单桩竖向抗压静载法在某栋宿舍楼中的运用

董　慧　韦　勇

摘要：文章结合实际工程通过单桩竖向抗压静载试验的方法，得出Q-S曲线，对桩在设计阶段的承载能力进行测定，为优化设计提供了可靠参数，从而节约了相当可观的投资。

关键词：单桩竖向抗压静载法；单桩竖向静荷载试验；基桩；Q-S曲线；极限承载力

中图分类号：U443文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0025-02

对于桩承载能力的评定方法多种，而采取的评定方法能否正确地评价单桩的承载能力，关系到设计是否安全与经济的重要问题，所以在确定单桩承载能力时必须采用合适的方法，同时须持谨慎的态度，既不能过于保守，造成不必要的浪费，更不能胆大冒进，降低结构的安全储备。其中单桩竖向抗压静载荷试验是工程界公认的最直观地、精度和可靠性都比较高的承载力检测方法，一直被国内外广泛运用。本工程试桩是为设计提供单桩竖向极限承载力特征值的，根据《建筑桩基技术规范JGJ106-2003》，所以应采用接近于竖向抗压桩实际工作条件的单桩竖向抗压载荷试验，确定单桩的竖向抗压极限承载力。

一、工程概况

南铁院某宿舍为框架结构6层，设计为Φ500混凝土预应力管桩，混凝土设计等级C80，试桩标准与工程桩相同。桩长设计大约35～40m，预估单桩设计极限承载力3300KN，最大试验荷载3300KN。根据江苏省南京市测绘勘察研究院提供的岩体工程详细勘察报告，底层概况如下：（1）素填土：黄灰色，松散，以粉质粘土为主，少含植物根茎，厚度为0.3～2.3m；（2）新填土，褐黄色，松散，要有粉质粘土，层厚0.3～3.3m；（3）淤泥：灰色，流塑，偶见少量腐植物，层厚0.4～0.6m；（4）粉质粘土、淤泥质粉质粘土1.0～15.8m,含腐植物，韧性中等，高压缩性；（5）粉沙粉质粘土：灰色中密，偶夹薄层粉质粘土、淤泥质粉质粘土，水平层理；层厚为2.7～12.1m；（6）粉砂，层厚28.6～37.0m,中密局部密实，见云木片，局部夹有粉质粘土薄层；（7）粉细沙，层厚38.6～42.0m,灰色，饱和，中密～密实，局部夹有粉质粘土薄层。整体来说，粉砂层以上土质较软弱，地质条件较复杂，选取1#桩、16#、17#桩三处作试桩。这三处桩位的工程地质士层包括了整栋宿舍楼的他质土层，有很好的代表性。

二、静载检测试验

（一）静载检测原理及主要设备

静载检测原理是按照静载试验规程，利用堆载产生的重力，致使桩基、桩周土产生应变，实测桩基产生的Q-S曲线，分析桩基承载力。本次测试根据现场条件采取压重平台反力法作为加载反力装置，即平台上对预制方桩作为配重，用千斤顶加载来完成试验。压重量为最终加压荷载值的1.2倍，并应载试验开始前一次加上，均匀稳固的放置于平台上。

南铁院食堂楼设计试桩使用的主要设备有100MPa的油压表一只，百分表2支，400吨钢梁一套，表座2支，5000KN千斤顶一台。

（二）静载检测过程

1．试桩的桩头处理。试桩桩顶应平整、无损，如桩顶损坏，切除后用钢箍予以加强。由于本工程属于粉土和粘性土，所以从成桩到开始试验间歇时间应不少于15天。

2．试验加载。采用慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载。

3．加载和卸载分级。（1）试验用油压千斤顶载试验前必须在压力机上进行率定。（2）试验方法：1）加载应分级进行，采取逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估计极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍；2）卸载应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍；3）加、卸载时应使得荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不宜超过分级荷载的±10%。

4．慢速维持荷载法沉降观测。每次加载后测读时间为0、5、10、15、15、15（min），侧都试桩沉降量，以后每隔30 min、测读一次。当沉降速率达到相对稳定标准时，进行下一级加载。卸载时按0、15、15、30（min）测读。零荷载是按180（min）测读。

5．加荷稳定标准。在每级荷载作用下，试桩的沉量在每小时内不大于0.1mm。并连续出现2次（从分级荷载施加后第30 min开始，按1.5h连续三次每30min的沉降观测值计算）。

6．终止加荷条件。南铁院学生宿舍试验目的是确定桩基承载力。当出现下列情之一时终止加荷：试验荷载达最大验荷载；试桩在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载沉降量的5倍，但是当桩顶沉降相对稳定且总沉降量小于40mm时，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm；桩身材料达到极限强度桩顶出现显破裂现象；试桩在某级荷载下的降量大于前一级荷载沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。

7．Q-S曲线分析。根据实验得到在分级加/卸荷载作用下桩顶的沉降数据，（见表1），根据相关的实验数据生成Q-S曲线，现对其做以分析：（1）曲线正常：1#和17#试桩Q-S 曲线（见图2和图4），荷载分10级加载至3300KN。1#桩，桩长35m，试验加载到3300KN时，总沉降量为14.69mm，沉降量不大，回弹率52.87%。Q-S曲线呈缓变型,匀顺渐变，无明显陡降段，荷载达到极限承载力后再施加荷载，并不导致桩的失稳和沉降量显著增大，即承载力并未达到真正的极限状态。17#桩,桩长40.47m，历时25小时,试验加载到3300 kN时，历经120分钟本级桩顶沉降5.82mm,总沉降量为27.90mm，卸载至0时残余沉降量为1.42mm,卸载回弹率94.90%。结果表明17#桩的桩竖向抗压承载力不小于3300 KN。且Q-S曲线平缓，无明显陡降段，虽然摩阻力已用尽，但桩基持力层尚未完全发挥承载作用。（2）曲线出现明显陡降段：16#试桩曲线（见图3）。在正常情况下,当桩所受的荷载逐渐增大时，土的变形也逐渐增大, Q-S曲线便呈现逐渐向下形状,但如出现陡降型这一规律，属不正常现象，应是由于桩的某些原因所造成。该桩桩长36m，当加载到1980kN时桩顶总沉降量为18.74mm,当加载到2310KN时，桩顶总沉降量为37.48mm,本级沉降量为18.74mm,本级沉降量比较大，而此时桩头已破碎，出现陡降型破坏。按照《建筑桩基检测技术规范》JG106-2003第4.4.2条规定：对于陡降型曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。

三、结论

从试桩试验结果绘制出的Q-S曲线成果分析，试桩的极限承载力取值建议如下: （1）1#和17#桩极限承载力Ｑu≥3300KN。试验结果比较理想。试验桩的极限承载力取值建议为3300KN,故单桩竖项承载力特征值为1650 KN。（2）16#本试桩最大极限承载力不超过2310KN且不小于1980 KN。试验桩的极限承载力取值建议为2000KN, 故单桩竖项承载力特征值为1000 KN。

参考文献

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[5]王潮海，等．单桩竖向承载力静载试验及土的参数确定研究[J]．吉林交通科技，2004，（4）.

作者简介：董慧（1979-），女，供职于南京铁道职业技术学院，硕士，研究方向：土木工程；韦勇（1981-），男，南京市玄武湖管理处助理工程师，研究方向：城市景观生态及旅游规划。