建筑工程桩基静载试验检测存在的技术问题探究--中国期刊网

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建筑工程桩基静载试验检测存在的技术问题探究

发表时间：2021/6/1 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李振琪

[导读] 摘要：桩基检测工作是确保桩基工程施工质量至关重要的一个环节，检测工作的质量、测试所用的方法及测试结果直接关系到建筑物的安全和正常使用。

        广西博建检测技术有限公司广西南宁 530000
        摘要：桩基检测工作是确保桩基工程施工质量至关重要的一个环节，检测工作的质量、测试所用的方法及测试结果直接关系到建筑物的安全和正常使用。常用的桩基检测主要方法有：静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等。
        关键词：建筑桩基；静载试验检测；问题；措施
        一、静荷载试验检测方法概述
        包括基桩竖向和水平承载力检测，主要用于检测基桩承载力。其优点在于受力条件比较接近桩基础的实际受力状况。静载试验主要适用于工程试桩的承载力检测，对于工程桩检测不能做破坏性试验。静荷载试验法检测精度高，相对误差在10%范围内。
        桩基静载实验设备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平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，根据荷载与位移的关系（即Q~S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。桩基静载实验设备是目前检测桩基（含复合地基、天然地基）承载力的各种方法中应用较广的一种，且被公认为试验结果准确、可靠，被列入各国桩基工程规范或规定中。
        二、建筑工程桩基常用的静载荷测试方法
        2.1堆载法
        堆载反力梁装置就是在桩顶使用钢梁设置一承重平台，上堆重物，依靠放在桩头上的千斤顶将平台逐步顶起，从而将力施加到桩身。反力装置的主梁可以选用型钢，也可用自行加工的箱梁，平台形状可以根据需要设置为方型或矩形，堆载用的重物可以选用砂袋、混凝土预制块、钢锭、甚至就地取土装袋。
        2.2锚桩法
        锚桩反力梁装置在具体的应用中又可根据反力锚的不同分为两种：将反力架与锚桩连接在一起提供反力的，俗称锚桩反力梁装置；将几只螺旋钻钻入地下使用地锚提供反力，俗称锚杆反力梁装置。锚桩反力梁装置就是将被测桩周围对称的几根锚桩用锚筋与反力架连接起来，依靠桩顶的千斤顶将反力架顶起，由被连接的锚桩提供反力，提供反力的大小由锚桩数量、反力架强度和被连接锚桩的抗拔力决定。锚桩反力梁装置一般不会受现场条件和加载吨位数的限制，当条件允许，采用工程桩作锚桩是最经济的，但在试验过程中需要观测锚桩的上拔量，以免拔断，造成工程损失。
        小吨位基桩和复合地基试验，小巧易用的地锚就显示出了工程上的便捷性。地锚根据螺旋钻受力方向的不同可分为斜拉式（也即伞式）和竖直式，斜拉式中的螺旋钻受土的竖向阻力和水平阻力，竖直式中的螺旋钻只受土的竖向阻力。地锚提供反力的大小由螺旋钻叶片大小和地层土质有关。虽然有不少单位使用地锚进行复合地基试验，但由于试验过程中，地锚会对复合地基土产生扰动，这一点需要引起足够重视。
        另外还有一些反力装置比如锚桩与堆重平台联合装置，以及利用现有建筑物或特殊地形提供反力的。
        三、基桩静载荷试验中所出现的问题及应对措施
        3.1基准桩的稳定性问题
        在基桩静载荷试验中，测量桩“顶”位移的常用方法是用位移传感器（或百分表）测量桩“顶”相对于基准梁的位移量。在试验过程中基准梁稳定与否相当关键。对人工设置的基准桩而言，对其稳定性影响较大且容易被忽视的因素就是堆载重量对地表产生的附加压力引起其稳定性的变化。尤其大荷载堆载试验，就是严格按规范的要求，即试验桩、基准桩、支承墩三者的距离即使能满足≥4d，且≥2m（d为桩身外径），堆载时仍发现支承墩出现明显下沉现象，在一定程度上影响着基准桩（梁）的稳定性。在没有更科学、可行的测试方法的情况下，较为实际的控制方法是尽量利用附近的工程桩作为基准桩，但工程桩可利用的场合往往不多；在其他情况下设置的基准桩，一般都设置较浅，易受地表土变动的影响。因此，及时了解基准梁沉浮量情况很有必要。
        3.2堆载平台偏心问题
        采用堆载平台作加荷系统时，由于堆载量不足，或有时由于堆载吨位过大，堆载中心难以控制，造成偏心过大，试验中还未达到目标吨位堆载便被向上顶动，堆载平台的两支墩局部出现悬空，以至压力无法加上，试验中止。若不及时发现，停止加载操作，严重时会出现堆载平台塌方。对于堆载法试验尤其是大吨位堆载试验，试验前必须编制详细可靠的施工方案，且在现场堆载反力装置过程中应做好二个一致，即平台的中心应与试桩桩头中心一致，重物的中心应与平台的中心一致。
        3.3边堆载边试验问题
        为避免主梁压实千斤顶，便在荷载不足时提前进行试验，即所谓的“边堆载边试验”。这不失为解决问题的方法，但是，这种做法除要注意安全外，还要注意堆载方法，处理不当也会严重影响数据的真实性。由于堆载架上的重物越来越多，其重力直接由主梁反压到千斤顶上，使千斤顶内的压强增加，顶力加大，直接作用于桩顶上，使桩身下沉加快，但压力表的读数正常，这是目前常用的千斤顶与加压测量系统的油路决定的。因为当油压大于千斤顶内的压力时，压力通过各“单向阀”正常传入千斤顶内，直到压力平衡，这时压力表测量的压强与千斤顶内的压强相同；反之，当油泵停止加压时，千斤顶内的油压被“单向阀”锁定，压力无法传递到油管。所以，当千斤顶活塞顶部的反力增加时，作用于桩顶的力增加，压力表的读数不变。以至有些本级荷载偏大，而有些本级荷载偏小，Q—S曲线不能正常反映试桩的变形规律。若是不得已要进行边堆载边试验时，应在各级荷载达到稳定后准备加后一级荷载前进行堆载，堆载期间不加压，且堆载量不应超过该级荷载量。或是在最后一级或两级荷载时不要堆载，以免影响桩的最终累计沉降量。总之，尽量使边堆载边试验的不良影响降低到可接受的程度。
        2.4试验前主梁压实千斤顶的问题
        堆载法是基桩等静载荷试验工作中用得较频繁的一种方法。在上海等软土地基工程中，不少工程由于地基土较差，试验开始前，上部载荷已完全加载到支承墩上，支承墩就产生下沉，造成试验前主梁压实千斤顶，以至试验还未开始，就已有一定的荷载通过千斤顶施加到桩顶上，荷载越大事先施加于桩顶上的压力也越大，此时桩顶实际就已开始下沉，到正式试验时，这部分的沉降由于未能记录而缺失，导致试验前几级的沉降偏小，甚至没沉降。从而影响了Q—S曲线的形态及最终累计沉降量，严重时还会导致结论的错误。例如：某工程，桩径为400mm，桩长为21.0m的PTC管桩，单桩坚向抗压极限承载力为820KN，其Q—S曲线如图1所示。

        图1Q—S曲线
        本试验是基坑开挖后在较软的粉质粘土层上进行，由于上部荷载较大，两支墩下陷，堆载结束准备开始试验时，主梁已压实千斤顶。从曲线上可看出，在410KN之前各级荷载作用下的桩顶沉降量皆非常小，由此可推测试验前，试验开始前千斤顶上的压力可能已接近410KN，试桩桩顶已开始下沉，但由于试验未开始，导致一部分沉降流失，虽然之后的各级沉降量趋于正常，但试验的总沉降量已不能准确把握。因此，在堆载前应详细了解地基土分布情况，并对地基的承载力进行初步估算，必要时应对支墩周围地基土进行加固处理，或是将支墩高度适当增加。
        结束语
        随着经济建设的不断发展，大量的旧城区需要改造，特别是荷载比较集中、层数较多的临街商住楼和综合服务设施的出现，对基桩质量检测提出了更高的要求。随着科技的进步，相信会开发出更安全、更简单、更有效的检测方法服务于工程项目。
        参考文献：
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