桩基础施工中承载力检测问题分析

摘要：桩基础施工程序繁琐、技术要求高、施工难度大，容易出现质量问题。本文主要介绍了桩基承载力检测的方法，并对一些桩基承载力检测中一些试验方法和常见问题进行了分析。

关键词：桩基；承载力；检测

Abstract: The construction of pile foundation of cumbersome procedures, high technical requirements, construction difficulty is big, easy to appear quality problem. This paper mainly introduces the method for the detection of pile foundation bearing capacity, bearing capacity of pile foundation detection and some test methods and common problems were analyzed.

Key words: pile foundation; bearing capacity; test

中图分类号:TU47

桩基础通常在地下或水下，属隐蔽工程。桩基础工程的质量直接关系到整个建筑物的安危。桩基础施工程序繁琐、技术要求高、施工难度大，容易出现质量问题。因此，桩基础工程的试验和质量检验尤为重要，设计前、施工中和施工后都要进行必要的试验和检验。随着我国基本建设的迅猛发展，以及桩基础的大量应用，从事桩基础工程检测的队伍必将日益壮大。随着科学技术的发展，桩基工程检测技术也在不断更新和提高。本文主要分析桩基承载力检测的方法、常见问题及对策。一、桩基承载力检测技术和方法

桩的现场静载试验是国际上公认获得单桩竖向抗压、抗拔以及水平向承载力的最为可靠的方法。它可获取桩基设计所必需的计算参数，为设计提供合理的单桩承载力，对桩型和桩端持力层进行比较和选择，充分发挥地基抗力与桩身结构强度，使二者匹配，以求得到最佳技术经济效果【1】。单桩竖向抗压与抗拔试验，可预先埋设测试元件，测定桩侧摩阻力和桩端阻力，研究桩的荷载传递机理。桩的水平向荷载试验还可确定地基土水平抗力系数，当桩中埋设测试元件时，可测定桩身弯矩分布和桩侧土压力分布，研究土抗力与水平位移关系，为探索更合理的分析计算方法提供依据。为了确定桩的承载力，人们作了长期的努力，虽然已有许多公式可以利用，但由于种种因素的约束，难以有任何两个公式会给出相同的计算结果，这就经常困扰着设计人员。地基土的类别和性质，桩的几何特性，荷载性质，桩的材性，施工工艺质量和可靠性等都会影响桩的承载力。因此桩的静载试验就显得十分重要，它是确定桩的承载力的可靠依据，也是客观评价桩的变形和破坏性状的依据。其余如高应变试验，自平衡法试验只能提供参考承载力值。设计试桩必须采用规范规定的慢速维持荷载法静载试验。单桩静载试验有多种类型，主要为单桩竖向抗压静载试验，单桩竖向抗拔静载试验，单桩水平静载试验。

高应变动测方法（high-strain testing）是以重锤敲击桩顶，使桩产生一定的贯入度，一般在2mm以上。然后，通过测量力和位移，来确定桩的质量和极限承载力的一种间接测试方法。目前高应变检测常用的方法有CASE法和CAPWAP法两种。目前大量高层建筑、特大公路桥梁的建设对基桩单桩承载力提出了很高的要求，单桩承载力超过100000kN。显然堆载法、锚桩法难以满足需要，同时在一些特殊场地堆载法、锚桩法也无法施展，为了克服传统静载荷试验存在的不足，美国西北大学Osterberg于20世纪80年代研究开发了一种新型的静载试桩法。该试验加压装置简单，不需要压重平台，不需要锚桩反力架，能节省时间且能直接测出桩的侧阻力和端阻力。该方法的主要装置是液压千斤顶式的荷载箱。该荷载箱一般被安设于桩身端部，打入桩随桩而打入土中，灌注桩将其与钢筋笼焊接而沉入桩孔。 二、单桩竖向抗压静载荷试验曲线分析

单桩竖向极限承载力的确定

如图1是典型的单桩竖向抗压静载荷试验曲线。

图1 典型的单桩竖向抗压静载荷试验曲线

注：a)软至半硬粘土哎呀松砂中的摩擦桩；b)硬粘土中的摩擦桩；c)桩端支撑害软弱而有孔隙的岩石上；d)桩端开始离开了坚硬岩石，当被试验荷载压下后又重新支承在岩石上；e)桩身的裂缝被试验的下压荷截载闭合；f)桩身混凝土被试验荷载剪断。

桩承载力一般取决于土对桩的支承能力，即土强度发挥程度，桩侧阻和端阻是否充分发挥和桩土间相对位移密切相关，侧阻力充分发挥的位移约3～7mm，端阻力充分发挥的位移和桩型有关，打入桩较小，而灌注桩要大得多【2】。桩侧阻力的发挥一般是桩体和土之间的剪切破坏，而端阻力发挥有的是“刺入”破坏，有的是“压剪”破坏（大直径桩）。常见的几种Q-s曲线：（1）软弱土层的摩擦桩，一般桩端呈刺入破坏，桩端阻力分担比例小，曲线呈陡降型，破坏特征点明显；如图a。

（2）桩端持力层为砂土、粉土，发挥端阻所需位移大，曲线呈缓变型，如图b。

（3）扩底桩，端阻破坏所需位移量过大，端阻占比例大，曲线呈缓变型，如图c。（4）桩端有较厚沉渣的钻孔桩，桩端呈刺入破坏，曲线呈陡降型，如图d。（5）桩周为加工软化型土无硬持力层的桩，侧阻在较小位移发挥并出现软化现象桩端承载力低，曲线呈突变陡降型，与图d相似。（6）孔底有虚土，或有一定沉渣的钻孔桩，随着孔底虚土或沉渣压缩，曲线坡度变缓，形成“台阶形”，如图e。（7）嵌岩短桩，由于桩身材料强度破坏导致桩承载力破坏，曲线呈突变陡降型，如图f。

通常情况下可参照下列标准确定极限承载力。当Q－S曲线的陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载；对于缓变型Q－S曲线，一般可取S＝40～60mm对应的荷载；取S－lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载。

三、桩基承载力检测试验及一些技术应用问题分析

1、竖向抗拔静荷载试验

高耸建（构）筑物往往承受较大的水平力，导致部分桩承受上拔力，多层地下室的底板也会承受较大水浮力，而抗拔桩是重要的措施。迄今为止，桩基础上拔承载力的计算还没有从理论上得以很好解决，现场原位抗拔试验就显得相当重要。

单桩水平静载试验

单桩水平静载试验采用接近于水平受荷桩实际工作条件的试验方法：1）确定试桩承载能力试桩的水平承载力可直接由水平荷载和水平位移曲线判定，亦可根据实测桩身应变来判定。2）确定试桩在各级荷载下弯矩分布规律当桩身埋设有量测元件时，可以较精确求得各级水平荷载作用下桩身弯矩的分布情况，从而为检验桩身强度，推求不同深度弹性地基系数提供依据。

3）确定弹性地基系数

4）推求实际地基反力系数 3、桩基低应变动力检测

桩基动力检测是指在桩顶施加一个动态力（可以是瞬态冲击力或稳态激振力）。桩土系统在动态力的作用下产生动态响应信号（位移、速度、加速度信号），通过对信号的时域分析、频域分析或传递函数分析，判断桩身结构的完整性，推断单桩承载力。 根据作用在桩顶上的动荷载能量能否使桩土之间发生一定弹性位移或塑性位移，把动力测桩分为低应变、高应变两种方法。低应变作用在桩顶上的动荷载远小于桩的使用荷载，能量小，只能使桩土产生弹性变形。

4、自平衡法静载试验技术osterberg法

传统单极竖向抗压静载试验需要较大的反力装置，除非埋设桩底反力和桩身应力、应变测量元件，试验结果不能划分桩侧阻力和桩端阻力。对于大直径大吨位的桩和大开挖的桩基工程，由于试验设备无法安装，静载试验难以进行。静载试验工作费时、费力、费钱。以致许多重要的建、构筑物的大吨位基桩往往得不到准确的承载力数据，基桩的承载潜力不能得到有效地发挥。

桩基高应变动力检测

高应变动力试桩的基本原理是用重锤冲击桩顶，使桩土产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力，通过安装在桩顶以下桩身两侧的力和加速度传感器接收桩的应力波信号，应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线，从而判定桩的承载力和评价桩身质量完整性.

总结：

桩基施工中承载力检测是桩基工程质量保障的重要工作，设计前、施工中和施工后都要进行。桩基承载力检测方法较多，桩的静载试验数据能客观评价桩的变形和破坏性状的依据，是确定桩的承载力的重要方法。目前桩基础上拔承载力的计算还没有从理论上得以很好解决，所以实际的工程试验就显得极其重要。在实际的工程试验中必须坚持理论结合实际，做好桩基承载力的检测，保证工程的质量。

参考文献：

[1]黄柳云,王家全,张信贵等.基于原桩承载力不足的钢管混凝土补强处理[J].施工技术,2012,41(19):56-58.

[2]胡西海,姜兰芳.基桩工程中检测工作的重要性[J].科技与企业,2012,(1):105-105.