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【摘要】通过桩竖向静荷载试验来掌握承载力状况是工程界常用的方法。桩的复压、超固结土、桩工后效应均会对桩静荷载承载力试验结果产生较大的影响，结合工程实践成果对此进行分析，提出相应的合理化建议。
【关键词】静荷载试验；承载力；桩；相对变形值
1. 前言
目前桩基检测手段有静荷载试验、小应变动测、大应变动测、静力触探等，而静荷载试验是目前公认的较可靠检测方法，已成为工程设计施工人员了解掌握桩基或复合地基的重要手段。静荷载试验一般有两种情况：第一，通常在基础设计以前进行静荷载试验，为设计提供有效的承载力依据。第二，在桩基施工完毕后进行静荷载试验，为基础分部验收提供依据。在这两种情况下，虽然静荷载试验存在功能的差异，但是如果未周密地考虑各种因素的影响，都会使试验结果出现不良后果。
图1在第一种情况下，若试验结果比实际小会造成不必要的基础设计浪费，而试验结果偏高导致工程安全系数降低，出现工程安全隐患。在第二种情况下，若试验结果偏高可能使工程潜在的质量安全问题未及时得到消除，工程安全功能得不到保证，甚至可能会造成工程安全事故；反之若试验结果偏低会造成验收结果达不到规范要求而不得不采取地基加固，引起经济的损失和工期的延误。因此，静荷载试验的准确性对工程设计和施工具有非常大的意义。下面结合工程实践经验对桩静荷载试验的几个问题进行探讨。
2. 桩的静荷载试验
2.1复压对桩静荷载试验结果的影响。
（1）静荷载试验是一个比较复杂的过程，在试验过程中可能是由于位移传感器受到干扰或千斤顶漏油等客观原因造成静荷载试验的失败。一些检测单位在第一次静荷载试验后总结失败教训，马上着手进行第二次静荷载试验，结果发现试验结果出现异常。事实上，在第二次静荷载试验时，桩周土受到了扰动，桩土界面情况与第一次试验不同，由此桩承载力发生改变。图1为温州西堡锦园同一场地工艺的钻孔灌注桩静荷载试验Q-S关系图。试验前进行了小应变检测，测试结果表明试验桩波形和波速均类似，桩完整性良好，不存在桩施工缺陷。静荷载试验情况如下：分级荷载为98.4，第一级荷载为196.8KN，此后以分级荷载递增。S1在加载至984N时千斤顶出现漏油不得不卸载，调换千斤顶后马上进行第二次试验。S1A、S1B分别为第一次静荷载试验曲线、第二次静荷载试验曲线；T1、T2、T3为正常条件下桩Q-S曲线。
（2）S1B的平直段大于其他试验点，表明桩经过复压后塑性区出现的阶段后移，试验还发现复压桩应力——应变关系形成一滞回环，第二次曲线与第一次曲线近似平行，类似于土应力——应变曲线。这说明在弹性阶段土的特性发挥了重要作用。
图2修正复压桩和常规桩Q-S关系图 （3）图2是复压桩第二次静载试验初值归零后的Q-S关系曲线。从图中发现复压桩的前期沉降曲线在正常条件下桩沉降曲线上面，表明前期沉降比正常条件下桩小。复压桩的极限承载力明显低于其他试验点值，复压桩的承载力特征值比正常条件下桩要低，正常条件下桩的承载力特征值为492KN，而复压桩的承载力特征值仅为393.6KN。
（4）由于第一次试验时塑性区开展范围不大，而当桩进入塑性阶段后期或者极限阶段时，复压曲线可能与此不同，这有待于进一步研究。但可以肯定的是复压在短期内对静荷载试验结果产生较大影响，如要进行复压，必须待地基受扰动土静置一段时间恢复强度后进行试验。
2.2固结土对桩静荷载试验结果的影响。当建筑物有地下室时，工程桩标高要远远低于地坪±0.000标高。如果将上覆土层全部挖去，则下部土层处于超固结状态，而超固结土性质与正常土存在较大的差别，往往会出现应力——应变软化现象，这种现象随着超固结比的增大而显得更加明显。在超固结土情况下，桩土摩阻力会存在峰值效应，降低了桩承载力，而上部建筑物荷载施加后土的实际工作状态与此应力状态有较大区别，此外基桩标高以上土的边载效应对承载力的提高有积极作用。由此可见，静荷载试验挖去全部上覆土层的做法使承载力检测结果显得保守。考虑到上述因素，在静荷载试验前把试桩适当接长至地坪±0.000标高处，同时为了消除加长段的影响，可以采取挖空的处理方法，使加长桩段和桩周土不致接触产生摩阻力。
图3沉管灌注桩Q-S关系图2.3桩工后效应对桩承载力的影响。
（1）图3为温州龙港安置房同场地同施工工艺的沉管灌注桩静荷载试验结果，静荷载试验时间分别为15d、30d、40d、60d。图中显示时间对桩承载力有明显的影响。随着时间的推移，极限承载力明显后移，相同荷载下桩的沉降明显增大。以荷载为550KN时荷载——沉降情况为例，60d时沉管灌注桩的沉降为4.36mm，40d时沉管灌注桩沉降为5.60mm，30d时沉管灌注桩沉降为6.27mm，10d时沉管灌注桩沉降为11.15mm，是60d时沉降的2.56倍。从上面对比还可以发现前期荷载——沉降关系的变化相对较大，而30d后沉管灌注桩的Q-S变化幅度要小得多。
（2）表1为不同时间时沉管灌注桩承载力特征值、极限承载力值及相应沉降值。表中发现沉管灌注桩的工后效应相当显著。分析认为：沉管灌注桩在施工时会产生挤土效应，出现超孔隙水压力，同时土体受严重扰动，尤其对于温州地区具有结构性的饱和土体影响较大，可能会暂时丧失结构强度，土体出现隆起、水平位移等现象。而在沉管灌注桩施工完毕后，随着孔隙水压力的消散，土体出现重固结，土体强度重新恢复，桩承载力逐渐增大。
3. 结论
复压桩如果无间歇期，极限承载力明显低于常规桩，塑性区相对常规桩后移；超固结土情况下桩承载力比正常土情况下桩承载力低；挤土桩前期承载力增长较快、后期承载力提高相对较缓；桩静荷载试验要考虑到这些因素的影响。
[文章编号]1006-7619（2013）04-02-252
【关键词】静荷载试验；承载力；桩；相对变形值
1. 前言
目前桩基检测手段有静荷载试验、小应变动测、大应变动测、静力触探等，而静荷载试验是目前公认的较可靠检测方法，已成为工程设计施工人员了解掌握桩基或复合地基的重要手段。静荷载试验一般有两种情况：第一，通常在基础设计以前进行静荷载试验，为设计提供有效的承载力依据。第二，在桩基施工完毕后进行静荷载试验，为基础分部验收提供依据。在这两种情况下，虽然静荷载试验存在功能的差异，但是如果未周密地考虑各种因素的影响，都会使试验结果出现不良后果。
图1在第一种情况下，若试验结果比实际小会造成不必要的基础设计浪费，而试验结果偏高导致工程安全系数降低，出现工程安全隐患。在第二种情况下，若试验结果偏高可能使工程潜在的质量安全问题未及时得到消除，工程安全功能得不到保证，甚至可能会造成工程安全事故；反之若试验结果偏低会造成验收结果达不到规范要求而不得不采取地基加固，引起经济的损失和工期的延误。因此，静荷载试验的准确性对工程设计和施工具有非常大的意义。下面结合工程实践经验对桩静荷载试验的几个问题进行探讨。
2. 桩的静荷载试验
2.1复压对桩静荷载试验结果的影响。
（1）静荷载试验是一个比较复杂的过程，在试验过程中可能是由于位移传感器受到干扰或千斤顶漏油等客观原因造成静荷载试验的失败。一些检测单位在第一次静荷载试验后总结失败教训，马上着手进行第二次静荷载试验，结果发现试验结果出现异常。事实上，在第二次静荷载试验时，桩周土受到了扰动，桩土界面情况与第一次试验不同，由此桩承载力发生改变。图1为温州西堡锦园同一场地工艺的钻孔灌注桩静荷载试验Q-S关系图。试验前进行了小应变检测，测试结果表明试验桩波形和波速均类似，桩完整性良好，不存在桩施工缺陷。静荷载试验情况如下：分级荷载为98.4，第一级荷载为196.8KN，此后以分级荷载递增。S1在加载至984N时千斤顶出现漏油不得不卸载，调换千斤顶后马上进行第二次试验。S1A、S1B分别为第一次静荷载试验曲线、第二次静荷载试验曲线；T1、T2、T3为正常条件下桩Q-S曲线。
（2）S1B的平直段大于其他试验点，表明桩经过复压后塑性区出现的阶段后移，试验还发现复压桩应力——应变关系形成一滞回环，第二次曲线与第一次曲线近似平行，类似于土应力——应变曲线。这说明在弹性阶段土的特性发挥了重要作用。
图2修正复压桩和常规桩Q-S关系图 （3）图2是复压桩第二次静载试验初值归零后的Q-S关系曲线。从图中发现复压桩的前期沉降曲线在正常条件下桩沉降曲线上面，表明前期沉降比正常条件下桩小。复压桩的极限承载力明显低于其他试验点值，复压桩的承载力特征值比正常条件下桩要低，正常条件下桩的承载力特征值为492KN，而复压桩的承载力特征值仅为393.6KN。
（4）由于第一次试验时塑性区开展范围不大，而当桩进入塑性阶段后期或者极限阶段时，复压曲线可能与此不同，这有待于进一步研究。但可以肯定的是复压在短期内对静荷载试验结果产生较大影响，如要进行复压，必须待地基受扰动土静置一段时间恢复强度后进行试验。
2.2固结土对桩静荷载试验结果的影响。当建筑物有地下室时，工程桩标高要远远低于地坪±0.000标高。如果将上覆土层全部挖去，则下部土层处于超固结状态，而超固结土性质与正常土存在较大的差别，往往会出现应力——应变软化现象，这种现象随着超固结比的增大而显得更加明显。在超固结土情况下，桩土摩阻力会存在峰值效应，降低了桩承载力，而上部建筑物荷载施加后土的实际工作状态与此应力状态有较大区别，此外基桩标高以上土的边载效应对承载力的提高有积极作用。由此可见，静荷载试验挖去全部上覆土层的做法使承载力检测结果显得保守。考虑到上述因素，在静荷载试验前把试桩适当接长至地坪±0.000标高处，同时为了消除加长段的影响，可以采取挖空的处理方法，使加长桩段和桩周土不致接触产生摩阻力。
图3沉管灌注桩Q-S关系图2.3桩工后效应对桩承载力的影响。
（1）图3为温州龙港安置房同场地同施工工艺的沉管灌注桩静荷载试验结果，静荷载试验时间分别为15d、30d、40d、60d。图中显示时间对桩承载力有明显的影响。随着时间的推移，极限承载力明显后移，相同荷载下桩的沉降明显增大。以荷载为550KN时荷载——沉降情况为例，60d时沉管灌注桩的沉降为4.36mm，40d时沉管灌注桩沉降为5.60mm，30d时沉管灌注桩沉降为6.27mm，10d时沉管灌注桩沉降为11.15mm，是60d时沉降的2.56倍。从上面对比还可以发现前期荷载——沉降关系的变化相对较大，而30d后沉管灌注桩的Q-S变化幅度要小得多。
（2）表1为不同时间时沉管灌注桩承载力特征值、极限承载力值及相应沉降值。表中发现沉管灌注桩的工后效应相当显著。分析认为：沉管灌注桩在施工时会产生挤土效应，出现超孔隙水压力，同时土体受严重扰动，尤其对于温州地区具有结构性的饱和土体影响较大，可能会暂时丧失结构强度，土体出现隆起、水平位移等现象。而在沉管灌注桩施工完毕后，随着孔隙水压力的消散，土体出现重固结，土体强度重新恢复，桩承载力逐渐增大。
3. 结论
复压桩如果无间歇期，极限承载力明显低于常规桩，塑性区相对常规桩后移；超固结土情况下桩承载力比正常土情况下桩承载力低；挤土桩前期承载力增长较快、后期承载力提高相对较缓；桩静荷载试验要考虑到这些因素的影响。
[文章编号]1006-7619（2013）04-02-252