桩基工程中静载荷试验的重要性分析

孙晓鸣

摘 要：文章提出了在桩基工程中，单桩竖向承载力特征值必须通过单桩竖向静载荷试验确定。并结合工程实际情况，论述了按照估算公式进行设计时可能产生较大误差，存在不安全的隐患。

关键词：桩基工程;单桩竖向承载力特征值;静载荷试验

1、引言

在桩基工程中，如何正确确定单桩竖向承载力特征值是保证桩基安全可靠、经济合理的关键问题。由于影响桩的承载力的因素多而复杂，各地区土质情况差异较大，故现行的《建筑地基基础设计规范》GB50007—2011规定：为保证桩基设计的可靠性，除设计等级为丙级的建筑外，单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。

但在实际工程中，往往由于工程的施工工期紧迫，设计人员在确定单桩竖向承载力特征值时只能根据工程地质勘察报告提供的桩端阻力特征值及桩侧阻力特征值，该公式中特别注明桩端阻力特征值及桩侧阻力特征值由当地静载荷试验结果统计分析算得，以减少全国采用同一表格可能带来的误差。然而，由于各地区对当地不同土质、不同桩型的桩端阻力特征值及桩侧阻力特征值的统计分析结果不尽完善，有些工程地质勘察报告中给出的桩端阻力特征值及桩侧阻力特征值，仍按照《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008中的经验数据表给出，致使一些误差难以避免。

一般情况下按估算公式确定的单桩竖向承载力特征值，大多小于由单桩静载荷试验值得出的单桩竖向承载力特征值，满足桩基的安全要求，只是不够经济。但是特殊情况下，按估算公式计算的单桩竖向承载力特征值，却大于单桩竖向静载荷试验得出的单桩竖向承载力特征值，此时，如果按计算得出的单桩竖向承载力特征值进行桩基设计，对桩基工程将会产生不安全的隐患。因此，为保证桩基设计的安全、经济，必须进行单桩竖向静载荷试验，并以试验结果作为施工图阶段桩基设计的主要依据。

2、超流态混凝土灌注桩的特点及成桩

超流态混凝土灌注桩虽也属钻孔灌注桩系列，但由于其成桩工艺特点，克服了普通灌注桩质量不稳定，易产生断桩、缩径、桩底沉渣过厚等缺点。而且，它还具有操作简单、施工速度快;无振动、低噪音;无污染，符合环保要求;应用范围广，适用于各种复杂的地质条件，有无地下水均可成桩等优点。因成桩时采用泵送混凝土，对土层有挤渗作用，可充分发挥桩的端承力和桩周的侧阻力，从而单桩承载力较普通钻孔灌注桩单桩承载力高，所以综合经济指标低，是一种有很大发展潜力的桩型。

超流态混凝土灌注桩成桩：

1.用长螺旋钻机钻至设计深度，上部应较设计桩长高出500mm，以确保桩头质量。

2.提出钻杆同时，由混凝土泵将混凝土送至螺旋钻杆的内管，最后送到钻头端处桩孔中。

3.压入的混凝土应将桩孔中的泥浆挤至桩孔外，以确保混凝土质量。

4.安装钢筋笼，钢筋笼应具有一定的刚度，钢筋笼的桩端500mm向内弯30°，严防碰撞桩孔侧壁。

5.超流态混凝土的配制与施工均应按混凝土泵送施工技术规程的规定实施。

3、超流态混凝土灌注桩单桩竖向承载力的计算

设计时参照《超流态灌注桩技术规定》中推荐的经验参数值，按下式估算单桩竖向极限承载力：

Quk=Qsk+Qpk=uΣTsiqsikLi+TpqpkAp（1）

Quk—單桩竖向极限承载力（kN）;

u—桩身周长（m）;

Li—桩穿越第i层土的厚度（m）;

Ap—桩端面积（m2）;

qsik—桩侧第i层土的极限侧阻力（kPa）;

qpk—桩的极限端阻力（kPa）;

Tsi、Tp—桩的侧阻力、端阻力提高系数。

由于泵送混凝土在压力作用下，对桩周土壤有一定的渗透作用，增大了桩的侧阻力和端阻力。《超流态灌注桩技术规定》建议Tsi、Tp的取值为：

粘性土：1.05～1.10（IL≥0.75时取高值，IL<0.5时取低值）;

砂类土：1.10～1.25（中密、稍密状态取高值）。

由公式（1）可以给出与《基础规范》相对应的单桩竖向承载力特征值估算公式：

Ra=uΣTsiqsiaLi+TpqpaAp（2）

Ra—单桩竖向承载力特征值（kN）;

qsia—桩侧第i层土的侧阻力特征值（kPa）;

qpa—桩的端阻力特征值（kPa）。

4、工程实例

根据某发电厂输煤建构筑物部分的岩土工程勘察报告，场地的土层分布情况及承载力特征值见表1。输煤建构筑物基础采用超流态混凝土灌注桩，直径D=600mm，穿透黄土状粉质粘土层、第一层砾砂层和粉质粘土层，桩端持力层为第二层砾砂层，且桩端进入持力层的深度按2.0m计算。

按公式（2）估算单桩竖向承载力特征值：Ra=1475kN。

然后，将上述计算结果与单桩竖向静载荷试验得出的单桩竖向承载力特征值进行比较。在实际工程中，现场于桩基设计前进行了单桩竖向静载荷试验，试验桩为三根，直径D=600mm，桩长L=12.5m，桩的混凝土强度等级为C20，纵向受力钢筋为8Ф12。试验采用横梁锚桩反力结构，试验加载采用慢速维持荷载法，垂直荷载用油压千斤顶施加。桩的沉降采用容栅式位移传感器，沉降量自动采集测定。

根据桩基试验报告的结果，三根试验桩的单桩竖向极限承载力分别为1800kN、1800kN、2200kN，并以此确定单桩竖向承载力特征值：Ra=967kN。

由此可见在本工程中单桩竖向静载荷试验得出的单桩竖向承载力特征值，远远小于按估算公式计算的单桩竖向承载力特征值。

5、结束语

综上所述，在桩基工程中单桩竖向承载力特征值必须通过单桩竖向静载荷试验确定。按岩土工程勘察报告中给出的桩端阻力特征值及桩侧阻力特征值，用规程中推荐的估算公式算出的单桩竖向承载力特征值仍属经验数值，尤其在桩端阻力特征值及桩侧阻力特征值缺少当地静载荷试验的统计分析结果，尚采用全国统一的经验表格数据时误差较大，不能作为最终的设计依据，否则将会存在不安全隐患。

参考文献

[1] 冯江， 王源， 段建立， et al. BOTDR在钻孔灌注桩静荷载试验中的应用研究[J]. 地下空间与工程学报， 2014， 10（s2）：1806-1810.