内时，再施加下一级荷载，直至1#10#10根试验桩均达到设计的最大加载量1 1200kN、12320kN、4000kN、

4000kN、4000kN、4000kN、4000kN、11200kN、11200kN、14000kN时，终止对其进行负荷加载。

最后，需对10根试验桩进行单桩竖向抗压静载卸载与回弹观测。按照《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014技术实施规程，每级卸载量为其加载量的2倍，在卸载过程中，每级荷载保持1h，分别在第15min、30min和60min时，对单桩进行一次沉降观测记录，然后即可对下一级荷载进行卸载。当全部荷载卸载结束后，应及时对桩顶的实际最大沉降量进行实时观测，保持时间为3小时，分别在15min和30min时进行一次数据测读，往后每间隔30min进行一次数据测读。

3、单桩竖向抗压静载试验数据分析

按照上述方法，通过对本建设工程的10根单桩进行竖向抗压静载试验，最终得到如下试验参数：

通过上述数据分析结果可以看出，本次试验过程中，1#-10#10根桩单桩竖向抗压静载最大沉降量为20.05mm，最大回弹率为1.6570。根据单桩竖向抗压静载最大沉降量、沉降速率、回弹率、试验荷载及观测记录时间等参数，从而可以得到如下图所示的单桩竖向抗压静载试验桩沉降与时间、沉降量与荷载对应关系及对数关系Q-S曲线和S-Lgt曲线：

以桩长为1000mm、桩径为50m的1号桩为例，通过上图0 S曲线可以看出，当该桩的桩荷载加载至11200kN时，桩顶总沉降量和桩末级荷载作用下的桩顶沉降量分别为4.44mm和20.05mm，桩顶的沉降速率为0.0037mm/kN，通过上图Q-S曲线可以看出，10根桩所对应的不同荷载时程曲线较为平坦。在荷载逐级加载过程中，曲线并没有出现明显的弯曲现象，通过卸载回弹情况可以看出，10根单桩完全卸载后，桩顶最大回弹量和回弹率及最大残余沉降量分别为3.89mm、19.44%和6.12mm。上述试验结果表明，该建设工程10根基桩在试验受检过程中，均末超出其设计极限荷载承受能力。最终通过试验，所应选取的最大试验荷载为

11200kN，其可作为该建设工程单桩竖向抗压设计的重要参考依据。

结语：

综上所述，基桩能够防止建筑物沉降。本工程通过对10根单桩采用懂速维持荷载法进行单桩竖向抗压静载试验分析，单桩竖向抗压静载试验Q-S曲线和S-Lgt曲线变化趋势表明，1#-10#10根桩单桩竖向抗压静载最大沉降量为20.05mm，最大回弹率为1.6570。在负荷逐级加载过程中，曲线无明显弯曲，而且卸载回弹试验结果进一步表明，10根单桩卸载后桩顶最大回弹量、回弹率及最大残余沉降量分别为3.89mm、19.44%和6.12mm。综上试验结果说明，该