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【摘要】随着我国高速铁路、高速公路、高层建筑的飞速发展,桩基的应用越来越广泛,桩基是隐蔽性工程项目,所以桩基承载力的检测尤为重要,桩基静载试验能够真实的检测桩基承载力,因而桩基静载试验是检测、保证桩基工程质量的重要环节。
【关键词】桩基 静载试验 检测
1引言
随着国民经济的持续提高,建筑业也得到了快速发展,高大的建筑以前所未有的速度增加,对建筑地基基础的要求也越来越高。桩基基础作为一种重要的基础形式,越来越多地得到了广泛的应用,所以桩基检测的要求也更加严格。从目前来看,桩基工程的质量主要由两个因素决定,即桩承载能力和桩身质量,而桩承载力是这两者中的主要因素。单桩承载力的精确测试对于建筑地基基础设计和上部结构的设计都起重要的作用。长期以来,国内和国外有大量的方法确定单桩承载力,一般可分为两类:第一类是对项目现场试桩进行静载试验和动载检测;第二类是通过其它手段,先得到桩身的侧阻力和桩端阻力,再通过计算求得单桩承载力。在确定单桩极限承载力方面,桩基静载试验是最准确可靠的测试方法,现在均以静载试验成果的对比误差大小为依据来判断某种动载检验方法是否成熟可靠。因此,每一种地基基础设计处理规范都把单桩静载试验摆在首要位置。桩基静载试验分为以下几类:(1)单桩竖向抗压静载试验:确定单桩竖向抗压极限承载力;判定竖向抗压承载力是否满足设计要求;通过桩身内力及变形测试测定桩侧、桩端阻力;验证高应变法及其他检测方法的单桩竖向抗压承载力的检测结果。(2)单桩竖向抗拔静载试验:确定单桩竖向抗拔极限承载力;判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求;通过桩身内力及变形测试,测定桩的抗拔摩阻力;(3)单桩水平静载试验:检测桩的水平承载力是否满足设计要求;测量相应水平荷载作用下的桩身应力。
2试验原理
在静载试验中,作用于桩上的荷载一般由反力装置提供。反力装置的好坏直接影响着试验的过程和结果,常用的有堆载反力梁装置和锚桩反力梁装置。单桩竖向抗压极限承载力主要由二个因素决定:一是地基土对桩的极限支承能力;二是桩身材料强度。一般由第二因素决定。在竖向受压荷载的作用下,桩顶的荷载由桩的侧摩阻力和桩的端阻力承担,在最初的受荷阶段,桩顶的位移很小,荷载由桩上侧表面的土阻力承担,然后以剪切应力的形式传递给桩周土体,桩身应力和桩身应变随深度递减。随着荷载的增加,桩顶的位移加大,桩的侧摩阻力由上而下逐步被发挥出来,当达到极限值后,持续增加的荷载则由桩端上阻力全部承担,随着桩端持力层的压缩和塑性挤出,桩顶的位移增长率加大,当桩端阻力达到极限值后,桩顶的位移迅速增大然后破坏,此时桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。
3试验方法及步骤
在测试方法上,“慢速维持荷载法”是我国大部分的检测规范(规定)制定的方法,具体作法是在桩上按一定要求分级加载荷载,在桩下沉未达到某一规定的相对稳定标准前,该级荷载保持不变;当达到稳定标准时,继续加载下一级荷载;当达到规定的终止试验条件时停止加载;然后再分级卸载到零。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》(JGJ94-94)都提供了试验方法。但有关试桩入土后的间隔时间、测读下沉量间隔时间、分级标准、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完全一样。例如《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)规定:每级加载为预估极限的1/10~1/15,第一级可按2倍分级荷载加荷。每级加载后间隔5、10、15min各测读一次,以后每隔15min测读一次,累计1h以后每隔30min测读一次。每次测读值计入试验记录表。每一小时的沉降不超过0.1mm,并连续出现两次(由1.5h内连续三次观测值计算),课认为已达相对稳定,可加一级荷载。
4试验结果
在依靠桩的沉降来确定桩的极限承载力方面,我国《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)规定:当Q-s曲线无明显的拐点时,可取桩顶总沉降量为40㎜时相应的荷载值为单桩极限承载力;《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)规定:对于缓变型Q~s曲线一般可取s=40~60mm对应的荷载,对大直径桩可取s=0.03~0.06D(D为桩端直径,大桩径取低值,小桩径取高值)所对应的荷载值;对于细长桩(l/d>80)可取s=60~80mm对应的荷载。
5现存问题
采用锚桩横梁反力装置,会引起锚桩的上拔和压桩的下沉,采用压重平台反力装置,会引起压重平台的下沉,采用锚桩压重联合反力装置或者利用静压桩机自身的重量装置,会引起上述联合作用,其结果将造成土中应力重分布,导致试验场地表面的沉降差异,进而影响Q-S曲线的精确性;在埋有测试元件的桩基础中,测试技术及测试元件的不确定性会导致测试数据的误差;在长期观测中,由于测试元件、测试方案及测试方法的误差,造成无法对既有桩基础工程的工作状态做出正确的判断,从而影响设计上对桩基、基础与上部结构共同工作性能的正确理解。
6展望
从国外的发展情况来看,将来的试验手段会更加多样化、便捷化,快速荷载试验法是未来发展的一个方向。同时,桩承载力自平衡试验方法是大承载力桩基静载试验的一种发展方向,但这种技术方法还刚刚兴起,其理论基础还亟待完善。我国作为桩基工程的使用量和检测量的大国,随着国际交流的不断广泛开展和测试理论技术的不断完善,相信我国的桩基静载试验将越来越走向成熟。
【参考文献】
[1] 罗骐先,王五平,桩基工程检测手册(第三版).人民交通出版社,2010.8;
[2] 陈建荣,高飞,现代桩基工程试验与检测.上海科学技术出版社,2011.8
[3] 李德军,桩基静载试验中常见问题及处理办法.山西建筑,2007.7
【关键词】桩基 静载试验 检测
1引言
随着国民经济的持续提高,建筑业也得到了快速发展,高大的建筑以前所未有的速度增加,对建筑地基基础的要求也越来越高。桩基基础作为一种重要的基础形式,越来越多地得到了广泛的应用,所以桩基检测的要求也更加严格。从目前来看,桩基工程的质量主要由两个因素决定,即桩承载能力和桩身质量,而桩承载力是这两者中的主要因素。单桩承载力的精确测试对于建筑地基基础设计和上部结构的设计都起重要的作用。长期以来,国内和国外有大量的方法确定单桩承载力,一般可分为两类:第一类是对项目现场试桩进行静载试验和动载检测;第二类是通过其它手段,先得到桩身的侧阻力和桩端阻力,再通过计算求得单桩承载力。在确定单桩极限承载力方面,桩基静载试验是最准确可靠的测试方法,现在均以静载试验成果的对比误差大小为依据来判断某种动载检验方法是否成熟可靠。因此,每一种地基基础设计处理规范都把单桩静载试验摆在首要位置。桩基静载试验分为以下几类:(1)单桩竖向抗压静载试验:确定单桩竖向抗压极限承载力;判定竖向抗压承载力是否满足设计要求;通过桩身内力及变形测试测定桩侧、桩端阻力;验证高应变法及其他检测方法的单桩竖向抗压承载力的检测结果。(2)单桩竖向抗拔静载试验:确定单桩竖向抗拔极限承载力;判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求;通过桩身内力及变形测试,测定桩的抗拔摩阻力;(3)单桩水平静载试验:检测桩的水平承载力是否满足设计要求;测量相应水平荷载作用下的桩身应力。
2试验原理
在静载试验中,作用于桩上的荷载一般由反力装置提供。反力装置的好坏直接影响着试验的过程和结果,常用的有堆载反力梁装置和锚桩反力梁装置。单桩竖向抗压极限承载力主要由二个因素决定:一是地基土对桩的极限支承能力;二是桩身材料强度。一般由第二因素决定。在竖向受压荷载的作用下,桩顶的荷载由桩的侧摩阻力和桩的端阻力承担,在最初的受荷阶段,桩顶的位移很小,荷载由桩上侧表面的土阻力承担,然后以剪切应力的形式传递给桩周土体,桩身应力和桩身应变随深度递减。随着荷载的增加,桩顶的位移加大,桩的侧摩阻力由上而下逐步被发挥出来,当达到极限值后,持续增加的荷载则由桩端上阻力全部承担,随着桩端持力层的压缩和塑性挤出,桩顶的位移增长率加大,当桩端阻力达到极限值后,桩顶的位移迅速增大然后破坏,此时桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。
3试验方法及步骤
在测试方法上,“慢速维持荷载法”是我国大部分的检测规范(规定)制定的方法,具体作法是在桩上按一定要求分级加载荷载,在桩下沉未达到某一规定的相对稳定标准前,该级荷载保持不变;当达到稳定标准时,继续加载下一级荷载;当达到规定的终止试验条件时停止加载;然后再分级卸载到零。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》(JGJ94-94)都提供了试验方法。但有关试桩入土后的间隔时间、测读下沉量间隔时间、分级标准、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完全一样。例如《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)规定:每级加载为预估极限的1/10~1/15,第一级可按2倍分级荷载加荷。每级加载后间隔5、10、15min各测读一次,以后每隔15min测读一次,累计1h以后每隔30min测读一次。每次测读值计入试验记录表。每一小时的沉降不超过0.1mm,并连续出现两次(由1.5h内连续三次观测值计算),课认为已达相对稳定,可加一级荷载。
4试验结果
在依靠桩的沉降来确定桩的极限承载力方面,我国《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)规定:当Q-s曲线无明显的拐点时,可取桩顶总沉降量为40㎜时相应的荷载值为单桩极限承载力;《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)规定:对于缓变型Q~s曲线一般可取s=40~60mm对应的荷载,对大直径桩可取s=0.03~0.06D(D为桩端直径,大桩径取低值,小桩径取高值)所对应的荷载值;对于细长桩(l/d>80)可取s=60~80mm对应的荷载。
5现存问题
采用锚桩横梁反力装置,会引起锚桩的上拔和压桩的下沉,采用压重平台反力装置,会引起压重平台的下沉,采用锚桩压重联合反力装置或者利用静压桩机自身的重量装置,会引起上述联合作用,其结果将造成土中应力重分布,导致试验场地表面的沉降差异,进而影响Q-S曲线的精确性;在埋有测试元件的桩基础中,测试技术及测试元件的不确定性会导致测试数据的误差;在长期观测中,由于测试元件、测试方案及测试方法的误差,造成无法对既有桩基础工程的工作状态做出正确的判断,从而影响设计上对桩基、基础与上部结构共同工作性能的正确理解。
6展望
从国外的发展情况来看,将来的试验手段会更加多样化、便捷化,快速荷载试验法是未来发展的一个方向。同时,桩承载力自平衡试验方法是大承载力桩基静载试验的一种发展方向,但这种技术方法还刚刚兴起,其理论基础还亟待完善。我国作为桩基工程的使用量和检测量的大国,随着国际交流的不断广泛开展和测试理论技术的不断完善,相信我国的桩基静载试验将越来越走向成熟。
【参考文献】
[1] 罗骐先,王五平,桩基工程检测手册(第三版).人民交通出版社,2010.8;
[2] 陈建荣,高飞,现代桩基工程试验与检测.上海科学技术出版社,2011.8
[3] 李德军,桩基静载试验中常见问题及处理办法.山西建筑,2007.7