静载荷试验的应用

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　　桩的静载荷试验是目前获得桩的承载力最直观、最可靠的方法。其中我们可以用抗压静载荷试验确定单桩抗压承载力，用抗拔静载荷试验确定单桩抗拔承载力，用水平静载荷试验确定单桩水平承载力，在工程实践中，主要以竖向荷载居多，本文主要讨论抗压静载荷试验。
　　单桩抗压静载荷试验不仅可以确定桩的承载力，而且通过埋设各种测试原件，可以获得桩的侧阻力，端阻力等诸多资料，但由于试验费用、工期、设备等原因，通常只能对工程中少量代表桩进行试验。
　　一、不同情况下静载荷试验目的不同，只要有以下几种情况：
　　1.为设计提供依据：在工程正式施工前，在地质条件具有代表性的区域，先施工几根桩，进行静载荷试验，以确定设计参数的合理性和施工工艺的可行性。通常可采用打中小直径桩来模拟大直径桩应用埋设传感器的方法测试桩身桩端阻力，以便减少试验难度和成本。但试验应加至破坏，取得单桩承载力极限值为止。
　　2.为验收提供依据：目前，绝大多数试验桩是为工程验收提供依据，加载最大值按设计单桩承载力特征值2倍，不进行破坏试验。
　　3.验证检测：针对其他检测结果，如取芯、声波法、高应变等方法发现桩身或承载力有疑问时，需要应用静载荷试验进行验证检测，判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。
　　4.为收集科研资料，编制规范，开拓新桩型和施工工艺进行的试验。
　　二、方法：
　　日常检测过程中常用静载试验方法是维持荷载法，其它还有循环加载法、等变形速率法终级荷载长时间维持法等。
　　三、试验设备主要有：
　　主梁、次梁压重平台等反力装置，千斤顶油泵等加载装置，压力表、压重传感器等荷载测量装置，基准梁、百分表、位移传感器等位移测量装置。
　　1.反力装置分：为锚桩反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置三种，选用原则是反力装置提供反力大于等于最大加载值得1.2倍，且加载装置全部构件不得有过大变形，并有足够安全储备。应用锚桩反力法时，需要先计算锚桩抗拔力及主筋抗拉力，保证主筋形变要求，并监控锚桩上拔量。
　　2.加载装置为：一台或多台千斤顶，多台千斤顶加载时必须选用规格型号相同，且合力中心与桩轴线重合。
　　3.荷载测量装置：由千斤顶上的压力表或压力传感器测定油压，通过千斤顶率定曲线换算荷载。随着自动加载设备的应用，实现了加卸荷载与稳压的自动控制，不仅减轻了检测人员的劳动强度，而且测试数据准确可靠。应该根据试验荷载的要求选用千斤顶的规格，根据千斤顶的配置和最大试验荷载要求合理选用压力表或荷重传感器。选用千斤顶时，最大荷载应小于千斤顶量程的80%（试验中油泵、油管在最大加荷时，不应超过规定工作压力的80%）。
　　4.位移测量装置：基准梁，宜采用工字梁作基准梁，高跨比不宜小于1/40，尤其是大吨位静载试验，试验影响范围较大，要求采用较长和刚度较大的基准梁，有时由于运输和型钢尺寸的限制，需要在现场将两根钢梁组合或焊接成一根基准梁，如果组合或焊接质量不好，会影响基准梁的稳定性，必要时可将两根基准梁链接或者焊接成网架结构，以提高其稳定性。
　　基准梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上，以减少温度变化引起的基准梁绕曲变形。
　　百分表和位移传感器
　　沉降测定平面宜在桩顶200mm以下位置，最好不小于0.5倍桩径，测点应牢固地固定于桩身，不得在承压板上或千斤顶上设置沉降测点，避免因承压变形导致沉降观测数据失实。
　　四、桩头处理
　　试验过程中，应保证不会因桩头破坏而终止试验，但桩头部位往往承受较高的竖向荷载和偏心荷载，因此，一般应对桩头进行处理。
　　预制方桩和预应力管桩，如果未进行截桩处理，桩头质量正常，单桩设计承载力合理，可不进行处理。
　　混凝土桩桩头处理应先凿掉桩顶部的松散破碎层和低强度混凝土，露出主筋，冲洗干净桩头后再浇注桩帽，并符合下列规定：
　　1、桩帽顶面应水平、平整、桩帽中轴线与原桩身上部的中轴线严格对中，桩帽面积大于或等于原桩身截面积，桩帽截面形状可为圆形或方形。
　　2、桩帽主筋应全部直通至桩帽混凝土保护层之下，如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋，各主筋应在同一高度上，桩帽主筋应与原桩身主筋按规定焊接。
　　3、距桩顶1倍桩径范围内，宜用3-5mm厚的钢板围裹，或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于150mm。桩帽应设置钢筋网片3-5层，间距80-150mm。
　　4、桩帽混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1-2级，且不得低于C30。
　　对检验性试验的工程桩的桩头处理，经常以薄钢板圆筒作成加强箍与桩顶混凝土浇成一体，用高标号沙浆将桩顶抹平。
　　试桩桩顶标高最好由检测单位根据自己的试验设备来确定，特别是对大吨位静载试验更有必要。
　　五、检测过程
　　1.加卸载验收试验桩检测一般采用快速维持荷载法，通常加载分10级进行，采用逐级等量加载。终止加载后开始卸载，卸载也分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的二倍，逐级等量卸载。加、卸载每级荷载时应均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的10%。
　　2.沉降观测：
　　每级荷载施加后，及时读取桩顶沉降量。当桩顶沉降速率达到相对稳定时，加下一级荷载。试验达到终止加载条件时即开始卸载。卸载至零后，应读取桩顶残余沉降量。（对于快速维持荷载法，每级荷载维持一小时）。
　　六、工程实例
　　某工地设计采用CFG桩，处理后复合地基承载力特征值为1800kN；
　　1、复合地基静载荷试验
　　（一）锚桩抗拔力验算
　　根据该工程《工程地质勘察报告》及设计提供参数情况，压灌桩抗拔力验算如下：
　　桩长17m：0.6π（4.5×25+3.7×23.3+ 5.9×65+1.8×36.3+1.1×65）=1355kN
　　最大加荷：3600kN，试验所需锚桩数为4根反力：4320kN；满足试验要求。
　　（二）锚桩钢筋抗拔力验算
　　Ф16钢筋抗拔力为：60kN；Ф20钢筋抗拔力为：94kN；Ф25钢筋抗拔力为：147kN所以试验采用Ф20钢筋作为锚桩配筋，试验中采用4根锚桩，每根锚桩配筋数量为12根Ф20钢筋，施工中所有锚桩采用通长配筋。
　　（三）试验桩、锚桩布置形式
　　锚桩采用“十”字形布置，即试验桩前后左右各布置一根。
　　七、单桩竖向抗压承载力特征值确定
　　单桩极限承载力由二个因素决定：一是桩身材料强度，二是地基土对桩的支承能力。通常情况，第二个因素是决定单桩承载力的主要因素。所以当桩顶下沉量达到人们规定的条件时，认为桩侧阻和端阻已充分发挥，这时对应荷载叫做单桩极限承载力。单位工程同一条件下，单桩竖向抗压承载力特征值按抗压极限承载力一半取值。
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