桩基静载检测中存在的问题与对策

2023-12-25张夏开

四川水泥 2023年12期

张夏开

（福州市城建工程检测有限公司，福建福州 350001）

0 引言

桩基工程作为我国建筑施工项目中的基础工程，其建设质量直接决定建筑工程的最终质量。桩基工程在实际施工中存在较多的影响因素，桩基静载检测能够为工程项目建设质量控制提供相应的依据，促进建筑行业实现高质量发展。然而，桩基静载检测工作中存在的一些问题，会影响该工作目标的实现，必须引起重视。本文分析桩基静载检测中存在的问题，提出解决对策，为提高桩基静载检测水平提供参考。

1 桩基静载检测原理和方法

1.1 原理

对于桩基静载检测来说，其中主要存在两个影响因素，分别为桩身使用材料的强度以及地基土对桩的承载能力。在竖向受荷阶段，由于桩顶的位移长度较小，桩上部位置的侧摩擦阻力承担主要的荷载，再通过剪切应力的方式将其传递给桩体附近土体。在这一过程中，桩身深度越深，则产生的桩身应力越小，伴随荷载越大，桩顶部位置的位移增加，桩侧摩阻力达到最大值之后，再继续增加的荷载需要桩端岩土体承担。桩端持力层岩土体发生塑性压缩，桩顶位置位移增加，在持力层岩土体应力处于最大值的情况下，桩顶位置将发生较大变化，而该位移变量关系能够确定桩承载力的极限。

1.2 方法

当前慢速维持荷载法的运用范围较广，该方法中，逐级增加荷载，每一级增加荷载的最大量数值为试验荷载的10%。第一级根据2倍分级荷载完成加载，每级荷载维持至少2h，桩顶沉降标准相对稳定之后，就可以开始下一次荷载，达到终止加载之后停止检测，根据实际情况逐渐卸载，最终到零为止。每个等级的卸载量最好为加载分级荷载的两倍左右，每级荷载的维持时间为1h，完成卸载之后，对残余的沉降量进行继续读取，保证维持时间在3h以上。

完成试验之后，为了进一步确定单桩抗承载力，可以通过以下几种方式完成：

（1）针对Q-S曲线（如图1所示），Q-S曲线中曲率最大点对应的荷载就是极限荷载，从图1中能够看出，曲率最大点对应的荷载数值为1680kN，则极限荷载的数值就是1680kN。采取前10个水平的GM（1,1）模型预测曲线发展趋势，阶段数量越少，最终预测的准确性越高，假设数据为△S[△S（1），△S（2），△S（k）]，通过数据累加能够得出S=[S（1），S（2），…，S（2），…，S（2），…，S（1），S（2），…，S（2），S（k）]，S（n）为第n次荷载的累积沉降。

图1 Q-S曲线

（2）某一级荷载下沉高于前一级的两倍左右，并且在24h之内并没有达到稳定标准，则需选择前一级的荷载数值。

（3）针对缓慢发生变化的Q-S曲线，取总沉降量在40mm 的荷载值，如果桩的直径在800mm 以上，则要将0.05D对应的荷载值作为承载力。

（4）如果均不符合以上三种情况，可以选择最大加载值，将其作为单桩极限承载力。

2 桩基静载检测中存在的问题

2.1 基准桩稳定性较低

基准桩稳定性是桩基静载检测中的主要影响因素，在实际检测中，由于地基土的稳定性较差，所以会导致基准桩稳定性受到影响，出现位置偏移等现象，基准桩整体位置也发生变化，现场试验场地的地基土承载能力较差，在外界压力作用下对基准桩的稳定性会产生重大影响。该种情况下桩基静载监测数据结果会与实际情况之间存在较大差异，导致出现试验数据失真的问题。

2.2 主梁压实千斤顶的重量大

如果主梁压实千斤顶的实际重量较大，则在桩基静载检测时会受到一定的影响。该种情况下静载支墩地基土承载力不够，实际堆载中，试验桩产生集中受压现象，进而对静载试验沉降数据的测量真实性产生影响。尤其是在施工土质较软的情况下，非常容易出现桩体下陷，最终桩基静载检测结果缺乏准确性。

2.3 堆载、试验同时开展的问题

当前多数桩基静载检测会选择堆载以及试验同时进行，这一操作方式能够有效减轻千斤顶重量过大产生的影响，与压重力合理范围之内的计算工作相互配合，降低桩基下沉以及堆载平台重心不稳定的问题出现。但是如果在此过程中出现操作失误或者不规范等问题，就会适得其反。导致桩基静载检测中的全部重力由千斤顶承受，桩顶位置承受的压力传递到桩体中，桩体下沉，最终造成桩基静载检测失败，使接下来的施工工程无法得到顺利开展[1]。

2.4 加载反力不对称

首先，压重平台反力装置通常将混凝土块、砂袋作为堆载材料，支墩的尺寸较小，或者表层地基承载力较小的情况下，地基土的压力大于承载力，地基沉降。支墩变形不均匀的情况下，反力对称装置出现不对称现象，甚至坍塌。

其次，在运用锚桩反力装置中，受力较大，锚桩的数量要在4个以上，但是无法保证工程桩的位置与试验桩相互对称，进而出现加载反力不对称的情况。

最后，如果在桩基静载检测中，桩顶结构存在不平整问题，或者强度不够，也会产生加载反力不对称。通常情况下利用液压千斤顶作为加载装置，这一过程中非常容易出现加载重心偏移的情况，造成加载反力不对称[2]。

3 桩基静载检测问题的解决对策

3.1 提高基准桩稳定性

该项工作是桩基静载检测的基础条件，如果在静载检测过程中发现基准柱产生偏移，则需采取相应的应急处理方案，实施桩基加固工作，同时对软土层进行加固，充分利用混凝土硬度大的优势，提高桩基的稳定性。桩基加固工作要根据地基土质情况科学选择，运用固化剂提高地基的承载水平，还可以利用桩间注浆的方法，针对软土地质完成加固处理，确保桩基的实际承载能力。在注浆过程中，利用浆液优化地基刚度的分布情况，同时控制由于桩基静载检测导致的桩基变形发生概率，提高基坑开挖施工安全性。锚桩竖向承压要按照地基的实际性能，选择长度相互匹配的桩基，控制桩顶和桩端之间的距离。如果在实际检测中受到摩擦，则可以利用侧摩阻力缓解桩基压力，增强地基整体的协调性，除此之外，还可以使用钢筋笼结构提高桩基的稳定性。桩基静载检测实施的主要目的就是判断桩基质量，并且及时采取应对措施，降低桩基问题导致的经济损失。实际桩基静载检测中，不同地区地基承载力不同，需要对荷载进行科学划分，降低沉降量偏差出现概率[3]。

3.2 科学确定支墩地基土承载力

千斤顶压实施工中，为了避免千斤顶出现重量过大等问题，建设施工人员要分析桩基的实际承重水平，不能仅仅考虑主梁压实效果而忽略桩基的实际状态，确保桩基静载检测工作能够顺利开展。既能够保证最终的压实效果，还能够保证桩基结构的完整性。根据最大实验荷载以及桩基的实际情况，遵循相应的规范要求完成分级加载工作，根据逐级等量的原则进行。加载过程中，保证加载的均匀性、连续性，避免加载受到冲击。并且每级荷载维持阶段的变化范围要在分级荷载的10%之内，如果桩顶的沉降速率逐渐稳定，继续完成下一级的加载工作。这一过程中需要注意，不能出现加载速度过快以及过大等现象，过载会导致压重平台顶起，进而堆载平台出现倾斜等问题，影响桩基静载检测技术的运用效果。

3.3 科学制定堆载和试验同时开展方案

该项工作在实施之前，需对施工地质进行评估，测定桩基的最大承受力，避免出现堆载过量的情况，还可以保证桩基结构的完整性。堆载之前，根据目标荷载以及场地的实际情况，确定主梁和次梁的规格，预留出充足的空间，为调节主梁与千斤顶之间的距离提供便利条件，避免主梁压实千斤顶的情况出现。在保证桩基静载检测操作正确的情况下，控制堆载量过度堆放问题。例如，科学设置试块，确保试块堆载和预估荷载之间的差值在1.2倍的范围之内，同时按照一次性平均分布的方式进行。在设置试块阶段，如果堆放达到五层以上，要对每层的进配重实施缩进，保证其重心为集中状态。在对配重进行控制调整的过程中，要科学制定堆载高度。另外，可以使用错位搭接等方法，保证摆放顺序与方向相互统一。明确施工中地质可能出现的风险，以及风险等级，完成等级划分之后，将其与桩基静载检测等级评价相互结合，这种方式能够对工程建设风险进行有效控制。如果施工中涉及到特殊岩土以及复杂的地形结构，需要对其相关数据进行统一整合，根据施工实际标准建立风险应急预案，实现风险的有效控制[4]。

3.4 确保加载反力的对称性

（1）针对压重平台反力装置产生的不对称，相关人员需要给予充分重视，在此阶段优先将工程桩作为堆载的支点，如果需要使用支墩作为支点，则需要复核尺寸大小以及地基承载力的特征值，一旦不符合相应要求，则要进一步增加支墩的实际尺寸大小，并对试验场地中的地基展开处理，确保强度、稳定性以及变形达到相应要求。另外，在与支墩距离较远的位置，使用水平仪或者张紧钢丝，对支墩的竖向位移以及装置是否倾斜展开判断，在此基础上调整堆料的重心位置、增加支墩数量。

（2）对于锚桩位置不对称问题，可以通过锚桩压重联合反力装置解决，根据装置结构受力情况对锚桩的上拔量进行监测，调整堆料的实际位置，确保其重力集中在锚桩受力偏大或者偏小的位置中，实现不对称力之间的相互平衡，还可以调整锚桩反力架的刚度。

（3）对于由于抗拔承载力导致的不对称现象，先确保抗拔力计算通过，根据地质勘察数据以及建筑桩基技术规范中的要求，确定桩周围岩土抗拔的承载力和材料抗拉承载力。另外，在管桩接头验算和操作中，要采取相应的安全措施，由于地质条件以及工艺等因素的影响，实际抗拔力数值可能会小于计算数值，相关人员需要对该项因素进行充分考虑[5]。

（4）采用多个千斤顶同时工作的情况下，要保证千斤顶规格相同，使千斤顶合力中心、反力装置中心以及桩横截面中心在相同水平垂直线中。