浅谈桩基设计中静载荷试验的重要性

1、浅谈桩基设计中静载荷试验的重要性    【摘要】：本文对桩基设计中静载荷试验的重要性进行较为深入的分析与研究。 【关键词】：桩基设计、静载荷试验。 一前言 作为高层的基础部分在整个建筑物投资中占据了很大的比例，多数建筑物往往采用桩基础,因此合理的桩基础形式,对保证安全、投资的节约、工程造价放的降低都有着举足轻重的作用。现对桩基设计中静载荷试验的重要性的问题进行探讨。 二桩基静载试验简述 静载荷试验是指按桩的使用功能，分别在桩顶逐级施加轴向压力、轴向上拔力或在桩基承台底面标高一致处施加水平力，观测桩的相应检测点随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，根据荷载

2、与位移的关系（即QS曲线）判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。它是目前检验桩基（含复合地基、天然地基）承载力的各种方法中应用最广的一种，且被公认为试验结果最准确、最可靠，被列入各国桩基工程规范或规定中。该试验手段利用各种方法人工加荷，模拟地基或基础的实际工作状态，测试其加载后承载性能及变形特征。其显著的优点是受力条件比较接近实际，简单易用，试验结果直观而易于为人们理解和接受。 桩基静载测试技术是随着桩基础在建筑设计中的使用越来越广泛而发展起来的。新中国成立以前，在国内基本上没有桩基静载测试技术的发展，新中国成立以后，桩基静载测试技术才逐步发展起来，50年

3、代末和60年代初，就有了在预制桩上进行的静载试验，因为桩基础的使用量很少，因此试验的数量也很少。进入到80年代以后，随着改革开放的深入，基本建设规模的逐年加大，特别是桩基础在工程上的广泛应用，我国的桩基静载测试技术也进入了一个全新的发展时期。 我国基础建设正在迅猛发展，超高层建筑以及大型桥梁工程建设的日益增多，较大直径混凝土灌注桩得到了广泛的应用，由此而引起的检测试验手段上的困难所造成的承载力试验无法准确完成的事实越来越引起了人们的注意。在大直径桩的测试理论和测试方法研究上，美国在80年代中期开展了桩承载力自平衡试验方法的研究，国内近几年也开展了此方法的理论研究和现场实践，取得了良好的社会效益

4、和经济效益。桩承载力自平衡试验方法是在桩端附近安装荷载箱，荷载箱由活塞、顶盖、底盖及箱盖等组成，在上下顶盖布置位移测量装置，然后沿垂直方向加载，即可同时测得桩端阻力和桩侧摩阻力以及上下顶盖的位移值，从而得到试验结果数据与曲线。该方法有以下特点： 1.检测试验装置简单； 2.通过设备可直接测得桩基相应的参数：端阻力和侧阻力； 3.经过处理后，试桩仍可用做工程桩，不损坏桩体。 三工程实例 笔者发现目前的桩基础设计过程中由于受到时间的约束，通常先根据岩土勘察报告提供的桩基参数确定单桩极限承载力值,按照规范相应条款再确定单桩承载力设计值；根据这个单桩承载力设计值直接进行桩基础设计并施工,等工程桩施工结

5、束后再挑选试桩进行静载荷试验。这个过程具有一定的不科学性,结果符合估算要求则皆大欢喜,否则因工程已施工完毕再进行补桩就会很困难,且有时因岩土勘察报告有出入会给施工中带来相当的不便。下面例举梅江地区某工程实例来综合说明一下。 1.工程概况 2.工程桩基础简介 (1)设计采用预制桩或钻孔灌注桩。 (2)设计采用的桩基础持力层: 第一桩端持力层：粉质粘土（1），采用预制桩; 第二桩端持力层：粉砂（2），采用预制桩。 第三桩端持力层：粉土（2），采用钻孔灌注桩。 （3）岩土勘察报告提供的桩基参数： 3.单桩极限承载力估算与实测数据 4.案例分析结果 (1)岩土勘察报告提供桩的极限侧阻力标准值和桩的极限

6、端阻力标准值由建筑桩基规范JGJ 94-2008提供的一个经验数值,不宜直接采用。通过以上工程实例,发现绝大多数桩的实际承载力均大于试算值,有些相差幅度会较大,因此按试桩获得的实际承载力将会比按岩土勘察报告估算的承载力来布置基础将产生巨大的经济效益,为甲方大大节省了投资。 (2)当场地不均匀或岩土勘察报告提供的数值有偏差的情况下,不进行试桩而直接按岩土勘察报告提供的试算数据进行工程桩施工，将给施工带来很大的困难且造成不必要的浪费。例如采用预制桩而未达到预定深度,而此时已达到预制桩的桩身强度,故施工过程中每根桩都采用了截桩,在投资上都造成了很大的浪费。经过静载荷试验未达设计标高的工程桩均达到了设

7、计承载力,也就是说设计上如先进行试桩则至少可减短桩长,桩承载力不减小且不需要截桩。由上可见,桩基础设计过程中静载荷试验是一个十分重要的环节。因为此项工作直接影响到桩基形式、桩规格和桩入土深度的确定,同时也对施工难易有着密切的影响。通过科学试验取得准确数据,能使设计方案更加合理、可行、经济,远远超过缩短工期所获得的效益。 (3)桩基础设计中对桩型及桩长的合理选择均会对基础设计和投资产生重大的影响,合理的桩型、桩长选择将产生巨大的经济效益。如根据岩土勘察报告建议采用桩长L=37.0米,其试算的单桩承载力极限标准值为4286kN,预算基础部分造价在整个住宅造价中占了相当大的比例。随后在其设计中，设计

8、人员结合当地的设计经验,将桩长改为38.5米,经过试桩单桩承载力极限标准值大于6400kN，这样施工费节省了许多,综合经济价值明显。可见选择合理的桩型要进行相应的试桩。因此,我们设计人员在桩基础设计中一定要采用多方案比较,根据试桩结果选择合理的桩型与桩长,这都将对整个基础设计的合理性与经济性产生巨大的影响。 四桩静载试验现存的问题    1 桩基检测人员素质参差不齐，容易造成对标准规范执行的偏差，记录不符合要求，现场操作马虎：缺少检测资质、检测人员和检测设备。 2 现场准备工作不认真，检测设备不符合规范要求，特别是现场基准梁的架设以及锚桩、基准桩、试桩间的布置间距不符合规范

9、的规定；在加载设备方面受现有设备的限制而不按规范要求采用，检测精度不满足桩基检测的要求。 3 检测步骤不按规范制定的执行，如提前加压或记录，卸载时缺少回弹数据。 4 检测报告的内容简单，如缺少相应的工程地质资料。 5 桩基静载试验中采用的设备没有经过定期计量检定，这样的数据的真实性难以保证。    四桩静载试验展望 桩基静载试验的慢速维持荷载法费时、费力，已远不能适应当前桩基检测工作的发展，在快速荷载试验法的技术上，我国有着众多检测单位都作了大量的现场试验对比工作，快速荷载试验法将是一个试验手段的发展方向。在这方面，有些地方规范已明确规定了快速荷载试验法的试验步骤，在国家规范方面中已明确提出了试验方法步骤。 随着我国经济建设的大发展，桩基的使用量和桩基检测量随之也有着迅速提高，相信随着测试理论和技术的不断完善、国际交流的不断广泛开展，我国的桩基静载试验将越来越走向成熟并形成自己的特色。 桩基静载荷试验是一繁重而复杂的过程,无论是检测人员还是设计人员都一定要考虑到每一个环节对结果的影响,要从各方面使之科学化、合理化。一个好的基础设