竖向抗压静载

单桩竖向抗压静载试验-武汉岩海工程技术有限公司1、概述2、基础知识3、主要仪器设备4、现场检测技术方法5、检测结果分析与评价6、检测记录与报告1.概述桩是基础中的主要构件，它的作用在于穿过软弱的压缩性土层或水，把来自上部结构的荷载传递到更硬或更密实且压缩性较小的土层或岩石上。

因此桩基础在地震区以及冻土区都得到广泛的应用。

实践证明它是一种极为有效的、安全可靠的基础形式。

桩的分类随着社会的发展，为了满足各种建筑物的要求，适应各种不同的地质条件和施工方法，在工程实践中可采用不同类型的桩和桩基础。

桩可按材料、尺寸、长度、成桩方法和使用功能等进行分类。

1．按材料可分为木桩、钢桩、钢筋混凝土桩和组合材料桩。

其中钢筋混凝土桩又可分为普通钢筋混凝土桩（R.C桩，强度等级为C15～C30）、预应力钢筋混凝土桩（P.C桩，强度等级为C40～C60）和预应力高强度钢筋混凝土桩（H.C桩，强度等级大于C70）。

钢桩又可分为钢管桩和H型钢桩。

2．按直径大小可分为大直径桩（d ≥800㎜）、中等直径桩（250㎜< d < 800㎜）和小直径桩（d ≤250㎜）。

3．按长度划分，桩长L ≤10m称为短桩、10m <L ≤30m称为中长桩30m < L ≤60m称为长桩、L > 60m称为超长桩4．按成桩方法可分为挤土桩（挤土灌注桩和挤土预制桩）、部分挤土桩（部分挤土灌注桩，预钻孔打入式预制桩和打入式敞口桩）、非挤土桩（干作业法、泥浆护壁法和套管护壁法）和混合桩。

见图1.2.1 5．桩的使用功能可分为竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩（竖向，水平荷载均较大）。

国内外各种试验规范简介桩基检测的主要目的之一是确定单桩竖向承载力，而公认的检测单桩竖向承载力最直观、最可靠的方法就是静载试验。

静载试验就是使用一稳定的荷载作用于桩上，同时观测桩的沉降量。

通过施加不同大小的荷载，测读桩的沉降量，从而得出荷载与沉降量的关系曲线，通过曲线的判读来确定桩的承载力大小是否符合工程上的要求。

根据试桩目的、试桩设备能力、时间要求以及技术水平等条件，通常有以下几种加载方式。

1、慢速维持荷载法该试桩方法为国内外使用最早和最广泛的一种方法，我国的各种规范也首先推荐使用该方法。

具体作法是按一定要求将荷载分级加到桩上，在桩下沉未达到某一规定的相对稳定标准前，每级荷载维持不变；当达到稳定标准时，继续加下一级荷载；当达到规定的终止试验条件时终止加载；然后在分级卸载到零。

试验周期一般为3～7天。

《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）和《建筑桩基技术规范》（JGJ106－2014）都提供了该试桩方法。

但有关试桩入土后的间隔时间、分级标准、测读下沉量间隔时间、试验终止条件以及卸载规定等项目，各规范和标准的规定不尽相同。

2、快速维持荷载法在加载试验的过程中，不要求观测桩顶下沉的相对稳定，而以等时间间隔连续加载，所测得的下沉仅为桩周土的瞬时下沉。

与慢速维持荷载法相比，测得的下沉不受时间影响，整个试验持续时间只需几个小时。

有关试验加载分级数、测读下沉量间隔时间、试验终止条件以及卸载等规定，各规范和标准的规定不尽相同。

《建筑桩基技术规范》（JGJ106－2014）中认为，“当考虑缩短试验时间，对于工程桩的检验性试验，可采用快速维持荷载法，即一般每隔一个小时加一级荷载。

”美国标准D1143－74规定以每级增量50kN或100kN连续加载，每级荷载增量时间间隔为2．5分钟，当加载至维持荷载需不断顶升千斤顶或加载设备已达最大荷载时，可认为已满足试验终止条件，经5分钟后卸除全部荷载。

快速维持荷载法的基本依据是快速加载下得到的极限荷载乘以某各修正系数后，可转换成慢速加载时的极限荷载；在设计荷载下，慢速维持荷载法和快速维持荷载法的桩顶下沉量相差不大。

3、循环加载卸载法此方法国外用的较为广泛，它主要是对每一级荷载进行重复加载卸载循环。

《建筑桩基技术规范》（JGJ106－2014）中提到“当考虑结合实际工程桩的荷载特征可采用多循环加、卸载法（每级荷载达到相对稳定后卸载到零）”。

4、等贯入速率法该方法简称CRP法，最早有Whitaker和Cooke在1961年提出，目前已编入美、英、瑞典等国的相应规范中。

该法试验时桩顶加载时不要求下沉相对稳定，而采用连续施加荷载，保证桩顶以等速率贯入土中，并定时测读所加荷载值和桩顶下沉量，按荷载—贯入量曲线确定极限荷载。

试验终止条件各种规范不尽相同，一般是累计贯入量为50～70㎜（Fellenius），或设计荷载的三倍（瑞典），或贯入量不小于平均桩径的15%（英国），或反力系统的最大能力。

试验可以在1h～3h内完成，试验时间短，结果曲线形状变化明显，可明确地反映出桩的工作类型和极限承载力。

但试验要求严格，且由于加载迅速在粘质粉砂中会出现假破坏现象。

此外还有平衡法、控制沉降量加载法等。

以上各种试验方法各有优缺点，慢速维持荷载法为我国各规范普遍采用的方法，缺点是试验周期长、费工费时费钱。

快速维持荷载法的试验持续时间比慢速维持荷载法要短，是静载试验的发展方向，但尚需理论和实践上的探讨。

循环加载卸载法可按不同目的采用，但因循环加卸载过程将使桩的性状发生改变。

等贯入速率法的结果曲线形状变化明显，可迅速得出极限荷载，但试验要求严格。

2.基础知识2.1术语及定义“静载试验static loading test”的定义：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。

主要目的1、为工程提供承载力的设计依据，2、为基桩工程的施工质量进行检验和评定提供依据，3、为基桩施工选择最佳工艺参数，4、或为本地区采用的新桩型与提出承载力的设计依据。

2.2建筑基桩常见的质量问题成桩工艺、成桩的过程、周围环境的影响、岩土条件2.3竖向受压荷载作用下的单桩工作机理单桩竖向抗压极限承载力是指桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形所对应的最大荷载，二个因素决定：桩本身的材料强度、地基土强度。

在竖向受压荷载作用下，桩土体系荷载的传递过程：a 在初始受荷阶段，桩顶位移小，荷载由桩上侧表面的土阻力承担，以剪应力形式传递给桩周土体，桩身应力和应变随深度递减；b 随着荷载的增大，桩顶位移加大，桩侧摩阻力由上至下逐步被发挥出来，c 在达到极限值后，继续增加的荷载则全部由桩端土阻力承担。

随着桩端持力层的压缩和塑性挤出，桩顶位移增长速度加大，在桩端阻力达到极限值后，位移迅速增大而破坏，此时桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。

1、侧阻影响分析a桩周岩土层性状的影响：粘性土为5～10mm，砂类土为10～20mm。

b成桩效应：饱和土中的成桩效应大于非饱和土的，群桩的大于单桩的。

c桩材和桩的几何外形。

d桩入土深度：作用在桩身的水平有效应力成比例增大。

按照土力学理论，桩的侧摩阻力也应逐渐增大；但实验表明，在均质土中，当桩的入土超过一定深度后，桩侧摩阻力不再随深度的增加而变大，而是趋于定值，该深度被称为侧摩阻力的临界深度。

e时间效应：对于在饱和粘性土中施工的挤土桩，在施工过程中对土的扰动会产生超孔隙水压力，它会使桩侧向有效应力降低，导致在桩形成的初期侧摩阻力偏小；随时间的增长，超孔隙水压力逐渐沿径向消散，扰动区土的强度慢慢得到恢复，桩侧摩阻力得到提高。

2、端阻影响分析a桩端阻力的发挥也需要一定的位移量。

b持力层的选择对提高承载力、减少沉降量至关重要。

c桩端进入持力层的深度，一般认为，桩端进入持力层越深，端阻力越大；但大量实验表明，超过一定深度后，端阻力基本恒定。

d关于端阻的尺寸效应问题，一般认为随桩尺寸的增大，桩端阻力的极限值变小。

e端阻力的破坏模式分为三种，主要由桩端土层和桩端上覆土层性质确定。

整体剪切破坏：当桩端土层密实度好、上覆土层较松软，桩又不太长时。

局部剪切破坏：当上覆土层密实度好时。

冲入剪切破坏：当桩端密实度差或处在中高压缩性状态，或者桩端存在软弱下卧层时。

f实际上，侧阻和端阻的发挥和分布是相互作用、相互制约。

3、常见的单桩荷载-位移（Q～s）曲线,常见的单桩荷载-位移（Q～s）曲线见图3-1，它们反映了上述的几种破坏模式。

3.主要仪器设备反力类型1.1 堆载反力静载荷实验反力装置可以根据现场条件选择堆载反力装置、压重平台反力装置、锚桩反力装置、地锚反力装置，一下是各种静载荷实验不同反力装置的示意图：一泵两顶堆载示意图一泵一顶堆载示意图沙包堆载水泥块堆载钢块堆载水箱堆载1.2 锚桩反力锚桩反力装置示意图锚桩反力装置示意图（俯视图）1.3 锚杆（地锚）反力1.4 伞形架反力1.5自平衡试验自平衡试桩法是接近于竖向抗压（拔）桩的实际工作条件的试验方法。

把一种特殊的加载装置-荷载箱，预先放置在桩身指定位置，将荷载箱的高压油管和位移杆引到地面。

由高压油泵在地面向荷载箱充油加载，荷载箱将力传递到桩身，其上部桩侧极限摩阻力及自重与下部桩侧极限侧阻力及极限桩端阻力相平衡来维持加载，从而获得桩的竖向承载力的方法。

自平衡试验现场图片自平衡试验荷载箱液压设备选型与现场连接1 千斤顶种类（1）双油路电动千斤顶；（2）单油路电动千斤顶；（3）手摇千斤顶；2 千斤顶要求（1）千斤顶行程应不小于20cm；（2）为安全起见，最好采用双油路电动千斤顶，加/卸载均可远距离操作，降低测试危险性；（3）千斤顶的量程选择试验的最大荷载应介于千斤顶满量程的30%～80%之间；（4）必须拆掉千斤顶上保压阀；3 千斤顶适应荷载范围4 多顶并联（1）多顶并联使用时，一定要使用同厂同型号千斤顶；（2）只能有一个公共单向截止阀，以保证各千斤顶之间互联互通。

5千斤顶并联型号拉申力 KN 工作压力 MPa 通孔直径 d 油缸直径 D1 内径直径 D2 活塞杆直径D3 油缸外径 D 行程 L 最低高度 L1 接头间距 L2 接头与端面距离L3 QFZ450-25 450 60.34 43 120 70 100 160 250 442 300 55 QFZ600-2560057.90 55 140 80 115 180 250 442 300 55 QFZ1000-25 1000 53.77 65 170 85 130 210 200 360 250 56 QFZ2000-25 2000 62.59 104 240 130 200 290 200 403 255 69 QFZ3000-20 3000 63.34 119 280 150 200 355 200 450 288 82 QFZ5000-20 5000 53.85 165 400 210 320 615 200 630 318 134 QFZ6000-20 600064.62185400210320515200630318134当试验荷载超过单个千斤顶极限荷载的80%情况下，必须采用多个千斤顶并联工作，千斤顶并联使用时必须采用同规格、同型号的千斤顶，而且各千斤顶间油路必须互通。