锚杆静压桩基桩载荷试验技术研究

呈呈　锚杆静压桩基桩载荷试验技术研究　於兵　郑德祥　程功望　中建一局集团第一建筑有限公司　上海　２０１１０３　摘要：对于桩基检测规范中的检测技术和判定方法是否适用于锚杆静压桩这一问题。在国内现有的桩基及地基基础规　范中都没有明确规定。根据工程实际，在参考规范检测技术和某项目的１　１根锚杆静压桩现场静载试验的基础上，对锚　杆静压桩的静载检测技术及判定方法做了分析研究。包括试验装置、仪器设备、试桩要求、静载试验方法及试验数据　整理等，给出了可供业内同行参考的建议和结论。　关键词：锚杆静压桩；静载检测技术；单桩承载力；试验数据　中圈分类号：ＴＵ７５３．３　文献标志码：Ｂ　ＤＯＩ：１　０．１　４１　４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｚｓｇ．２０１　７．０４．０１　１　Ｓｔｕｄｙ　Ｏｉｌ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｐｉｌｅ　Ｌｏａｄ　Ｔｅｓｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　Ａｎｃｈｏｒ　Ｒｏｄ　Ｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｐｉｌｅ　ＹＵ　Ｂｉｎｇ　ＺＨＥＮＧ　Ｄｅｘｉａｎｇ　ＣＨＥＮＧ　Ｇｏｎｇｗａｎｇ　Ｔｈｅ　Ｆｉｒｓｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｉ．ｔｄ．ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｆｉｒｓｔ　Ｇｒｏｕｐ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１１０３　Ｏ　引言　静载试验法是目前公认的检测单桩竖向抗压极限承载　黄、灰黄色，硬塑，局部可塑，夹青灰色条带，含铁、锰　质结核，无摇振反应，切面带有光泽，干强度及韧性高，　场地普遍分布，土的物理性质指标如表１所示。　力的一种方法，虽然需要大量的人力、时间且较难获得完　整的试桩结果，但是静载试验是最可靠、最直接的试验方　法。　表１土的物理性质指标　层　地层　含水　重度，　孑Ｌ　塑限／　液性　压缩　压缩　桩周土的极　桩端土极　名称　率／　（ｋＮ・　隙　系数／　模■／　限侧阻力标　限阻力标　％　ｍ一　比　％　指数　ＭＰａ一　ＭＰａ　准值，ｋＰａ　准值，ｋＰａ　②２　粉质　３４黏土　黏土　．锚杆静压桩基桩载荷试验技术尚缺乏系统的研究，桩　基检测规范中的检测技术和判定方法是否适用于锚杆静压　桩，以及桩基规范或地基规范中桩基承载力计算公式对锚　６　１８．１　０．９　２２．７　Ｏ．９３　Ｏ．５Ｏ　４．Ｏ　８　１９．４　０．７　２１．８　Ｏ．１３　Ｏ．２２　８．０　２４　７８　３　８ｏｏ　杆静压桩是否适用等问题，国内现有的桩基及地基基础规　范都没有明确规定。从事锚杆静压桩的设计、施工、监理　等人员从未停止过对锚杆静压桩的研究，所关心的问题是　现有地基基础里的设计、施工、验收、检测等是否适用于　锚杆静压桩。基于此，笔者结合参与的实际工程，对锚杆　静压桩静载试验方法及试验中存在的一些问题进行了初步　的探讨研究ｌｌ　】。　⑨１　粉质　２３．２　试验装置、仪器设备　本文的试验设备主要采用原压桩设备，为了控制加载　的数值，试验加载装置采用手动油压千斤顶，一般一个千　斤顶即能满足锚杆静压桩最大加载量的要求。试验桩施工　结束后预留桩头，要大于预估沉降量，一般宜预留０．１～　１　工程概况　本文在根据基桩检测技术规范的理论方法的基础上，　通过随机选取的某项目ｌ７　楼的ｌｌ根锚杆静压桩静载试验来　分析研究锚杆静压桩的静载试验方法。　该工程采用锚杆静压钢管桩，桩径２１９　ｍｍ，厚度　ｔ＝５　ｍｍ。设计极限承载力Ｑ．．＝５６０　ｋＮ，桩长１３￣２０　ｍ，承载　力特征值为２８０　ｋＮ，根据工程地质条件，确定选择③１层　作为锚杆静压钢管桩的持力层，土质情况为粉质黏土，褐　０．２　ｍ，不宜长也不宜短，过长则桩抖动性大，试验误差　大；过短则小于桩头的最终累计沉降量，使试验不能进　行。根据检测技术规范，沉降测定平面离桩顶距离也不应　小于０．５倍桩径，本试验对部分设备进行了改进。　１）加载装置：压桩加载装置采用的是电动油压千斤　顶，试验时采用手动油压千斤顶，千斤顶的大小根据设计　单桩极限承载力标准值来选择，本文桩基设计单桩极限　承载力标准值为５６０　ｋＮ，故需采用１００　ｔ千斤顶才能满足要　求。　２）反力装置：将桩架安装在压桩时预埋的锚杆上，用　葫芦带动钢反力横梁，在桩头放置一块钢板垫块，安装好　量测装置，预顶千斤顶，等千斤顶与上面的反力横梁及桩　头顶紧时，读取初始数据，利用建筑物的自重作为反力，　５　２０１　７．４．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　於兵　郑德祥程功望：　锚杆静压桩基桩载荷试验技术研究　级增加简载，直　试验结束。　３）量测装置：采用机械百分表，　分表量程为０～　５０　ｉｎｎｌ，最小刻度０．Ｏｌ　１１１１１１，估读０．００５　ｍｍ，　分表指　‘架　罐准梁｝　，磁性表嚷架在钢板垫块上，吸佳千斤顶的侧　边。　４）毖准梁：基准粱采川　钢，　一般为槽钢或　：宁钢，　长瞍２　ｍ　ｔ　ｆｊ］来架设　‘分表的指　，基准梁　定币ｌＪ支承　分表的必具　构造上应能确保不受气温、振动及其他外　索的影，￣］ｒｆｉｉ发生变位。　图１试桩预留桩头　图２仪器设备安装　３　试桩要求　４　静载试验方法　３．１　试桩前准备工作　本文静载试验　法以　桃愉测技术规范为　础，寻　桩施工过程中，随机预留出桩头未破损的１ｌ：！ｉ｛制　求适合，锚朴静　ｆＪｆ的捡测技术和试验数据的判定　法，　桩作为试桩，选择的桩应具彳『代表性，避免有微小裂缝的　检测技术｝　要包括ＪＪ【Ｊ载分级、沉降观测、沉降十【１对稳定标　桩，以防试桩时桩头破裂　致试桩被迫ｆｆｌｌｔ：，桩头甲面尽　准、终Ｉｉ：』Ｊｕ找条什等。　保持水ｊ　，以使睦向力保持垂Ａ。为Ｊ，便于安装　分表　４．１　加卸荷载分级　和ｒ‘斤顶，根据锚卡ｆ静　桩截断较小的特点，本史试桩桩　加载采川慢速维持倚载法，ＪＪｕ卸载时应使荷栽传递均　头露｝“底板０．２～０．５　ｎ　之问，如　１所示。　匀、连续、＿尢冲击，每级倚载　维持过程中的变化幅度不　从成ｆＪｆ剑开始试验的『ｆｌＪ歇时间，　桃身强度达到设计　得趟过基桩卡：＝ｊ＝测技术规范要求。试验键的预估卡ｌ乏限简拔为　要求的　Ｕ提Ｆ，根　建筑基ｆ『丰检测技术干¨建筑地琏旗础　５６０　ｋＮ，特征俏为２８０　ｋＮ，根据建筑　静ｔ的榆测要求，加　汁规范，静载试验规定　砂类上中不应少于７　ｒ｛；在粉Ｌ巾　载屡小心小０　设汁要求的　挑承载力特征值的２俯，本试　／１　心少ｆ　ｌ０　ｒｌ：对Ｊ　饱和黏性土不应少于２５　ｄ，非饱和黏性　验的最人加载值取５６０　ｋＮ，取每级加载为颅估极限荷戟的　』　不心少ｒｌ５　ｄ；对ｒ淤泥或淤泥质上，不心少　ｊ：２５　ｄ；但　１门０，为５６　ｋＮ，第一级加载为ｌｌ２　ｋＮ，以后每绒取５６　ｋＮ。　埘ｆ锚杆静压桩，需研究其强度恢复时『日Ｊ，由ｆ压桩对十　卸载分级，逐级等量卸载，每绒卸载量取『Ｊ【Ｊ载时分级荷载　体的扰助影响小，强度恢复时问短，故根据ｊ＝程经验…冉殳　ｒｌ＇，Ｊ２（占，Ｈ口Ｉｌ２　ｋＮ。　町以采川７　１。　４．２沉降及卸载观测时间　３．２仪器设备安装　按　建筑基桩检测技术姚范，夺试验ｌ】根机　每级茼　本静载试验的反　架采用　桩时　的桩架，吲定　桃　载拖＿ＪＪＩ］后，按第５、１５、３０、４５、６０　ｍｉｎｉ￣［　爻桩顺沉降　，　架前先检查锚杆、螺纹滑　及锚杆是否因压桩出现局部颈　以后每隔３０　ｍｉｎ￣１０读一次，直至达到ｊ＝Ｊｌ＝降十Ｈ对稳定标准，　缩等，愉　确认后同定安装好桩架，架好葫芦，将反力梁　对试验现象及数据观测发现，２种ｒＨＪ隔读数对最后的承载力　ｍ起，安放丁‘斤顶，　预制混凝七桩头锏上一层较薄且均　Ｐ—ｓ［｝扫线影响　火。　匀的细砂　，然后住砂层　稳地放置一块钢板，钢板的　４．３沉降相对稳定标准定义　人小应　ｊ预　桩孔相当，再在钢板ｊ－放置千斤顶，尽避使　建筑桩　检测技术觇范　定，在每级倚找作川卜，　千斤顶¨ｆＪ心与桩头中心、钢板中心往同一直线上，保证检　降增昔小于０．１　ｎ　ｍ／Ｍ寸，认为已趋卡ｆｊ对稳定，叮加卜一级　测时桩身受到均匀的轴心压力，同定好反力梁，预加载千　荷载。对十一些软＝Ｌ地　这个标准适　放宽＿ｒ，【｛ｌＪ试桩　斤顶将反／ＩＪ架顶紧。　降速率虽然还没有达到０．１　ｍｍ／ｈ，ｆＩＪ任连续观测的０．５｝１ｆ）Ｃ降　架设基准梁时，应凿平基准梁两头的地面，然后铺垫　量【十】，相邻３次平均沉降速率　现衰减时，则认为该级衙找　细砂　，压实砂层后放置钢板挚块，安装时既要保证基准　卜的沉降已趋＿丁　稳定。卸城时按照建筑基桩检测技术规范　梁的上表面与桩截面在同一平面上，又要使基准梁两端的　要求，测读挑顶沉降量。　标高一致，避免出现倾斜。基准梁安装完毕后再安装西分　４．４终止加载条件　衷，凶桩径较小，只能在桩架的两侧对称选取２个点，选定　川ｊ现下列情况之一刚，即可终止加裁：　好点位后在桩顶各放置一块玻璃片。安装百分表时，农　１）　级荷载作用下，桩的沉降肇大十前一级沉降量　一端　定征ｆ』Ｅ顼，另一端夹紧百分表，调节可动装置他　ｌＪＩ勺５僻　分表指针垂直放置在玻璃片上。仪器设备安装壳成女¨｝警｛２所　２）　菜级荷载作川下，桩的沉降量为前一级倚裁作用　。　卜ｊ＝ｌｌ＝降　的２倍ＥＬ经２４　ｈ尚未达剑相对稳定标准。　建筑施Ｔ・第３９卷・第４期ｌ４５５　Ｅ山／Ｓ世赆　；喾　於兵郑德祥程功望：　锚杆静压桩基桩载荷试验技术研究　Ｏ　１　２　３　４　５　６　７　８　９　０　ＥＥ　世曝　３）己达到反力装置的最大质量及达到设计要求的最大　加载量，如压桩架被顶起、荷载加不上去，或锚杆断掉，　也可终止加载。　的起始点对应的荷载值；根据沉降随时间变化的特征，取　ｓ—ｌｇｔＩ￣ｔ线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。以上在　各静载试验桩的现场情况基本都相同，根据试桩结果，其　极差不超过平均值的３０％，故单桩竖向抗压极限承载力Ｑ　５　确定试验桩承载力　５．１试验数据整理　选取其中的１４　、１８　试桩，其Ｐ－ｓ曲线、ｓ—ｌｇｆ曲线分别　可取其平均值，计算为５４１．３３　ｋＮ。　∈Ｌｕ／∞潋熙右　６　研究目的与意义　如图３～图６所示。　累计荷载　ｋＮ　１１２　ｋＮ　一　…　…　：　一　１６８　ｋＮ　：：　：　；０．．．　…ｔ！　；　－＿＿　、＾：　　：２２４　ｋＮ　、　　：２８０　ｋＮ　ｊ　ｉ；　　ｊ●　　；３３６　ｋＮ　…　。卜　：　　；．　　：－Ｌ●　３９２　ｋＮ　＼　！　：４４８　ｋＮ　…　㈠一　　；＼；　５０４　ｋＮ　毫　＼　：；＼　５６０　ｋＮ　：、●　；’　　＿　ｉ‘　　：　；图３　１４　桩Ｐ—ｓ曲线　图４　１４　桩ｓ—Ｉｇｔｌ￣线　累计荷载Ｐ／ｋＮ　Ｉｇｔ／ｍｉｎ　０　１００　２∞３ＯＯ　４∞５００　６００　、、．．　ｉ　１１２　ｋＮ　‘　１６８　ｋＮ　　。２２４　ｋＮ　２８０　ｋＮ　‘＼　１　Ｉ　３３６　ｋＮ　３９２　ｋＮ　‘＼》　４４８　ｋＮ　　．、ｆ　５０１　ｋＮ　５６０　ｋＮ　　图５　１８　桩Ｐ—ｓ曲线　图６　１８　桩ｓ—Ｉｇｔｌ￣线　从图中可以看出，ｌ　、１８　桩在荷载加载到５０４　ｋＮ时，　出现明显陡峭段，判断该桩的单桩极限承载力为５０４　ｋＮ，　而没有达到设计单桩极限承载力标准值５６０　ｋＮ的要求；其　余曲线呈缓变型，根据建筑基桩检测技术规范，沉降曲线　呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量６０￣８０　ｍｍ，终止加　载，但因工期及试验条件的限制，本试验加载到单桩承载　力标准值５６０　ｋＮ，在满足设计要求的情况下，停止加载，　试验为非破坏，基桩没有出现明显的破坏特征，试验相当　于检验性的试验，得到的承载力是保守的，实际上的承载　力还可以继续提高。　一ｌ　曲线看，总的变化趋势为从低荷载到高荷载曲　线间距逐渐增大，１　４ＩＩ、ｌ８　桩最后一步的间距比上一步大很　多且最后一根曲线出现明显的向下的陡峭段，与Ｐ＿ｓ曲线的　分析结果相符合。　５．２单桩竖向抗压极限承载力确定　单桩竖向极限承载力标准值应根据受检桩桩位对应的　地质柱状图、实际的桩周地质条件、单桩位置以及施工情　况等综合情况来确定，在工程实践中，根据建筑基桩检测　技术规范，对于陡降型　曲线的基桩，取其发生明显陡降　５　２０１　７．４．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　锚杆静压桩静载试验主要是进一步考察试验桩的承载　力性能，从而反映实际的工程桩能不能满足设计的极限承　载力及施工质量能不能达到要求，判定整个工程的桩基设　计及施工是否符合设计要求，锚杆静压桩静载试验技术研　究主要有以下几个目的与意义［４－７］：　１）参考基桩检测技术规范的理论与方法，通过具体的　静载试验，观察试验现象并与规范的要求作对比分析，对　试验方法中不适合于锚杆静压桩的特点进行改进，发现试　验中的不足点，方便以后进一步改进静载试验方法。　２）参考基桩检测技术规范的理论与方法进行静载试　验，对试验数据进行分析，得出在时间ｔ后桩基的承载力增　量与时间的关系。　３）锚杆静压桩多用于桩基加固工程中，通常施工结束　几天后就要做桩基承载力检测，在施工前也没有做试桩的　条件，需通过静载试验来确定初始检测时间。　４）通过静载试验为静力法计算承载力等提供对比的数　据，为设计提供合理的单桩承载能力，为桩基新工艺、新　工法和新桩型提供有充分说服力的依据。　５）由于锚杆静压桩与一般桩型有尺寸效应、施工条　件、成桩时间和方法、适应的土层情况、试桩的条件、试　桩的时间等不同点，故需结合锚杆静压桩自身的特点，并　结合现有的相关检测技术和规范，编制基桩载荷试验技术　规程。　☆☆参考文献☆☆　…刘金励．桩基工程检测技术【Ｍ】．北京：中国建材工业出版社，１９９３．　【２】陈建荣，高飞．现代桩基工程试验与检测【Ｍ】上海：上海科学技术出　版社．２０１１．　ｆ３】黄阳．单桩竖向抗压承载力统计值的探讨　．福建建筑，２００６（６）：　８４－８５．　【４】张明义，王均宪．桩的静荷载试验及其承载力分析【Ｊ】．青岛建筑工程　学院学报，１　９９２（１）：１　２－１７．　【５１朱连勇．锚杆静压桩在房屋改造加固工程中的应用研究［ＤＩ．南京：　南京工业大学，２００７．　【６】潘立明，苏健．胡伟，等．堆载法与锚桩法桩基静载试验比较研究【Ｊ】．　科研，２０１　５《７）：１　５７．　ｆ７】杨亚飞．建筑施工技术中的锚杆静压桩技术【Ｊ】工程技术《引文版），　２０１　５《２）：１３０．