张永强
佛山市顺德区建设工程质量安全监督检测中心
摘要：单桩竖向抗压静载试验法是目前公认的检测桩基竖向抗压承载力最直观、最可靠的试验方法。本文阐述了桩头的质量在基桩竖向抗压静载检测中所起的重要作用，分析在施工和静载试验过程中产生桩头缺陷的原因，并叙述了桩头缺陷给静载试验带来的不利影响。最后，提出了在施工和堆载过程中防止桩头缺陷产生的一些措施。
关键词：静载试验；试验数据；改进意见
前言
目前，静载试验是确定单桩竖向抗压承载力的一种公认的最佳的检测方法，它的直观性，清晰的展示了桩的承载力是否满足工程要求。静载试验是通过反力装置模拟原位条件下建筑物对桩的施加荷载，作用反力依靠千斤顶通过桩头，由桩头逐渐向下扩张并传播至整个桩身。
一、静载试验包含的内容
1.1荷载测量
静载试验均采用千斤顶与油泵相连的形式，由千斤顶施加荷载。常用的测力装置有以下两种：通过用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定；通过并联于千斤顶油路的压力表或油压传感器测定油压，再根据千斤顶的率定曲线换算得到压力值。近几年来，很多科研单位生产出的自动化静载试验设备，都采用油压传感器测定油压压强，通过千斤顶的压强和压力的转换关系得到千斤顶出力值，实现在加载、稳荷、卸载的自动化过程控制，这样不仅减轻了检测人员的工作强度，而且测试数据准确可靠。
1.2反力的提供
静载试验加载反力装置可根据现场条件选择锚桩横粱反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置，岩锚反力装置、静力压桩机等。在选择反力装置的同时应注意：反力装置提供的最大反力不得小于最大试验荷载的1.2倍，在最大试验荷载作用下加载反力装置不得产生大的变形，应有足够的安全储备。应对加载反力装置的全部构件的强度和变形进行验算。当采用锚桩横梁反力装置时，还应对锚桩抗拔力进行验算，并应检测锚桩上拔量。
1.3沉降观测
在沉降观测中，最重要但又最容易忽视的问题就是基准梁和基准桩的问题。在实际试验中，应避免一些违反规范要求的做法，如不打基准桩，直接将基准粱架设在地面上或者沙袋上；基准桩打的不够深、不稳；基准粱长度不符合规范要求；基准粱的刚度不够，容易产生较大的变形；未采取有效措施防止外界因素对基准梁的影响。基准粱的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上，以减少温度变化引起的基准梁挠曲变形。在静载试验过程中，试桩、锚桩、压重平台支墩对基准桩会产生一定的影响，其影响程度与它们之间的距离和荷载大小有关，同样也与地质条件有关。由土力学基本原理可知，试桩对基准桩的影响与试桩的尺寸和试桩承受的荷载大小、试桩与基准桩之间的距离有关，同样、锚桩、压重平台支墩与基准桩也存在如上述的影响关系。当然，试桩、锚桩、压重平台支墩的尺寸及荷载大小我们是无法改变的，我们所能做的就足加大它们之间的距离以减少影响程度的大小。具体的距离大小应满足相应的规范要求。
1.4加载方式的选择
对大多数桩基而言，为保证上部结构能正常使用，控制桩基绝对沉降是最重要的，这是地基基础按变形控制设计的基本原则。我国静载试验的传统做法是慢速维持荷载法，但在某些工程验收桩检测中，也可容许采用快速维持荷载法。按照规范规定，采取慢速维持荷载法试验时，试桩沉降相对稳定标准：每一小时内桩顶沉降量不超过0.1mm，并且连续出现两次（从分级荷载施加后的第30min开始，按1.5h连续三次每30min的沉降观测值计算）。采取快速维持荷载法试验时，每级荷载维持时间不应少于lh，且当本级荷载作用下的桩顶沉降速率收敛时，可施加下级荷载。对于卸载阶段而言，慢速维持荷载法要求每级荷载维持一小时，而快速维持荷载法则仅要求维持15分钟。
相对于慢速维持荷载法，快速法可以缩短试验周期，又可以减少昼夜温著等环境影响引起的沉降观测误差，特别是在某些工程桩验收试验中，每级荷载施加不久，沉降迅速稳定，缩短荷载维持时间不会明显影响试桩结果，是可以采用快速维持荷载法的。
二、反力装置的影响
当采用堆载反力装置时，其压重平台的支墩会对地基土产生一定的影响，特别是在一些大吨位的桩基静载试验中，由于上部荷载引起地基土的附加应力比较大，这样就会出现过大的桩基负摩擦力和附加摩擦力，影响了试验结果的精度。在这种情况下，我们应尽量扩大承压区的面积。有关人员做过关于堆载承台对试桩的影响和研究，其研究结果认为：
（1）堆载引起的负摩擦力在加载的过程中逐渐消除，虽然对加载开始阶段的沉降有很大影响，但对桩的极限承载力没有多大影响。
（2）附加应力产生的侧壁摩阻力开始时对桩有一定的影响，随着试桩上荷载的增加，影响逐渐减少，试桩承载力加至最大时，其影响值不超过2％。
（3）堆载使地基加密，提高了承载力，由于土的压缩模量和桩周摩阻力的关系非常复杂，难以定量分析，认为承载力不超过实际承载力的10％。
三、预防措施
为了尽可能的避免桩头缺陷，可以从桩头施工质量和检测堆载过程进行严格的控制，采取相应的预防措施。
3.1.施工预防措施
（1）预制桩
从预制桩施工中桩头通病着手控制。在桩头上设置桩垫、锤垫，让桩头不直接承受冲击，而桩头只承受垫头传递下来的力，检查顶面应平整性，桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合。桩垫不能漏垫。在沉桩时应保持桩的垂直，避免偏心击打。如施打中桩头已出现破损混凝土桩顶不平时，应用灌浆料和环氧树脂砂浆补抹平整加固补强后，方可继续打桩。
预制桩打桩完毕后，对试验荷载较大的预应力管桩，桩顶部应填砼芯1至2米，并应用夹具箍着，防止压破桩头。对试验荷载较小的预应力管桩，且桩的顶部有法兰盘可不做混凝土填芯处理。桩的顶部露出试坑地面的高度不宜小于600mm，试坑地面宜与桩承台底设计标高一致。
（2）现浇桩
在混凝土进行灌注时要检查原料质量，不符合配合比设计要求的原材料应禁止使用。对配合比进料和重量比严格控制，混凝土施工要搅制均匀、振捣密实，保证良好的施工和易性。桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1～2级，且不得低于C30。如需提前检测，浇筑桩头混凝土时必须加入适量混凝土早强剂。桩头设计标高应满足设计要求，混凝土浇筑时要灌注到位，桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上。
对于埋设护筒或箍筋的要保证质量和位置符合规定要求，距桩顶1倍桩径范围内，宜用厚度为3～5mm的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于100mm。桩顶应设置钢筋网片2～3层，间距60～100mm。不能出现护筒歪倒，高度厚度不够等现象。钻头要有足够的直径保证桩头的大小和保护层的厚度，钢筋笼要对中，以使其有较好的保护层，然后用钢棍穿过吊筋环，进行固定，防止钢筋笼下窜或上浮。
3.2.堆载过程预防措施
（1）现场条件控制
若试验现场地基土的承载力特征值不能满足堆载要求的，应对压重平台地基采取相应加强处理措施，如碾压夯实、铺设混凝土垫层、注浆补强、增加支墩面积等。
若试验前的预制桩桩头不平整，桩头顶面可以用灌浆料和环氧树脂砂浆抹平或在试验时用砂进行找平。若试验前的桩头偏位过大、混凝土灌注桩桩头出现浮浆等情况，应先凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土，再按施工预防措施重新制作桩头；也可采用高强、速凝的环氧树脂或灌浆料接桩，该方法快速高效，不耽误检测时间。
（2）设备安装控制
在试验堆载安装之前，首先检查千斤顶、承压板、主梁等仪器设备是否按最大加载量和试桩的要求进行配置。其次引出试桩中心，标记基准点，通过基准点摆放承压板、千斤顶、主梁确保各个设备中心与试桩中心重合。最后铺设压重平台或进行锚桩，压重平台反力装置的中心与桩头的中心一致，荷载重物应均匀铺设，重物重心与平台的中心一致；锚桩反力梁装置时应确保锚桩对称性，锚筋长度、位置、直径大小保持一致。
结束语
现场静载荷试验情况多变，必须根据工程试验的实际情况，如桩型、现场条件、试验成本等因素综合考虑。在试验的过程中，各项工作应尽量按照规范要求展开，这样才能获得安全的检测过程与准确的检测数据。
参考文献
[1]魏文博.单桩竖向抗压静载试验方法及实践[J].卷宗.2014
[2]周华林；王东华；黄涛.鄂钢某工程桩基单桩竖向抗压静载试验分析[J].山西建筑.2015
[3]陈凡，徐天平，基桩质量检测技术[M]。北京：中国建筑工业出版社.2016.