静载试验基本概念及要点简述

王瑞芳

(山西建筑工程(集团)总公司建筑工程研究所，山西太原 030006)

1 概述

“万丈高楼平地起”，在建筑工程中，地基与基础的作用毋庸赘言。而人工地基和基桩的检测作为控制地基(桩基)质量的重要环节，是按国家有关试验标准，应用科学技术手段，取得代表地基和基桩质量特征的有关数据，作为施工依据，客观、准确反映地基和基桩质量的真实水平，是保证工程建设的安全性、合理性以及降低成本的一项重要工作。提起人工地基检测业务，人们通常俗称“测桩”，而提起“测桩”，又经常与“静载”划等号。其实，人工地基检测涵盖的范围较广，还包括强夯、垫层的承载力、湿陷性、液化消除等。通过CFG、砂石、水泥土等形成土体增强体(也就是广义的“桩”)，与地基土共同承担荷载的复合地基作为其中最主要的组成部分，作为基础的桩基，检测时往往以“桩”为试验主体，即为“测桩”。而测桩也不仅限于静载试验，低应变、高应变、钻芯法等也是常见的测桩方法，但静载荷试验是人们公认的最常规、最直观、最准确的测量地基和基桩承载力的方法，也是国家相关规范、标准强制性条文规定的验收检测方法。静载试验是指在桩或承压板顶部逐级施加压力，观测桩顶随时间产生的沉降，以确定承载力的试验方法。静载试验的分级、加卸载方法、试验步骤、终止加载条件、结果判定等，规范中已有明文说明，无需抄录。本文仅对静载试验实际工作中应掌握的参数、用途及注意事项等做一些总结。另外，本文中“静载”仅指竖向抗压试验，不涉及水平、抗拔和浸水试验。

2 静载试验应掌握的设计参数

检测人员在工作中经常会遇到这样的情况:某个工地委托方告知“我们这儿要做静载，你们报个价吧，1根多少钱”，这样毫无头绪的话往往让人无所适从。要做静载试验，首先必须了解和掌握该工程地基或桩基的设计参数，有的放矢，才能做出试验安排，进行相应报价。那么哪些参数是委托方必须要提供、检测人员必须要了解的。

2.1 人工地基与桩基

天然地基的承载力不能承受基础传递的全部荷载，需经人工处理后作为地基的土体称为人工地基，属于地基的范畴，其基础可为条形基础、筏板基础、独立基础等。而桩基即桩基础，属于基础的范畴。不同的地基或基础，对应不同的试验方法。人工地基载荷试验方法参见JGJ 79-2012建筑地基处理技术规范附录A，B，C;基桩静载试验参见JGJ 106-2003建筑基桩检测技术规范;垫层、强夯和挤密等地基的静载荷试验参见GB 50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范附录J。此外还有天然地基也涉及静载试验，但一般为岩土勘察阶段使用，检测阶段较少遇到，主要有浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验两种，可参见GB 50007-2002建筑地基基础设计规范和GB 50021-2001岩土工程勘察规范。

2.2 基桩静载试验

首先要明确一个概念，桩基础的检测是“基桩检测”而非“桩基检测”。基桩即桩基础中的单桩，是我们的检测对象，而非整个桩基础(还包括承台等不属于我们检测范围的内容)。基桩检测应掌握的主要参数如下:

1)桩型。常见的有混凝土灌注桩、人工挖孔混凝土桩、素混凝土桩、预应力管桩等。桩型也是区分复合地基和桩基的主要方法之一。2)桩长、桩身混凝土强度等。这是低应变检测和曲线分析不可缺少的重要参数。3)总桩数。用于决定静载试验检测数量。4)桩端持力层。这点经常被人们所忽略，其实土层性质在Q—s曲线分析时对桩身受力特征有显著影响。另外在低应变检测中判断是否嵌岩桩也很重要。5)承载力要求。静载试验的目的就是要验证承载力是否满足要求。需要注意的是要分清图纸上的承载力要求是特征值Ra还是极限值Qu。6)试验目的。一般有3种情况:试桩、工程桩验收、补充检测(复检)。试桩的桩长、混凝土强度、承载力要求等一般要比工程桩高，检测数量以3根居多;工程桩验收则按设计要求的承载力、数量进行检测;补充检测(复检)则要视初检情况而定。7)反力形式。常见的有堆载(压重平台反力装置)、锚桩(横梁反力装置)、堆锚结合、地锚反力等。基桩静载试验用锚桩还是堆载，对试验成本和报价影响很大，承载力偏大时相差可达5倍以上甚至更高。此外，在工程实践中，在检测预应力管桩时还经常使用现场的静压桩机作为反力，大大降低了检测成本。但需要指出的是，使用静压桩机作为静载反力，经实践证明存在荷载传递不均匀、不连续等弊病，且被检桩、基准桩及静压桩机长短的距离往往过近，相互影响，并不满足JGJ 106-2003建筑基桩检测技术规范中4.2.5条的要求。上海、江苏等地已明文规定不允许用静压桩机作为静载试验反力。

2.3 人工地基载荷试验

人工地基检测应掌握的主要参数如下:1)地基处理方法。主要有换填垫层法、强夯法和强夯置换法、振冲法、砂石桩、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)、夯实水泥土桩、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、石灰桩、灰土挤密桩和土挤密桩、柱锤冲扩桩。2)桩距、布置形式。常见的布置形式有等边三角形、正方形、长方形等，此两点主要用以选择复合地基载荷试验所用承压板的尺寸。3)桩径。用以复合承载力计算，参见JGJ 79-2012建筑地基处理技术规范条文7.1.5。4)承载力要求。人工地基承载力单位为kPa(而非基桩的单位是kN)，且设计要求一般都是特征值fspk。5)此外还需了解的有桩长、桩身强度、桩端持力层、总桩数、试验目的等，作用与基桩检测相同。

3 静载试验注意事项

静载试验应按规范要求严格操作，认真执行，还应在以下方面特别注意:1)位移传感器(百分表)不少于4个(桩径不大于500 mm时不少于2个)，对称安置。在实际检测工作中，可能会出现4个表位移变化不均匀的情况，原因主要有偏心受压、桩顶不够水平、桩的垂直度偏差、加载和反力装置倾斜等，用4个表的位移平均值作为桩顶沉降可有效降低这种误差。其次在偏心较严重时可能会出现1个～2个传感器位移负增长，此时就要及时分析原因、采取措施，避免整体倾覆造成人员和设备损失。2)千斤顶的最大加载压力不小于1.25×最大加载值(kN)。最大加载值一般为极限荷载值Qu，为特征值Ra的2倍。人工地基检测的最大加载值(kN)为承载力特征值fspk(kPa)×2×压板面积(m2)。3)单桩复合地基载荷试验的承压板面积为一根桩所承担的处理面积，应根据桩距和布置形式计算选择:“正方形”时，为“桩距”的平方;“长方形”时，为“桩距”的长 ×宽;“等边三角形”时，为0.866ד桩距”的平方。4)工程桩验收时，应严格按照相关规范确定静载检测数量:a.基桩检测，总桩数大于50时，抽样率(检测数量/总桩数)不小于1%且检测数量不小于3;总桩数不大于50时，检测数量不小于2;b.人工地基中的换填垫层、预压地基、压实地基、夯实地基、注浆加固等处理后地基，检测数量不小于3;c.人工地基中的强夯置换，抽样率不小于1%且检测数量不小于3;d.其他人工地基处理方法，抽样率不小于1%且检测数量不小于3;e.设计有特殊要求的，应按设计要求执行。

4 结语

随着科技的发展、检测技术的进步，静载荷试验也逐步脱离传统的人工读表、加压等操作方式。通过新型的静载荷试验仪，可以实现无人值守的全自动检测，微机自动控制试验过程并记录时间、荷载、位移等。但万变不离其宗，无论采取何种先进的仪器，检测人员还是首先要完全理解和掌握试验的各项要点，多学习，勤思考，否则就像电脑打字多了会导致提笔忘字一样，没有基础就难以进步。