單樁豎向抗拔靜載試驗及應用分析

黃 磊

安徽省建設工程測試研究院有限責任公司 安徽合肥 230000

1 單樁豎向抗拔靜載試驗

1.1 試驗簡述

這項試驗的具體步驟就是將上拔荷載施加在受檢樁，并詳細的觀測其頂部上拔位移量隨時間各級荷載所發生的變化情況，進一步分析詳細的試驗方法，從而將其豎向抗拔承載力進行確定。具體來說主要可以將其分為兩種作用，一種是施工前能夠提供給設計足夠的依據，另一種是施工后能夠提供給驗收足夠的依據。

1.2 破壞模式

通過上拔荷載的作用能夠從樁身直接傳遞到樁周土中，在試驗的初期，主要由淺部土層負責提供相應的摩阻力，在樁身的周圍分布著相應的拉應力，隨著荷載不斷地增加，上拔位移量也發生了相應的變化，樁身所受到的應力也開始擴展到樁底，土阻力也逐漸開始從淺向深充分的得以發揮。因此該試驗受檢樁的破壞模式，主要包括樁身、地基土的強度破壞。

2 單樁豎向抗拔靜載現場試驗

2.1 試驗反力系統

該系統主要利用了反力樁，要保證主梁兩側的支座區域所提供的反力相近。當該系統采用反力樁時，要保證反力樁的頂面達到一定的平整度，并且要保證樁身混凝土要達到相關設計的強度。當其采用的是地基時，要保證對地基施加的壓力控制在1.5 倍承載力范圍內；否則，處理方式就需要采用加固、換填等方式。反力架的選擇要足夠的科學，這樣才能夠保證其承載力超過1.2 倍最大試驗荷載。合理配置受拉鋼筋，設計鋼筋的強度必須要超過其最大試驗荷載。

2.2 試驗加載系統

加載系統主要采用的是液壓千斤頂連接超高壓油泵的方式，當多臺千斤頂同時進行并聯工作時，必須要確保其型號、規格統一，并在試驗過程中所使用的壓力傳感器、油泵等，當試驗荷載達到最大時，要將油壓控制在規定油壓標準的80%。在試驗過程中通常要采用全自動靜載儀器，試驗方法選擇的是預設形式的，利用儀器實現自動加載與卸載操作，并對數據進行全面的采集，從而有效的降低人為因素影響試驗數據的準確性。

2.3 試驗觀測系統

該系統是由多個部分組成的，主要有基準樁、基準梁等。基準樁的設定必須要符合相關的規范保持與試樁、支座間的距離，對其入土深度進行科學的設置。要保證基準梁達到一定的剛度，將一側在基準樁上進行固定，另一側在基準樁上進行簡支。將夾具設置在基準梁上，上拔測量點的設置需要將位移傳感器進行相應的固定和支撐。通常情況下設置的測量點在樁頂以下的相應位置，該位置能夠有效的避免鋼筋受拉；當樁徑超過500mm 時，需要在樁身對稱位置安裝4 個以上的移傳感器；其他情況則需要安裝2 個即可。全自動靜載儀器會按照相應的方法對位移量進行自動采集。在試驗進行階段，必須要采取相應的措施防止外界因素影響觀測系統。

2.4 試驗方法

抗拔靜載的試驗方法：通常會選用慢速維持荷載法，也可以采用多循環加、卸載等相關方法。

2.5 注意事項

在進行試驗前，要將受檢樁混凝土強度、完整性等相關因素進行確定，全面的檢查儀器，并進行相應的調試，這樣才能夠保證儀器運行狀態正常。

3 單樁豎向抗拔靜載試驗數據分析

在對繪制關系曲線的過程中，要通過對數據進行科學的分析將單樁豎向抗拔極限承載力進行精準的確定。當很難判斷曲線時，就需要繪制相應的曲線來輔助其更準確的進行判斷。具體確定極限承載力的方法如下：

（1）對于U-δ 曲線，要選取陡然上升的點作為起始點，其所對應的荷載來作為極限承載力。

（2）對于δ-lgt 曲線來說，在曲線的斜率出現了明顯的變陡或尾部發生了較大的彎曲時，要選擇其前一級的值作為極限承載力。

（3）針對抗拔鋼筋出現斷裂的情況，要選取前一級的荷載值作為極限承載。

（4）當在驗收工程樁時應用試驗，如果上述情況沒有出現，可以將試驗所施加的最大試驗、最大上拔量等荷載值進行分別確定，并將這些數值進行相應的比較。該特征值必須要根據試驗得到的數據進行實測取值的50%進行確定；但當工程設計中禁止工程樁帶縫進行工作時，就需要選擇開裂的樁身前一級的荷載值來作為工程所使用的特征值，并根據50%的極限荷載來進行取值，最終將得到的特征值進行相應的比較，要選取較低的值。

4 單樁豎向抗拔靜載試驗應用的工程實例

4.1 工程概況

本項目屬于建筑工程項目，地處安徽省合肥市，為安徽醫科大學附屬口腔醫院新院區。建筑采用人工挖孔灌注樁，樁端持力層為④1層強風化泥質砂巖和④2層中風化泥質砂巖。本工程對其3 根試樁進行單樁豎向抗拔靜載試驗，本次試驗是為設計提供依據的試驗性檢測。在實際工程中對于受檢樁的施工所使用的參數如表1 所示。施工場地的地質實際情況如下：①雜填土；②層粘土；④層粉質粘土夾粉土；④1層強風化泥質砂巖；④2層中風化泥質砂巖。

表1 受檢樁的施工參數表

4.2 檢測過程敘述

不同的試驗方法對應不同的對象，同時也具有不同的條件約束，所以在檢測過程中，需嚴格按照技術規范要求組織檢測工作，同時對照技術規范要求文件，確保各項參數達標，保證樁基的最終質量。本次單樁豎向抗拔靜載試驗主要是根據相關的設計要求以及相關的檢測技術規范來進行執行。試驗設備見表2。

4.3 單樁豎向抗拔靜載試驗

（1）根據設計要求極限承載力為3400kN 和4200kN。

（2）試驗加載與分級。根據《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2014 第4.3.3 條，分級荷載宜為最大加載量或預估極限承載力的1/ 10，第一級可取分級荷載的2 倍加載。

（3）上拔相對穩定標準。根據檢測相關的技術規范要求，施加各個荷載后需要根據相應的時間點來對樁頂上拔量進行測讀，按第5、15、30、45、60min 測讀樁頂上拔量，然后按照每隔30min 進行一次測讀。當樁頂每一小時內的上拔量在0.1mm 范圍內，并連續出現了兩次時，就可以將樁頂上拔速率認為已經達到了相對比較穩定的狀態，能夠對其施加下一級荷載。

（4）位移觀測。在樁頂以下超過1 倍樁徑的位置，要在其對稱的區域將4 個位移傳感器進行相應的設置，根據相關標準要求對受檢樁上拔位移量進行相應的測讀。

（5）終止加載。根據相關的樁基檢測規范要求，如果在檢測的過程中出現下列情況就可以采取終止加載的措施：通過某級的荷載作用，樁頂上拔量超過了前一級的5倍；根據控制樁頂上拔量的情況，累計超過了100mm 樁頂上拔量；根據鋼筋自身的抗拉強度進行有效控制，當鋼筋的應力已經達到了設計鋼筋的強度值，或出現了拉斷情況。

5 試驗資料分析

（1）從S1 樁的單樁豎向抗拔靜載試驗U-δ 曲線上可以看出，當荷載最大加至3400kN 時，樁頂最大上拔量為3.20mm，曲線未出現陡降，末級荷載作用下的樁頂上拔量為0.59mm。從δ-1gt 曲線看，各級荷載對應的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎；從卸載回彈情況看，完全卸載后樁頂殘余上拔量為0.79mm，最大回彈量為2.41mm，回彈率為75.3%。根據《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106-2014)規范第5.4.2 條，該受檢樁的豎向抗拔極限承載力不小于最大試驗荷載3400kN。

（2）從S2 樁的單樁豎向抗拔靜載試驗U-δ 曲線上可以看出，當荷載最大加至3400kN 時，樁頂最大上拔量為6.06mm，曲線未出現陡降，末級荷載作用下的樁頂上拔量為1.39mm。從δ-1gt 曲線看，各級荷載對應的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎；從卸載回彈情況看，完全卸載后樁頂殘余上拔量為3.05mm，最大回彈量為3.01mm，回彈率為49.7%。根據《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106-2014)規范第5.4.2 條，該受檢樁的豎向抗拔極限承載力不小于最大試驗荷載3400kN。

（3）從S3 樁的單樁豎向抗拔靜載試驗U-δ 曲線上可以看出，當荷載最大加至4200kN 時，樁頂最大上拔量為8.60mm，曲線未出現陡降，末級荷載作用下的樁頂上拔量為1.35mm。從δ-1gt 曲線看，各級荷載對應的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎；從卸載回彈情況看，完全卸載后樁頂殘余上拔量為1.43mm，最大回彈量為7.17mm，回彈率為83.4%。根據《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106-2014)規范第5.4.2 條，該受檢樁的豎向抗拔極限承載力不小于最大試驗荷載4200kN。

S1、S2 和S3 樁的單樁豎向抗拔承載力極限值分別可取3400kN、3400kN 和4200kN。

6 結論

介紹了單樁豎向抗拔靜載試驗能夠有效的模擬其實際運行的荷載，并根據測定的極限承載力來進行試驗的方法。該試驗已經得到了該領域的認可，依靠直觀、可靠的優勢在施工中發揮了重要的作用。但由于試驗通常在施工現場進行，周圍有較多的影響因素，這就會使試驗結果準確性進一步下降，甚至試驗被迫終止。因此，現場人員必須要將周圍的實際情況進行有機結合，對相關技術、工藝等因素的可行性進行綜合考慮，從而更加合理的進行規劃，將試驗進行有序的協調，這樣才能更好的保證試驗數據的有效性。