浅析基桩竖向抗压静载试验应注意的问题

上海岩联

本文重点分析工程上最常见的基桩竖向抗压静载试验，并对试验中实施过程要注意的问题进行讨论。

本文会提到的规范有：

1)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)；

2)《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)；

3)《建筑桩基技术规范》JGJ94-94。

桩的载荷试验实施过程并不难，主要有以下值得注意的问题：

一、设备安装

沉降观测仪表的安装位置应在桩顶平面以下20～50cm，仪表应对称排布并位于同一水平面。沉降观测仪表不能安装在桩顶平面以上的千斤顶或其他传力部件上。大家都知道在桩顶施加荷载后桩顶平面及其上下两侧一定范围内是应力的主要集中区域，在该区域属于不稳定区域，桩身或传力部件的侧向位移甚至桩身的局部表面裂隙将对沉降观测结果产生明显影响，有时可导致试验结果的错误，这一点必须引起足够重视。

其次，堆载法载荷试验基准桩(梁)与压重平台内边缘的距离应大于2m，但《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)规定不小于4d。堆载荷重施加于地基的压应力不应超过地基承载力特征值规范2）规定不小于1.5倍地基承载力特征值，堆载难度明显降低。

许多人认为，堆载法的主要难度是荷重的大小，其实荷重的大小只是堆载难度体现的一方面，有时甚至是次要的方面，而如何满足规范中对于基准桩和堆载区地基承载力的要求才是堆载法最难解决的问题。

试举一例：桩径1m，桩周地基承载力特征值100kPa，堆载荷重10000kN，堆载设备尺寸10m×10m，则堆载后作用于地基的合理有效面积为100-4×4×3.14=49.8m2 ，折合到地基上的最大应力为10000/49.8=201kPa，显然地基承载力无法满足，此种情况下，地基可承受的最大堆载荷重依据规范2)计算为：49.8×150=7470kPa。如果按照规范1)计算地基可承受的最大堆载荷重仅为：49.8×100=4980kPa。

规范作这些限制主要考虑到试验数据的可靠性，如果不考虑地基承载力因素，也不考虑基准桩与堆载支座的水平距离，那么作用在地基上的堆载应力一旦造成地基破坏或产生大的侧向挤出，而基准桩如果靠近地基破坏区，那对试验结果是否带来影响就可想而知了！

二、观测

有些单位在作桩的载荷试验时依然采用传统的人工加荷、人工观测的方法，这在观测人员责任心强、经验丰富的情况下也无可厚非。但是载荷试验的观测过程尤其是每级荷载的稳定过程需要按规定进行准确的记录，而采用人工的办法准确地完成这一过程是有一定困难的，即使能够完成记录，记录的真实性和准确性都存在一定疑问。

为此，在桩的竖向抗压载荷试验中，应该提倡采用全自动15地基基础工程电脑控制的加荷观测方式，实践证明，如此可大幅度提高试验成果的质量，尤其对于研究桩在荷载施加过程中的性状，提供了最值得信赖的数据。

我们提倡采用全自动试验装置进行单桩竖向抗压载荷试验。大家都知道，一般情况下每级荷载作用下，桩的变形主要发生在加载后的1～2小时内，在稳荷过程中发生的沉降只占一小部分，因此在加荷后的第1小时内，稳荷精度很重要，如果采用人工稳荷难度很大(稳荷速度慢，精度低)，而采用机器自动稳荷则很容易控制，这也就是我们推崇采用全自动试验装置进行单桩竖向抗压载荷试验的主要原因。

三、卸载观测的重要性

规范中只提到了卸载方法，却并没有说明卸载资料如何利用，有关卸载资料利用的文献相对也较少。许多单位甚至在试验时省略了卸载观测，认为卸载无用的大有人在。事实上卸载观测对于正确判断桩在荷载作用下的工作性状非常重要，我们都知道桩的变形分几个阶段：近似弹性、弹塑性、塑性。在荷载作用下，桩的变形究竟处于哪个阶段，仅从沉降变形上观察是不完全的，因为从沉降变形上是很难发现桩的弹性变形的，桩的弹性变形只能从卸载回弹上进行观测，一根桩在某级荷载下引起的变形究竟是弹性变形占主要还是塑性变形占主要，实施卸载便可一目了然！

缺少卸载资料及其分析的单桩竖向抗压载荷试验肯定是不完整的。桩在荷载下的变形性状需要一次完整的加、卸载过程才能掌握。卸载获得的直接参数是回弹率，卸载曲线的形态也可部分反映出桩的承载性状，因此通过卸载资料分析可使载荷试验结果更完整。

四、试验过程的安全性问题

安全问题包括反力装置的安全、传力装置的安全、安装过程的安全、用电的安全等。这里主要谈传力装置中液压系统的安全。规范2)在4.2.3条规定“试验用压力表、油泵、油管在最大加载时的压力不应超过规定工作压力的80%”，此项规定对于实际试验工作的安全提供了保证，应该严格遵照执行。

对载荷试验油压系统的安全出力做出估算，一般国产千斤顶在额定出力情况下的最大油压是已知的，例如某机械厂出的QW型320t千斤顶在额定出力时的油压为7017MPa，如果按照其额定出力使用，则与其配套使用的压力表、油泵、油管的额定工作压力应高于70.7÷0.80=88.4MPa。

相反，如果已知并联千斤顶数目和型号及配套系统的最小额定压力，例如千斤顶4台QW320、压力表100MPa、油泵80MPa、油管60MPa，则最小额定压力为60MPa，根据配套系统的最小额定压力可换算出千斤顶的最大出力，在本例条件下就是4×60×0.80×320÷70.7=869t，由此得出的是符合规范规定的安全要求的油压系统最大出力，而简单地将千斤顶进行合计出力得出4×320=1280t的做法是非常危险的，甚至要付出生命的代价。