叶晓环

关于合理确定工程桩静载检测的探讨

叶晓环

工程项目施工建设过程中，由于不同的桩基安全可靠性、变形大小以及承载力等存在着一定的差异性，因此也对工程桩静载检测提出了更高的要求。本文将对工程桩静载检测技术类型、桩土荷载传递机理进行分析，并在此基础上就基桩检测过程中的误差问题，谈一下笔者的观点和认识，以供参考。

工程桩；静载检测；荷载传递机理；基桩检测误差；研究

工程项目施工建设过程中，尤其是软土层拟建场地，如果没有充分考虑软土在检测过程中的正摩擦、应用负摩擦影响，则无法准确确定工程桩静载检测方案，也无法准确反映工程桩受力情况，容易出现严重的安全隐患和施工质量问题，因此加强对工程桩静载检测确定问题研究，具有非常重大的现实意义。

1　工程桩静载检测技术类型

在当前工程桩静载检测过程中，所采取的技术手段主要有两种，慢速维持荷载法、快速维持荷载法。其中，慢速维持荷载法主要是在试验时，桩的某级沉降达到相对稳定标准时，才能对下级采取加荷载试验措施。对于快速维持荷载方法而言，即按照固定时间间隔进行加载。慢速维持荷载技术方法，在的丧气试验桩、工程桩竖向抗压承载力检测过程中，应当最为广泛，而且应用效果也非常的好。在工程桩竖向抗压静载试验过程中，还可选择技术手段。以单桩竖向承载力检测为例，下列工程应进行静载试验；一级建筑桩基；地质条件复杂、确定单桩承载力可靠性低、桩数多的二级建筑桩基；有争议的桩基工程；本地区新桩型或应用新施工工艺的桩基工程。单桩竖向静载试验的检测数量不应小于总桩数的1%，且不应少于3根，工程总桩数在50根以内时不应少于2根。较之于慢速维持荷载技术手段来说，快速维持荷载技术的误差、实际基桩检测问题等，在工程桩静载检测过程中，如何选择合理的检测技术和方法，备受关注。

2　土荷载传递基本机理

实践中可以看到，当桩顶承受一定的竖向荷载时，桩身上部位置就会最先出现压缩现象，而且桩土会随之发生位移，被侧受向上摩阻力作用，桩顶作用荷载经侧摩阻力传至桩周土。在此过程中，桩身承受的荷载、变形等，会随之不断地递减，并且随荷载的增加桩身压缩量也会变大，桩身下部侧面土摩阻力增大，形成侧土剪切变形。因桩身强度、刚度等都非常的大，所以桩身会在很短的时间内发生压缩变形，通常仅与桩顶荷载有关。如图1所示，其反映的是桩压缩变形的三个阶段，即先期压缩变形、弹塑变形以及塑变形阶段。从曲线上可找到比例界限点、屈服荷载点以及极限荷载点和破坏荷载点；比例界限是自曲线上起始的拟直线段终点荷载值，屈服荷载则是曲线上曲率最大位置处的对应荷载。对于极限荷载而言，主要是在曲线上极限位移；对于荷载破坏荷载而言，即曲线切线平行于S轴的荷载。在荷载作用下，桩顶沉降量通常会随着时间的推移而不断的增加，但是沉降量逐渐趋于稳定状态。如图2所示，以指数形式逐渐衰减，而且沉降最终将趋向于渐近线形状，快速法、慢速法静载荷试验过程中的各级荷载维持时间下的沉降量，无法满足稳定沉降之要求。通过大量的工程桩静载荷试验发现，弹性变形、整体剪切破坏阶段，压缩变形在相对较短的时间内即可表现出来；受荷载影响，弹塑变形阶段的变形一般需较长的时间，而且受荷载影响比较大，因此较之于慢速维持荷载法，加荷速率较快时的变形特性可表现出来。沉降值较小时，沉降无法达到稳定状态。

图1　Q-s曲线图

图2　s-t曲线图

3　工程桩检测误差问题研究

3.1慢速维持荷载技术

对于慢速维持荷载技术而言，在每一级荷载下维持时间相对都比较长，而且与工程结构承载状态特别接近，所以在基桩竖向抗压承载力检测过程中应用非常的广泛。慢速维持荷载技术应用过程中的误差，主要体现在如下几点∶①加载分级误差。在判定实际承载力时，因现行的规范标准对基桩竖向抗压承载力的确定更多考虑的是“安全”问题，所以会导致承载力判定值偏小一些，通常误差在7～10%之间。③加载操作过程中产生的误差问题。通常情况下，慢速荷载维持技术方法的相对稳定标准为每小时桩顶沉降量应当控制在0.1mm范围之内，连续不能超过两次。在具体的检测过程中，当工程桩在某级荷载作用下出现下沉现象时，千斤顶会自动卸载，导致该级荷载减小；基于此，笔者认为建议将稳定标准定为每小时0.25mm，或者本级维持时间超过两个小时的，均可对下级进行加载。③承载力判定出现了误差问题。在判定承载力时，通常是根据试验所得的Q-s曲线、s-t曲线对其进行确定。当设计前已对试验桩进行了检测，而且施工质量达标，则多数工程桩承载力可满足设计要求。工程桩承载力超过了设计值的部分，可用于安全储备；对于陡降型Q-s曲线而言，为确保安全，自Q-s曲线陡降开始倒退一级，以此对工程桩承载力进行确定，而且该承载力比实际承载力要小。实践中，之所以会出现工程桩承载力误判问题，主要是因为加载分级造成的，一般情况下取陡降段起点为工程桩承载力极限值相对比较客观一些。

3.2快速维持荷载法技术

较之于慢速维持荷载技术而言，快速维持荷载技术也会存在一定的误差，据相关资料显示，分级相同的条件下，快速维持荷载、慢速维持荷载两种技术方法，对承载力判定误差相处大约5%左右。在此过程中，是否需要对维持荷载时间进行延长，需根据桩顶沉降收敛程度来定。就缓变型Q-s曲线而言，快速维持荷载技术与慢速维持荷载技术对承载力的判定是一致的，快速维持荷载技术应用条件下的桩顶每一级沉降量一般略小于慢速维持荷载技术下的数据信息。根据统计数据显示，只要前1h内维持本级荷载，则桩在每级荷载条件下的前1h内沉降量大约占本级总沉降量的九成以上，所以快速维持荷载技术应用条件下的沉降量相对误差不超过10%。就陡降型Q-s曲线而言，将极限承载力定在陡降段起点，这样会更接近加载分级量；陡降段起点实际累计沉降量不超过40mm，沉降数据信息并不重要，两种技术方法应用条件下所得的数据信息均不会对实际承载力判定产生影响。对快速加载技术而言，采用适当分级方法，会给出符合工况的极限承载力判定。在工程桩静载试验过程中，采用快速维持荷载技术，不仅能够有效减少试验时间、降低检测成本，而且在相同试验时间内可有效提高试验之精度。

4　结语

总而言之，工程桩静载检测过程中，对于整个工程项目施工质量检测至关重要，工程桩静载检测技术又是对工程桩检测的一种非常有效的方法和手段。通过上述分析，对慢速维持荷载技术方法、快速维持荷载技术方法进行对比，两种技术方法的检测试验误差均体现在每一级荷载累积沉降值层面上，而且对判定承载力的差别影响非常的小。在工程桩静载检测过程中，优选比较成熟的技术，即慢速维持荷载技术方法；对于快速维持荷载实验方法而言，虽然也是一种常用的工程桩检测技术手段，但是常用于那些被试验基桩数量多、工程进度比较紧的实验。在选取科学、合理的加载级数以及操作规范基础上，利用快速维持荷载技术方法，不仅可以有效节约时间，而且在很大程度上还可有效提高承载力检测精度。

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TU473.1+1

A

1673-0038（2015）11-0078-02

∶2015-2-25

∶叶晓环（1970-），男，主要从事建筑工程检测工作。