机械工业勘察设计研究院有限公司  陕西省西安市  710043
        摘要：很多国际项目中采用美国标准，将美国ASTM-D3689深基础轴向抗拔静载荷标准试验方法与中国规范《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）进行了对比分析，分析了相同点和不同点以及对工程的影响。
        关键词：桩轴向抗拔承载力；现场试验；千斤顶；测力传感器；加载程序；基准梁
        1.ASTM-D3689对应中国规范
        ASTM-D3689深基础轴向静载荷标准试验方法（以下简称“D3689”）和中国规范《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）（以下简称“检测规范”）中第3章“基本规定”、第5章“单桩竖向抗拔静载试验”以及附录A“桩身内力测试”相对应；以及和《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（以下简称“基础设计规范”）附录T“单桩竖向抗拔载荷试验要点”相类似。
        2.与国内规范的相同点和差异
        2.1相同点
        （1）试验目的相同
        1）通过试验可确定桩的抗拔承载力；
        2）当桩身埋设应变、位移传感器或者位移标杆时，测定桩身应变或桩端上拔量，计算桩的分层抗拔侧阻力；
        3）达到极限状态的测试可为设计提供依据。
        （2）部分设备仪器相同
        1）试验加载设备为千斤顶；
        2）荷载测量仪器可选择使用荷重传感器；
        3）沉降测量仪器采用位移传感器或者百分表；
        4）千斤顶及百分表需标定
        5）采用应变、位移传感器，位移杆测桩身应变和桩身截面位移；
        （3）试验准备相同
        1）试坑底面标高与桩承台底标高一致；
        2）混凝土桩应去掉桩顶部的破碎以及软弱或者不密实的混凝土，桩头顶面平整，桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合；
        （4）试验安装
        1）加载反力装载可选择反力桩提供支座反力
        2）加载反力装置构件应满足承载力和变形的要求；
        3）反力梁与试验桩顶部之间应有足够的空间，以放置千斤顶，承载板，荷重传感器；
        4）用数字或者字母标识百分表或者位移传感器；
        5）百分表安装在与试验桩的中心等距的轴对称点的基准梁上；基准梁须有足够的强度、刚度；基准梁一端固定，一端简支在支座上；不得受气温、振动及其他外界因素的影响；当基准梁暴露在阳光下时，应采取遮挡措施。
        （5）现场检测
        1）检测开始时间：因桩周土的性质以及成桩类型（混凝土灌注桩，预制桩），“D3689”与“检测规范”都有要求承载力检测前需要有一段休止时间；
        2）静载试验试验之前，应采用低应变法或者声波投射法进行桩身完整性检测；
        2.1差异点
        （1）试验对象差异

        （2）仪器要求差异
        1）“D3689”千斤顶及其操作应符合ASME B30.1，额定负荷应超过最大荷载至少20%；两个以上千斤顶、使用一个压力表，油管、一个液压泵联合校准的精度应在最大施加荷载的5%以内，独立校准的，每个部件精度要求在所施加荷载的2%以内；压力表最小刻度应小于等于施加荷载最大值得1%，并因符合ASME B40.100，精度等级1A允许误差±1 %。
        “检测规范”试验用压力表的准确度应优于或等于0.5级，压力表在最大加载时的压力不应超过规定工作压力的80%。
        2）“D3689”百分表或者位移指示器应符合ASME B89.1.10，规格有如下几种：量程100mm（至少50mm），最小刻度为0.25mm；用来测量桩身的刻度表长度不应小于150mm，最小刻度0.5mm，读取应接近0.1mm；最小刻度1mm，读取应接近0.1mm；百分表或者位移指示器需要一个光滑的承载面（如玻璃板）。
        “检测规范”百分表或者位移指示器测量误差不得大于0.1%FS，分度值优于或者等于0.01mm。
        （3）试验装置差异
        1）“D3689”试验要求在反力桩顶设置承载钢板，并且在承载钢板与桩顶之间设置厚度6mm的快速凝固的灌浆，其抗压强度大于反力桩的强度。
        “检测规范”要求反力桩桩顶平整并具备足够的强度。
        2）“D3689”规定必须使用放置在千斤顶上荷重传感器直接测量荷载。
        “检测规范”可以选用荷重传感器测量荷载或者千斤顶油压表换算荷载。
        3）“D3689”试桩中心到反力桩不小于5D（直径或边宽）且2.5m，基准梁支座的与试桩及反力桩的距离不小于5D（直径或边宽）且2.5m。
        “检测规范”要求大于等于4D（3D）且不小于2.0m，当多排桩中心距离小于4D或者压重平台支墩夏2倍~3倍宽影响范围内地基土已进行加固处理采用3D。
        4）“D3689”要求安装至少两个位移测试仪表作为一级测量系统，同时需要至少一个冗余次级系统。测量点在桩顶或者桩身桩顶附近。
        “检测规范”只有一级测量系统。要求直径或边宽大于500mm的桩，应在其两个方向对称安置4个位移测试仪表，直径或边宽小于等于500mm的桩可对称安置2个位移测试仪表。测量点在桩顶以下小于1倍桩径的桩身上，不得在受拉钢筋上，对于大直径灌注桩，可设置在钢筋笼内侧的桩顶混凝土上。
        5）“D3689”桩顶轴向位移测量系统规定需要在桩身设置两个附着桩身的刻度标尺，其中一个刻度标尺附着在镜子上，一个使用水准仪通过试验区外水准点作为参考进行测量；一个使用固定的钢丝在镜子中的成像对应的刻度线进行测量。
        “检测规范”无此要求。
        （4）试验程序差异
        1）“D3689”检测开始时间通过混凝土试快或者桩身岩芯强度来确定，工程师可以指定成桩和静载测试之间的休止时间，休止时间从3到30天不等，或者更长。
        “检测规范”要求受检桩同条件养护试快强度达到设计强度且对于无成熟经验的地区需满足下表要求：

        对于泥浆护壁的灌注桩，宜延长休止时间。
        2）“D3689”对于试验桩的选择和试验数量没有规定。
        “检测规范”对于受检桩的选择规定如下：
        ①施工质量有问题的桩；
        ②局部地基条件出现异常的桩；
        ③完整性检测中判定为Ⅲ类的桩；
        ④设计认为重要的桩；
        ⑤施工工艺不同的桩；
        “检测规范”对于试验数量规定如下：
        ①采用静载试验方法确定单桩极限承载力，检测数量应满足设计要求，且在同一条件下不少于3根；当预计工程总桩数少于50根时，检测数量不宜少于2根。
        ②预制桩试打桩数量不少于3根。
        ③当符合条件，采用单桩竖向抗压静载试验进行承载力验收检测，检测数量不应少于同一条件下桩基分项工程总桩数的1%，且不少3根；当总桩数小于50根时，检测数量不少于2根。
        3）“D3689”共有6种加卸载程序，“检测规范”主要有3种加卸载程序，区别分别如下：
        ①快速测试法—将试验荷载按预期破坏荷载的5%递增。在每个加载间隔期间，将每级荷载保持在不小于4分钟和不超过15分钟的时间间隔内，每级荷载使用相同的时间间隔，卸载时以5到10个近似相等的荷载递减，保持每级荷载不变的时间间隔不小于4分钟和不超过15分钟，卸载采用相同的时间间隔，考虑用更长的时间间隔来评估破坏荷载的蠕变，用最终的零荷载评估回弹。
        记录在完成每次加载增量后0.5、1、2和4分钟的测试读数，如果允许的加载间隔较长，则记录在8和15分钟的测试读数。在完成每次卸载后的1分钟和4分钟记录测试读数，如果允许更长的卸载间隔，则在8分钟和15分钟记录测试读数。所有荷载移除后，记录1，4，8和15分钟的读数。
        “检测规范”无此加载卸载程序。
        ②维持测试法—除非首先发生破坏，将荷载加载到预期设计荷载的200%，以25%的设计荷载增量施加荷载各级荷载，维持每级荷载，直到变形速度小于0.25毫米每小时，根据位移指示器读数来验证这个变形速度，最长为2小时。在施加最大荷载并总体测试时间达到至少12小时的后，当在1小时内测量到的变形不超过0.25毫米[时，开始卸载；否则，允许最大载荷维持在桩或桩群上24小时。如果在加载过程中发生破坏，维持破坏荷载，或最大可能的荷载，直到总变形等于桩直径或宽度的15%。在完成最后的荷载增量后，以最大测试荷载的25%的减量进行卸载，每级荷载之间间隔1小时。
        记录每次增加荷载或减少荷载前后的试验读数。荷载间歇时间内，如果试桩或群桩没有破坏，记录增加荷载后第2、4、8、15、45、60、80、100和120分钟时的读数，随后，按需每60分钟记录一次。如果桩发生破坏，则在第一次卸荷之前记录读数。卸载时，每隔30分钟记录一次读数。移除所有荷载后，记录第1、2和12小时的读数。
        此加载程序类似“检测规范”中慢速维持法，在稳定标准、加载读数时间间隔以及终止加载条件有所不同。
        “检测规范”稳定标准为每一小时内的沉降量不等超过0.1mm，并连续出现两次，每级加载后分别按第5、15、30、60分钟读数，以后每隔30分钟读数，卸载时，每级荷载维持1小时，分别按第15，、30、60分钟读数，卸载至零是，维持时间不小于3小时，测读时间分别为第15、30分钟，以后每隔30分钟测读一次。加载终止条件为某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级荷载作用下的上拔量的5倍；累计桩顶上拔量超过 100mm；按钢筋抗拉强度控制，钢筋应力达到钢筋强度设计值，或某根钢筋拉断；对于工程桩验收检测，达到设计或抗裂要求的最大上拔量或上拔荷载值。
        ③超过最大维持试验的荷载—在按照维持测试法的规定施加和移除荷载后，以试验桩或群桩的设计荷载的50%增量，重新加载至最大维持荷载，允许每级荷载之间间隔20分钟。然后以桩或群桩设计荷载的10%的增量施加附加荷载，直到达到所需的最大荷载或破坏，允许在荷载增量之间间隔20分钟。如果发生破坏，继续压桩，直到沉降量等于桩直径或宽度的15%。如果没有发生破坏，则将全部荷载维持2小时，然后以4个相等的比例卸载，每级卸载之间间隔20分钟，试验读数记录同维持测试法。
        “检测规范”无此加载程序。
        ④恒定时间间隔载荷试验—遵循维持测试法的程序，以桩或群桩设计荷载的20%增量施加荷载，荷载增量之间间隔1小时。卸载时每级荷载间隔1小时，试验读数记录同维持测试法。
        “检测规范”无此加载程序。
        ⑤恒定移动增量试验，按需调整施加的荷载，使桩的上升速率保持在0.5 - 1.0mm或工程师规定的速率水平。按规定速率连续施加荷载，直至达到连续上升位移。维持最大施加荷载，直到总提升量至少达到15%桩直径或宽度，或拔桩停止。逐步释放最终荷载，以保护荷载与测量系统。
        至少每隔30分钟或按充分间隔记录试验读数，用以确定实际的上升速率。试验期间，连续操作任何自动监测和记录设备。如果试桩达到了规定的上升速率，连续采集并记录加载期间的读数并确定施加的最大荷载。采集并记录卸荷、卸荷后以及卸下所有荷载后1小时时的读数。
        “检测规范”无此加载程序。
        ⑥循环荷载测试—对于首次施加的试验荷载增量，按照维持测试法施加此类增量。在施加相当于单桩试验桩设计荷载的50%、100%和150%的荷载后，或群桩试验桩设计荷载的50%和100%后，维持相应的试验荷载1小时，以与每级加载量相等的荷载进行卸载，每级卸荷后维持间隔20分钟。在移除相应的施加荷载后，以等于设计荷载50%的增量将荷载重新施加到之前的荷载水平，每级增量之间间隔20分钟。根据维持测试法施加附加荷载。在施加最大要求的试验荷载之后，按照维持测试法的要求维持并移除试验荷载，记录同维持测试法。
        “检测规范”多循环加卸载方法和此类似，加载和记录略有区别，
        单向多循环加载法的分级荷载，每级荷载施加后，恒载 4min后，可测读水平位移，然后卸载至零，停 2min 测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环；如此循环 5次，完成一级荷载的位移观测；试验不得中间停顿。
        ⑦“检测规范”有恒定荷载法，未详细明确荷载及变形记录的相关规定；“D3689”无此加载程序。
        5）报告差异
        “D3689”与“检测规范”报告最主要差异在于检测数据分析与判定，“D3689”报告主要体现受检桩的桩型、尺寸、桩位、相关施工记录、检测方法，检测仪器设备，检测过程叙述以及检测数据记录列表，没有数据分析与承载力判定。
        “检测规范”除包含以上基本信息外，包括数据分析与判定以及极限承载力的统计取值。
        数据处理应绘制上拔荷载桩顶上拔量（U-δ）关系曲线和桩顶上拔量时间对数（δ-Lgt）关系曲线，单桩竖向抗拔极限承载力应按下列方法确定：
        ①根据上拔量随荷载变化的特征确定：对陡变型U-δ曲线，应取陡升起始点对应的荷载值；
        ②根据上拔量随时间变化的特征确定：应取δ-Lgt曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显弯曲的前一级荷载值；
        ③当在某级荷载下抗拔钢筋断裂时，应取前一级荷载值。
        为设计提供依据的单桩坚向抗压极限承载力的统计取值，应符合下列规定：
        ①对参加算术平均的试验桩检测结果，当极差不超过平均值的 30% 时，可取其算术平均值为单桩竖向抗压极限承载力；当极差超过平均值的 30% 时，应分析原因，结合桩型、施工工艺、地基条件、基础形式等工程具体情况综合确定极限承载力；不能明确极差过大的原冈时，宜增加试桩数量；
        ②试验桩数量小于 根或桩基承台下的桩数不大于3根时，应取低值。
        当验收检测的受检桩在最大上拔荷载作用下，未出现曲线取值情况和钢筋断裂时，单桩竖向抗拔极限承载力应按如下情况对应的荷载值取值：
        ①设计要求最大上拔量控制值对应的荷载；
        ②施加的最大荷载；
        ③钢筋应力达到设计强度值时对应的荷载。
        3.差异可能导致对工程的影响
        1）“D3689”同样适用于群桩的承载力检测试验，对于“检测规范”是一个补充，群桩试验能反映桩实际工作时的状态，消除计算模型参数选取等其他因素引起的误差。
        2）“D3689”只允许采用荷重传感器（直接方式）进行荷载测量，“检测规范”可选用油压表（间接方式）进行荷载测量，实际工程检测试验也大多采用油压表间接方式。前者采用荷重传感器测力，不需考虑千斤顶活塞摩擦对出力的影响；后者需通过率定换算千斤顶出力。同型号千斤顶在保养正常状态下，相同油压时的出力相对误差约为 1%~2%，非正常时可超过 5%。采用传感器测量荷重或油压，容易实现加卸荷与稳压自动化控制，且测量准确度较高。
        3）“D3689”按桩顶总上拔量15%D确定极限承载力，这和安全系数的取值大小有关。“检测规范”，混凝土桩抗拔承载力可能受抗裂或钢筋强度制约，而土的抗拔阻力尚未充分发挥，只能取最大试验荷载或上拔量控制值所对应的荷载作为极限荷载，不能轻易外推。当然，在上拔量或抗裂要求不明确时，试验控制的最大加载值就是钢筋强度的设计值。
        4）“D3689”试验方法均要求试验达到极限状态，可为设计提供依据，无法仅根据“D3689”的试验方法进行工程桩的验收检测，需要和“检测规范”或者美国其他规范的要求结合使用。
        参考文献：
        [1]《 D3689/D3689M − 07（Reapproved 2013）ε1》
        [2]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）
        [3]《建筑地基基础设计规范GB50007-2011》

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