基桩静载试验-讲义

为设计提供依据的静载试验，一般情况下工程桩尚未施工，试桩静载试验的结果可能会改变工程桩的桩长、桩数等。对于以桩周土控制承载力情况，一般应加载至地基土破坏或试桩下沉量达到一定限度；对于以桩身强度控制承载力的情况，一般应加载至桩身材料达到设计强度。试桩的位置，宜靠近地质钻探位置，以便相互核对。
建议尽量采取先试桩，后设计的方法，一方面克服低估桩的承载力的盲目性，减少在部分桩基工程中仍然存在的某些过于保守的现象，另一方面可为提高设计水平提供可靠的数据积累。例如：①有的桩基工程，为了所谓“安全”，打桩过多，造成资金浪费不说，还由于挤土效应，大范围地扰动了地下土层，其后果一是对周边环境产生不利影响；二是土体产生的巨大侧向挤压造成断桩等工程事故；三是引起更大的工后沉降量，反而不安全。大片住宅小区，尤其是多层住宅如果大量使用桩基，地下“桩头林立”，会妨碍地下空间的利用，对地下空间的规划、施工都会产生巨大影响。②江苏昆山某变电所工程，勘察单位提供的承载力参数严重失真，在没做试桩的情况下按错误的资料设计，单桩实际承载力只有设计承载力的一半，造成巨大经济损失。
适用对象：中国大陆地区的外方投资项目，使用国际贷款项目、对外援建工程，台湾、香港、澳门地区及国际投标项目等要求执行的。
对策：试验前要明确执行哪一本规范，以免引起争议。
常用规范要求不同举例：
1GB 50007-2002对堆载法施加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值。
JGJ 106-2003规定堆载法施加于地基的压应力不应超过地基承载力特征值的1.5倍。
(3)《港口工程基桩静荷载试验规程》（JT1255-2002)规定：试验桩沉桩后至进行加载的间歇时间，粘性土不应少于14d，砂性土不应少于3d；淤泥或淤泥质土中的摩擦桩不应少于25d，水冲下沉桩不应少于28d。灌注桩的混凝土强度等级应达到设计要求。当试验桩需再次进行抗压试验时，间歇时间应超过3d。轴向抗拔静载荷试验可利用抗压试验桩进行，抗压试验结束至抗拔试验开始的间歇时间应超过3d。利用已完成轴向静载荷试验的桩进行水平静载荷试验时，其间歇时间不宜少于2d。
①对于密集沉桩施工，工程桩应采用静载试验进行验收检测。同时，前期为设计提供依据的静载试验，试桩数量一般很少，群桩挤土效应没有充分显现，施工后的单桩承载力与施工前的试桩结果可能相差甚远，故试桩的检测结果不应作为工程桩的检测结果，也不应作为工程桩的验收依据。
②桩的竖向载荷试验其加载量要否考虑桩身强度因素?桩的极限承载力的出现分两种情况，一种是桩周土的破坏(包括大的变形)，另一种是桩身的破坏。能否仅仅根据桩的载荷试验得到的极限承载力直接确定桩的承载力特征值，是值得商榷的，原因是某些桩的实际桩身强度可能远大于设计强度，对于采用实际强度确定承载力的情况可能造成桩的承载力被夸大而丧失代表性。因此，桩的竖向载荷试验其加载量(尤其在试桩阶段)不应超过桩的设计强度决定的极限承载力，如果桩的极限承载力已经超过按照桩身设计强度确定的极限承载力，则应重新换算桩身强度，进行相应设计调整，否则提交的试验结果是不合理的，容易为工程埋下隐患。地基土对桩的支承能力尽量接近桩身结构强度。
④施工工艺不同的桩；
⑤适量选择完整性检测中判定的 类桩；
⑥除①-⑤外，同类型桩宜均匀随机分布。
《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)规定：
施工阶段检验性试桩的位置应符合设计要求，设计无要求时，宜选择在有代表性地质的地方，并尽量靠近地质钻孔或静力触探孔，其间距一般不宜大于5m或小于lm。
3.试桩从成桩到开始试验的休止时间的规定
二者规定的不同对于堆载法的实施可产生较明显的差异。
②对于试验终止条件的判定：JGJ106-2003有末级沉降大于前级沉降5倍的规定，GB50007-2002则无。
③对于桩的承载力的确定方法：JGJ 106-2003对大直径桩规定了采用相对沉降的方法确定桩的极限承载力，GB50007一2002并无此规定。
铁道部：பைடு நூலகம்
《铁路工程基桩检测技术规程))( TBI0218一2008)
《铁路桥涵地基和基础设计规范》Bl0002.5一2005)
《铁路桥涵施工规范》(TB10203一2002)等。
其他标准：
例如：美国材料与试验协会标准：《深基础轴向抗压静载标准试验方法》(ASTM Dl143)
台湾地区：《基桩轴向静压载重试验法》(CNS12460 A3302)等。
①预制桩沉桩后，开始静载试验的时间要求，对于粘性土场地和砂土场地是不一样的。这是因为桩在施工过程中不可避免地扰动桩周土，降低土体强度，引起桩的承载力下降。随着休止时间的增加，土体重新固结，土体强度逐渐恢复提高，桩的承载力也逐渐增加。受超孔隙水压力消散速率的影响，砂土中桩的承载力恢复随时间增加较快且增幅较小，粘性土中则较慢且增幅很大。
《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)5.2.2条明确规定:除一般的中、小桥沉桩工程有可靠的依据和实践经验可不进行试桩外，其他沉桩工程在施工前，应先沉试桩，以确定沉桩工艺和检验桩的承载力。
(2)验收性试验
验收性试验验证的是桩的施工质量。全面施工后抽取一定桩数进行静载荷试验，验证单桩竖向承载力特征值是否满足设计要求，不满足时要采取补强措施。所有工程在桩基施工完毕后都要进行施工试桩，根据试桩报告进行质量评定及验收。
建设部：
《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106一2003)
《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)
交通部：
《港口工程桩基规范》(JTJ254一1998)
《港口工程基桩静荷载试验规程》(JTJ255一2002)
《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041一2000)
《公路桥涵地基基础设计规范》(JTG D63一2007)
(4)《铁路工程基桩检测技术规程》( TB10218-2008)规定:单桩静载试验桩身混凝土强度应达到设计强度外，桩侧和桩端土的间歇时间尚应满足下列要求:对打入桩：砂土7d，粉土10d，非饱和粘性土15d，饱和粘性土25d，对于泥浆护壁混凝土灌注桩，宜较上述规定适当延长间歇时间。
(5)对规范相关条文的解读
除设计有特殊要求外，试验桩的数量应根据地质条件、桩的材质与尺寸、桩尖型式和工程总桩数等确定。当总桩数少于500根时，试验桩不应少于2根。总桩数每增加500根，试验桩宜相应增加1根。
(5)《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000：
在相同地质情况下，按桩总数的1%计，并不得少于2根。
以上规范中所讲同一条件是指同地质条件，同桩型、规格，同施工工艺，同施工队伍、人员素质、机具条件，同设计要求等五方面。
②规范条文对试桩休止时间的规定侧重考虑了土层条件对休止时间的影响，同时大部分规范都没有明确“土的类别”到底是指桩侧土、桩周土或桩端持力层。实际上，桩周土体得到基本恢复的最短时间(所谓休止期)，受场地工程地质条件、水文地质条件、成桩工艺、施工顺序及周边环境等诸多因素制约。
③休止时间是指桩周地基土不受周围施工扰动影响算起，以试桩为中心(1.0~1.5)L为半径范围内没有强烈的振动干扰或挤土的条件下，至试验开始的间歇时间。L为桩的人土深度。严格地讲，不是沉桩施工结束至静载试验开始的间歇时间。当工期紧无法满足休止时间时，应在检测合同及检测报告中加以注明，否则可能会引起争议。
为工程验收而进行抽样检测的静载试验，工程桩已经完毕，试验仅是为了检验基桩是否符合设计要求，最大加载量不应小于设计要求的单桩竖向抗压承载力特征值的2. 0倍，以保证足够的安全储备。所谓单桩承载力特征值是指正常使用极限状态计算时采用的单桩承载力，其涵义即为在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值。
(3)应注意的两个问题
5.关于静载试验的抽检数量
一个工程中究竟应抽取多少根桩进行载荷试验，各种规范的规定并不统一。
(1)GB50007-2002：
复杂地质条件下的工程桩竖向承载力的检验宜用静荷载试验，检验桩数不得少于同一条件下总桩数的1%，且不少于3根。
(2)《岩土工程勘察规范》GB50021-2001：
单桩竖向和水平承载力，应根据工程等级、岩土性质和原位测试成果并结合当地经验确定。甲级地基建议做静载荷载的试验。试验的数量不宜少于工程桩数的1%，且每个场地不少于3根。
④需要强调的是，即使休止时间严格满足规范要求，单桩承载力仍然可能达不到甚至远低于设计要求。
⑤桩周环境问题。无论试桩还是工程桩，均应分析其工作环境并进行对比，确定环境因素对桩承载能力的影响。例如，试桩时，附近仍有打桩或压桩作业，均会造成桩周土中孔隙水压力消散减慢，甚至不降反升或试桩周边有基坑开挖、降水等作业，造成桩周土下沉而对桩产生负摩擦力，这些情况都可能造成试桩承载力实测值偏低。倘若工程桩正常工作中这些或类似的环境条件依然存在，则也就不能考虑桩的承载力随时间增长的问题。
⑦美国材料与试验协会标准ASTM D1143所列静载试验加载方式有标准加载法、循环加载法、等时加载法、等速贯人法等7种，与国内规范差别较大。
2.静载试桩的选择
JGJ106-2003第3.3.3条要求，单桩承载力抽检检测的受检桩选择宜符合下列规定：
①施工质量有疑问的桩；
②设计方认为重要的桩；
③局部地质条件出现异常的桩；
(1)为设计提供依据的试验
设计试桩验证的是桩的设计参数和工艺参数。
一般在经验不足或重要工程的情况下要先设计试桩。一方面勘察报告提供的承载力参数往往偏于保守，静载试验确定的单桩承载力一般高于估算值，可以减少桩数。另一方面可以验证工艺参数，验证成桩可行性，以便及时调整成桩工艺、施工机具等，否则会拖延工期、增加费用。例如：用静载荷试验检验单桩竖向极限承载力时，发现有的桩基承载力有很多富余，无形浪费大量的可用资源；有的桩基承载力达不到要求是由于设计引起的；有的工程没有经过静载试桩就开始施工，给工程带来了隐患。万一承载力没有达到设计要求，可能不得不采取减层处理、补桩或改变基础型式、桩间土加固处理等措施，显而易见会造成巨大经济损失。
(3)JGJ106-2003规定：