单桩竖向抗拔静载试验常见难题及解决方法

张 鑫，陈 瑾

(湖北省地质实验测试中心，湖北武汉 430034)

单桩竖向抗拔静载试验常见难题及解决方法

张 鑫，陈 瑾

(湖北省地质实验测试中心，湖北武汉 430034)

结合工程实例，探讨单桩竖向抗拔试验检测过程中有关反力桩及锚笼连接的常见难题，提出对反力装置进行合理设计和调整改进的方案，在确保检测试验的可行性、合理性与准确性的同时，也为工程进度节省了时间和成本。

单桩竖向抗拔试验;支墩法;锚笼焊接

随着中国经济建设的快速发展，土地资源日益紧缺，现在城市建设为了充分利用地下空间来满足使用功能和人防工程的需要，许多建筑物的桩基础既要承受竖向抗压荷载，又要承受竖向抗拔荷载。当桩基础上拔荷载较大或主要承受上拔荷载时，按照规范的要求，须对桩基础进行单桩竖向抗拔静载试验。虽然《建筑基桩检测技术规范》规定了单桩竖向抗拔静载试验的方法，但设计单位基于降低工程成本的设计理念以及实测桩型、桩径与检测单位已有设备尺寸的不匹配都给试验的顺利开展带来了困难，因此桩基抗拔静载试验方法的实际应用仍然是抗拔静载试验中的关键技术难题。

本文结合工程实例，对检测中遇到的常见难题进行分析，提出了检测过程中对反力装置和试验装置进行合理设计和处理改进的方案，使抗拔静载试验装置和反力装置满足规范的规定，以保证试验的顺利进行，以供广大检测行业同行借鉴探讨。

1 实例一

1.1 工程概况

某市规划展览馆，总建筑面积20960 m2，框架结构，主体为2层，局部3层，1层地下室，地下室高4.7 m，跨度10～12 m，基础采用泥浆护壁旋挖桩，桩径600 mm，考虑地下室跨度和地下水的浮托力较大，需对桩基础的抗拔承载力进行验证，设计单桩竖向抗拔承载力特征值为600 kN，最大试验荷载为1200 kN。

1.2 地质概况

工程场区属河流一级阶地，岩土构成如下:

第1层 素填土，厚0.00～5.80 m，主要由粉砂岩碎块石、风化物碎屑及粘性土组成，结构松散，稍湿，系人工弃土回填形成，承载力特征值fak=100 kPa。

第2层 粉质粘土，软塑状，土湿，干强度中等，韧性中等，为新近沉积粘性土，承载力特征值 fak= 80 kPa。

第3层 细砂，湿，颗粒级配均匀，松散局部偶见卵石，冲击成因，承载力特征值fak=130 kPa。

第4层 圆砾，磨圆度较差，砾石间充填粉细砂，含水饱和，稍密，承载力特征值fak=200 kPa。

第5层 粉砂岩，软质岩石，遇水易软化崩解，泥钙质胶结，承载力特征值fak=400 kPa。

受检桩工程地质柱状图见图1。

1.3 试验难点

该工程基础设计为2～4桩承台(图2)，承台间距9 m，承台内的桩间距不足2 m，而检测单位反力主梁长度为12 m。因此，本项目的抗拔试验检测无法按照常规做法，利用相邻承台内的现有工程桩作为反力装置支撑点以提供足够反力。

1.4 解决方案

为满足试验要求，结合场地实际情况进行分析，最终的解决方案设计为在抗拔检测桩两侧现浇支墩提供反力。根据《建筑基桩检测技术规范》中有关静载试验时桩间距的相关要求，反力支墩的中心点与检测桩中心点距离为3 m，且位于同一轴线上。反力支墩尺寸为2.8 m×2.8 m×0.4 m，混凝土强度等级为C30，双向双面铺设钢筋12@150，钢筋型号为HPB300，支墩土为第1层素填土。反力装置如图3、图4所示。

图1 岩土分层地质柱状图Fig.1 Geological columnar section of soil-layer delamination

图2 现场实际桩位布置平面图(单位:mm)Fig.2 Arrangement planar graph of actual pile in field

1.5 反力支墩及地基土承载力验算

为确保支墩和支墩下地基土能在试验过程中处于正常使用状态，需对支墩及支墩下地基土的承载力进行验算，具体过程如下:支墩混凝土为C30，根据《混凝土结构设计规范》的相关规定，对应混凝土轴心抗压强度设计值为14.3 MPa。

由此可见，支墩轴心抗压承载力满足试验要求。

根据本项目勘察报告提供的信息，支墩下为1～2层素填土，综合评定地基承载力特征值为100 kPa。

根据《建筑基桩检测技术规范》的要求，压重施加于地基的压应力不宜大于地基承载力特征值的1.5倍，即≤150 kPa。支墩下地基土实际承受的压应力为84 kPa，满足规范要求。

由此可见，支墩下地基土的承载力满足检测试验要求。

1.6 检测结果与结论

该装置在最大试验荷载1200 kN作用下未出现任何异常情况，最终上拔量为3.89 mm，反力支墩上架设的百分表显示支墩在最大试验荷载作用下沉降量为0.32～0.49 mm之间，根据《建筑基桩检测技术规范》的相关规定，单桩抗拔承载力极限值为1200 kN。

抗拔检测试验及桩身完整性小应变检测的数据及相关曲线见表1、图5，表2、图6。

图3 支墩反力法单桩抗拔试验示意图(平视)(单位:mm)ig.3 Schematic diagram of uplift ultimate bearing capacity test by buttress reaction method(parallel sight)

2 实例二

2.1 工程概况

图4 支墩反力法单桩抗拔试验示意图(俯视)(单位:mm)Fig.4 Schematic diagram of uplift ultimate bearing capacity test by buttress reaction method(overlook)

表1 低应变检测结果Table 1 Detection results of low strain

图5 低应变检测波形图Fig.5 Oscillogram of low strain

表2 单桩竖向抗拔静载试验检测结果Table 2 Detection results of static load test of single pile

图6 单桩竖向抗拔静载试验检测相关曲线Fig.6 Correlation curve of static load test of single pile

某市福建商会商厦，总建筑面积81533 m2，地上40层，地下3层，位于长江北岸边，为该市第一高楼，框筒结构，基础采用冲击成孔灌注桩，桩长约10 m，桩径1.00 m。由于该工程的建筑高度较高且处于长江岸边，考虑风力和地下水的浮托力，需对桩基础竖向抗拔承载力进行验算，设计单桩竖向抗拔承载力特征值为1150 kN，试验最大加载量为2300 kN。

受检桩工程地质柱状图见图7。

2.2 试验难点

基桩的抗拔承载力主要由桩周土侧摩阻力、钢筋抗拉强度两部分组成。《建筑基桩检测技术规范》中对抗拔检测终止加载条件有一规定:“按钢筋抗拉强度控制，桩顶上拔荷载达到钢筋强度标准值的0.9倍”，由此可见钢筋的受力状态对检测工作的准确性和合理性的影响尤为重要，必须保证受检桩钢筋笼的每根钢筋都能均匀垂直受力。

而本项目实际检测中所采用的反力主梁为尺寸不一的长方形，无法与圆形钢筋笼进行焊接。对于这种问题，有的单位采取掰折钢筋的办法进行焊接，这必将影响钢筋抗拉强度的发挥，给检测数据的采集和检测结果的判定带来不确定性。另有检测单位采取桩帽转换的方法，即在桩头制做方形桩帽，桩帽尺寸与反力主梁尺寸进行匹配，在桩帽中将钢筋笼由圆形转换为方形，再与反力主梁进行焊接。但此方法需重新制做桩帽，技术要求较高，费时费工费料，且只能一次性用料，成本过高且浪费较大。由此可见，两种方法均无法满足检测试验和成本控制的双向要求，在实际操作过程中均不可取。

2.3 解决方案

为保证检测数据的准确度、工程进度及检测成本的综合要求，结合工程现场实际情况，最终采取利用扁担梁将钢筋排列改圆为方的方法完成检测，具体操作如下:

在桩顶钢筋笼的钢筋缝隙间横插扁担横梁若干根，与钢筋双面焊接，焊接长度约15～20 cm。在反力主梁顶面位于受检桩垂直上方的位置放置两台200 kN油压千斤顶，其上垫设与反力梁同宽且具有足够刚度的承压板。在承压板上对应点焊同样的扁担横梁若干根，上下两组扁担横梁间另取高于试桩主筋强度的钢筋进行双面焊接。这样就简单地将钢筋笼与主梁连接成了一套反力系统，且保证了每根钢筋的受力状态是均匀且垂直的。抗拔试验装置见图8、图9，照片1、照片2。

2.4 技术参数

试验最大抗拔承载力试验荷载:2300 kN;反力主梁尺寸:12 m×0.4 m×0.6 m;

图7 岩土分层地质柱状图Fig.7 Geological columnar section of soil-layer delamination

图8 扁担梁法抗拔试验示意图(单位:mm)Fig.8 Schematic diagram of uplift test by carrying pole method

扁担横梁尺寸:1.140 m×0.145 m×0.055 m;

连接钢筋:24根Φ32，钢筋型号HRB335，长度3 m;

试桩主筋:26根Φ28，钢筋型号HRB335;

焊接长度:双面焊接20 cm。

2.5 钢筋抗拉承载力验算

根据《混凝土结构设计规范》，HRB335普通钢筋对应抗拉屈服强度为335 N/mm2，则连接钢筋达到屈服强度时的抗拉承载力=n×fyk×As=24×335×(32/2)2×3.14 =6463 kN≥2300 kN。

试桩主筋达到屈服强度时的抗拉承载力=n×fyk×As=26×335×(28/2)2× 3.14=5360 kN≥2300 kN，抗拔试验的钢筋抗拉强度满足加载要求。

照片1 扁担梁法抗拔试验现场检测Photo 1 Field detection of uplift test by carrying pole method

图9 扁担梁法抗拔试验钢筋焊接平面设计图Fig.9 Plane design chart of uplift test by carrying pole method

照片2 扁担梁法抗拔试验钢筋焊接平面Photo 2 Welded steel plane of uplift test by carrying pole method

2.6 检测结果与结论

试验桩在最大试验荷载2300 kN作用下最大上拔量为2.78 mm，反力桩上架设的百分表读数显示为在最大试验荷载作用下的沉降量为0.36～0.55 mm之间，该装置未出现任何异常情况，顺利地完成了检测工作，既缩短了检测工期，也因为所用材料均可重复使用，较大程度节约了检测成本。

抗拔检测试验及桩身完整性小应变检测的数据及相关曲线见表3、图10，表4、图11。

表3 低应变检测结果Table 3 Detection results of low strain

图10 低应变检测波形图Fig.10 Oscillogram of low strain

表4 单桩竖向抗拔静载试验检测结果Table 4 Detection results of static load test of single pile

图11 单桩竖向抗拔静载试验检测相关曲线Fig.11 Correlation curve of static load test of single pile

3 结语

(1)由于现场条件错综复杂，对很多没有设计工程桩作为反力支撑点的工程，可根据场区地质条件，选择合适的层位进行支墩抗压承载力及地基土承载力验算，现浇制作反力支墩。

(2)受检桩钢筋强度对抗拔承载力的影响较大，其受力状态应该保证垂直均匀，检测过程中应对试验装置进行合理设计和改进，采用扁担横梁上下连接的方法是行之有效的办法之一。

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基桩检测技术规范: JGJ106—2014［S］.北京:中国建筑工业出版社，2014.

［2］石中林.地基基础检测［M］.武汉:华中科技大学出版社，2013.

［3］中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构设计规范: GB50010—2010［S］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［4］湖北省质量技术监督局，湖北省住房和城乡建议厅.建筑地基基础技术规范:DB42/242—2014［S］.武汉:湖北省建设工程标准定额管理总站，2014.

(责任编辑:陈姣霞)

Common Problems and Solution in Uplift Ultimate Bearing Capacity Test

ZHANG Xin，CHEN Jin
(Hubei Province Geological Experimental Testing Center，Wuhan，Hubei430034)

Combined with engineering examples，the common problems of the connection between the pile and the anchor cage are discussed in the paper.Scheme of the design and adjustment of the counterforce device is put forward.The feasibility，rationality and accuracy of the test are ensured.

uplift ultimate bearing capacity test;buttress method;welded steel

TU473

:A

:1671－1211(2015)06－0962－05

10.16536/j.cnki.issn.1671－1211.201506041

2015－08－24;改回日期:2015－09－29

张鑫 (1968－)，男，工程师，地质矿产专业，从事建筑工程质量检测工作。E－mail:yczx36@163.com

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20151016.1724.022.html数字出版日期:2015－10－16 17:24