ASTM规范下单桩竖向抗拔实验操作方法

孙涛 何亮

摘 要：ASTM英文全称是American Society for Testing and Materials，中文译名为美国材料与试验协会。本文主要介绍ASTM体系下 D3689即基桩轴向静态拉伸载荷试验标准方法内的单桩竖向抗拔试验的标准操作程序。首先简述该规范的试验设备，试验方法等内容，其次从实际操作的角度与国内抗拔试验的一般做法进行简单的比较，同时介绍了在应用该规范进行抗拔试验时应该注意的事项，最后给出工程实例，对ASTMD3689这本规范的特点进行了归纳，并提出一些建议。

关键词：ASTMD3689 基桩轴向静态拉伸载荷试验 标准方法

中图分类号：TU474 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（c）-0081-02

ASTM D3689，可称为基桩轴向静态拉伸载荷试验的标准方法，适用于单桩或群桩的竖向抗拔试验，同时也适用于倾斜桩的轴向抗拔试验。规范提供了试验的一般程序，也赞成引入更详细的要求与程序，在实际操作中更加灵活。本文只介绍单桩竖向抗拔静载荷试验的标准操作方法。

1 规范简介

1.1 试验设备

规范对于试验设备的介绍主要从加载系统、测读系统以及反力系统三个方面进行介绍。

首先，加载系统主要指千斤顶系统，包括千斤顶、液压泵及液压表，规范要求除非使用已校准压力传感器，其余在每次试验或一个检测工程之前，应对整个系统进行校准。使用双千斤顶或者多千斤顶，应保证所使用千斤顶规格相同，并处于同一加载系统中。为保证试验顺利进行，规范建议采用双重加载系统，这里主要是指载荷的测读，除使用液压表外，还应使用压力传感器或相应装置备用。当主系统失效时，可以起用备用系统以完成试验。当千斤顶配套液压表精度不够时，应配置压力传感器或相应设备进行试验。规范提倡使用可满足试验要求的单个千斤顶进行试验工作，当采用多千斤顶时，建议除已使用的液压表外，每台千斤顶还应各多配置一块液压表，以便相互校准。

其次，测读系统主要指计量系统，其各组成部分都应进行相应标记，并采用预防措施，防止试验计量系统和参考系统因温度变化和其他干扰因素受到影响。计量系统应包含主系统及次要系统，彼此独立，以便对观测数据提供检验，调节测量系统的意外干扰，并在需要重新设置计量器具的情况下保持数据的连续性。计量器具可采用百分表系统，线镜尺系统，水平仪系统以及其他测读系统。对于所有试验的主测量系统都应采用百分表系统，且使用四个以相距90度的角度安置的计量器。

最后，反力系统要求试验梁或重物应尽量保证摆放在试验桩的中央。试验梁的尺寸与强度应满足试验要求，避免在加载过程中试验梁（包括任何连接的反力框架）过度变形，并事先预估试验桩的总上拔位移，在试验梁与试验桩顶部之间留有充足空间，保证试验顺利进行。试验设备与试验桩的连接处，应防止在最大试验荷载下发生滑移、断裂或过度伸长。基准梁应有足够的钢度，以便支承仪器仪表，使读数不因钢度发生过度的变化。如果使用钢基准梁，梁的一端应可以在长度随温度变化的同时可水平自由移动。基准梁应相互独立，如果因钢度不够必须将梁交叉连接，由于两个梁均受到影响，则必须采取额外的预防措施避免基准系统受到意外干扰。

1.2 试验程序

规范介绍了多种野外试验的操作程序，本文只介绍其中的标准操作程序。

首先，对单桩竖向抗拔静载荷试验，最大加载值应达到试验桩设计荷载的200%。以单桩设计抗拔荷载的25%为分级荷载。每级加载后，直到移动速度不大于0.01英寸/小时（0.25 mm/h），可加载下一级，但时间不得长于2小时。加载至最大荷载后，若试验桩在12小时内未发生破坏，且桩头在1小时内的移动不大于0.01英寸，则开始卸载；否则将维持总荷载至24小时。在完成规定的维荷时间之后，以最大加载值的25%为分级荷载进行卸荷，卸载每级的维荷时间为1小时。如果桩发生破坏，则应继续试验，直到上拔量等于试验桩桩头直径或对角线尺寸的15%。

其次，在加载或卸载前后，应立即读取并记录此时刻时间、荷载和桩顶位移的读数。每级读数时间为第2、4、8、15、45、60、80、100和120分钟。如荷载维持时间超过2小时，则每隔1小时读取并记录读数。在卸载过程中，每级荷载以30分钟的间隔读取并记录读数。在总荷载卸载至零后，在第1、2和12小时之后读取并记录读数。

2 操作简介与比较

2.1 单位制

ASTM D3689所采用的单位制为英制单位，计量系统单位一般使用英寸（inch），加载系统单位一般使用巴（bar）或普赛（PSI）。国内基桩检测一般采用的单位制为国际单位制，计量系统单位一般使用毫米（mm），加载系统单位一般使用兆帕（MPa）。为了便于操作，可在试验工作前对单位进行简单換算。

2.2 试验设备安装

对于试验设备的安装，采用中心顶升的可参看图1，两侧同时顶升的可参看图2。为使受力均衡，试验设备应尽量对称。D3689对于桩头受力的细节介绍的很详细，因为试验测试的是轴向抗拔力，在此过程中不可避免的要产生可使桩头旋转的力或使桩头水平方向受力，这些大都与试验设备安装有关。从美标规范上来看，建议采用的是在桩内预埋通长轴向连接杆（单杆或双杆），尽量减少抗拔桩其他方向受力，但很多情况下抗拔的试验设备均与桩内的预埋钢筋连接，所以试验前应设计好连接方向，尽量使钢筋受轴向力作用，减少其他方向受力。

2.3 加载及读数

从加载上来看，其最大加载值与国内试验的最大加载值相仿，均为设计荷载的2倍。加载分级一般为8级，分级荷载为设计荷载的25%；国内常用的分级为10级，分级荷载为设计荷载的20%。对于卸载，国内规范对于不同用途的桩规定不同，工程桩基本不涉及测读回弹，但D3689并没有区分试验桩与工程桩，所以全部需要测读回弹数据。在记录时间上，试验的整体持续时间较长，记录数据较多，对于加载程序与卸载程序要求比较细致，在记录读数时应时时计算相关数据，以便更好控制试验进度。

3 工程实例

某项目试验桩，采用长螺旋钻孔灌注桩，桩长18 m，桩直径0.5 m，砼强度为C40，整桩配8φ20通长钢筋笼，安全工作荷载525 kN，设计验证荷载350 kN，设计给出加载程序为三循环加载法，第一循环最大加载值为350 kN，第二循环最大加载值为610 kN，第三循环最大加载值为1140 kN，本次试验采用稳定速率：（1）当上拔量s<10 mm，稳定速率采用0.1 mm/h；（2）当上拔量10 mm≤s≤24 mm，稳定速率采用（1%s）mm/h；（3）当上拔量24 mm

4 归纳与建议

ASTM D3689相对于国内规范有二个比较明显的特点。首先，此规范只是一个所谓的程序手册，即这个抗拔规范仅仅是指导实际操作，虽然后面也附上了一些影响试验的要点因素，但并不像国内的基桩检测规范给出特征值或者极限值的判断标准，或者说计算方法；其次，ASTM规范操作十分灵活，例如观测时间、加载方法（荷载分级）等，都可以根据试验内容加以调整，在操作中还要以设计单位的程序文件为主，也希望通过此文的介绍能够给国内同行操作予以参考。

参考文献

[1] ASTM D3689 Standard Test Method for Individual Piles Under Static Axial Tensile Load[Z].