锚杆静压桩基桩载荷试验研究

摘要：相对于其他桩型，锚杆静压桩施工空间比较狭小，无法采用建筑基桩检测技术规范中的检测方法来对锚杆静压柱承载力进行检测，故人们大多只关心锚杆静压桩在处理事故工程中的应用效果，很少对基桩承载力进行检测。在对南京禄口机场二期复建房17#楼的11根锚杆静压桩进行现场静载试验和参考建筑基桩检测技术规范的基础上，文章对锚杆静压桩的静载检测技术做了分析研究，主要包括试验装置、仪器设备、试桩要求、静载试验方法、试验数据整理等。

关键词：锚杆静压桩；单桩承载力；静载检测技术

静载试验法是目前公认的检测单桩竖向抗压极限承载力方法，虽需要大量的人力、时间以及比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，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及桩基规范或地基规范中桩基承载力计算公式对锚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。本章ผ结合作者参与的实际工程，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。

1.锚杆静压桩静载试验技术研究

文章根据基桩检测技术规范的理论方法的基础上，通过随机选取的南京禄口机场二期复建房17#楼的11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。

1.1工程概况

该工程采用锚杆静压钢管桩，桩径φ219，厚度t=5mm。根据工程地质条件，确定选择③-1层作为锚杆静压钢管桩的持力层。设计极限承载力Qu=560kN，桩长13-☣20m，承载力特征值为280kN，根据工程地质条件，确定选择③一1层作为锚杆静压钢管桩的持力层，土质情况为粉质粘土，褐黄、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，Il=0.13，土的物理性质指标表如表1。

1.2试验装置、仪器设备

文章的试验设备主要采用原压桩设备，为了很好控制加载的数值，试验加载装置采用手动油压千斤顶，对于锚杆静压桩一般一个千斤顶即能满足最大加载量的要求，试验桩要施工结束后预留桩头，要大于预估沉降量，一般宜预留0.1m～0.2m，不宜长也不不宜短，过长桩摇抖动性大，实验误差大，过短即小于桩头的最终累计沉降量，则试验不能进行，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，其中也对部分设备进行改进。

1.2.1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，文章桩基设计单桩极限承载力标准值为560kN，故需采用100t才能满足要求。为了更好的控制好固定的压桩力，试验时将电动油压千斤顶换成手动油压千斤顶。

1.2.2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，读取初始数据，利用建筑物的自重作为反力，逐级增加荷载，直至试验结束。

1.2.3量测装置

用C械百分表，百分表量程0-50mm，最小刻度0.01mm，估读0.00€5m℉m，百分表指针架在基准梁上，磁性表座架在钢板垫块上，吸住千斤顶的侧边。

1.2.4基准梁

基准梁采用型钢，一般为槽钢或工字钢，长度2m左右，用来架设百分表的指针，基准梁固定和支承百分表的夹具在构造上应能确保不受气温、振动及其他外界因素的影响而发生变位。

1.3试桩要求

1.3.1试桩前准备工作

在压桩施工过程中，随机预留出桩头未破损的预制桩作为试桩，选择的桩应具有代表性，避免有微小裂缝的桩，以防试桩时桩头破裂导致试桩被迫中止，桩头平面尽量水平，保持竖向力保持垂直。为了便于安装百分表和千斤顶，根据锚杆静压桩截面较小的特点文章试验桩头露出底板0.2m-0.5m之间，试桩桩头露出底板不宜太小也不宜太大。

从成桩到开始试验的间歇时间，在桩身强度达到设计要求的前提下，根据建筑基桩检测技术和建筑地基基础设计规范，静载试验规定在砂类土中不应少于7d；在粉土不应少于10d；对于饱和粘性土不应少于25d，非饱和不应少于15d；对于淤泥或淤泥质土，不应少于25天；但对于锚杆静压桩，需研究其强度恢复时间，由于压桩对土体的扰动影响小，强度恢复时间短，根据工程经验一般可以采用7d。

1.3.2仪器设备安装

本静载试验的反力架采用压桩时用的桩架，固定压桩架前先检查锚杆，螺纹滑丝及锚杆因压桩出现局部颈缩等，固定安装好桩架，架好葫芦，将反力梁吊起，安放千斤顶，在预制混凝土桩头铺上一层较薄且均匀的细砂层，然后在砂层上平稳放置一块钢板，钢板的大小应与预留桩孔相当，再在钢板上放置千斤顶，尽量使千斤顶中心跟桩头中心、钢板中心在同一直线上，保证检测时桩身受到均匀的轴心压力，固定好反力梁，预加载千斤顶将反力架顶紧。架设基准梁时应凿平基准梁两头的地面，然后铺垫细砂层，压实砂层放置钢板垫块，架设基准梁，安装时既要保证基准梁的上表面与桩截面在同一平面上又要使基准梁两端的标高一致，应避免出现倾斜。基准梁安装完毕再安装百分表，因桩径较小，只能在桩架的两侧对称选取两个点，选定好点位后在桩顶各放置一块玻璃片。安装百分表时表座一端固定在桩顶，另一端夹紧百分表，调节可动装置使百分表指针垂直放置在玻璃片上。

1.4静载试验方法

1.4.1加卸荷载分级

加载采用慢速维持荷载法，加卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过基桩检测技术规范要求。试验桩的预估极限荷载为560kN，特征值为280kN，根据建筑基桩的检测要求，加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的2.0倍，本试验的最大加载值取560kN，取每级加载为预估极限荷载的1/10，为56kN，第一级加载为112kN，以后每级取56kN。卸载分级，逐级等量卸载，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，即112kN。 1.4.2沉降及卸载观测时间

本试验11根桩按照建筑基桩检测技术规范，每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次，直至达到沉降相对稳定标准，对试验现象及数据观测发现，两种间隔读书对最后的承载力P-s曲线影响不大。

1.4.3沉降相对稳定标准定义

在建筑桩基检测技术规范规定，每级荷载作用下，每小时的沉降增量小于0.1mm，认为已趋相对稳定，可加下一级荷载。对于一些软土地区这个标准适当放宽了，即试桩沉降速率虽然还没有达到0.1mm/h，但在连续观测的半小时沉降量中，出现相邻三次平均沉降速率呈现衰减，则认为该级荷载下的沉降已趋于稳定。卸载时按照建筑基桩检测技术规范要求，测读桩顶沉降量。

1.4.4终止加载条件

当出现下列情况之一时，即可终止加载：

（1）在某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级沉降量的5倍；

（2）某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的2倍且经24h尚未达到相对稳定标准；

（3）已达到反力装置的最大重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，锚杆断掉，也可终止加载。

2.确定试验桩承载力

2.1试验数据整理

选取其中14#、18#P-s曲线，s-logt如图1～图4。从图可以看出14#、18#桩在荷载加载到504kN，出现明显陡峭段，判断该桩的单桩极限承载力为504kN，而没有达到设计单桩极限承载力标注值560kN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60-80ram，终止加d，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560kN，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。

从s-logt曲线看，总的变化趋势从低荷载到高荷载曲线间距逐渐增大，14#、18#最后一步的间距比上一步大很多且最好后一根曲线出现明显的向下的陡峭段，s-logt图上分析与P-s曲线的分析的结果相符合。

3.锚杆静压桩静载试验技术研究的目的与意义

（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，观察实验现象与规范的要求作对比分析及对实验方法中不适合于锚杆静压桩特点进行改进，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做静载试验，对实验数据进行分析，得出在时间t后桩基的承载力增量与时间的关系。

（3）根据锚杆静压桩的多用于在桩基加固工程中应用的特点，通常施工结束几天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）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，结合现有的检测技术和规范，确立基桩载荷试验技术。