钻孔灌注桩单桩竖向承载力的确定方法研究

河北农业大学

本科毕业论文

题目：钻孔灌注桩单桩竖向承载力的确定方法研究

学院：城乡建设学院

专业班级：土木工程0603班

学号：2006224050323

学生姓名：张吉吉

指导教师姓名：宇云飞

指导教师职称：副教授

二○一○年四月二十日

钻孔灌注桩单桩竖向承载力的确定方法研究

张杰

摘要介绍了常用的钻孔灌注桩单桩竖向承载力确定方法，并对各种方法做出了简单的评价，提出了各种方法的局限性和适用条件，为设计人员在桩基设计时提供参考。

关键词：单桩；竖向承载力；方法

Abstract: V arious methods of determining ultimately vertical bearing capacity of single bored pile are introduced. By brief evaluation, the limitation and application condition of each method are pointed out, which will be valuable for the design of bored pile．

Key words：single pile; vertical bearing capacity

1 引言

单桩竖向承载力是指桩所具有的承受竖向荷载的能力，其最大值称为极限承载力。它通常指受压承载力，抗拔承载力、单桩的荷载传递规律、承载力时间效应及负摩阻力等。单桩竖向承载力包括地基对桩的支撑能力和桩的结构强度所允许的最大轴向荷载两个方面的含义，以其小值控制桩的承载性能。通常情况下，地基土的承载能力一般先达到极限状态，结构强度具有较大的安全度，本文将在此前提下进行分析讨论。单桩竖向承载力分为桩端阻力和桩侧摩阻力，前者主要受到桩的设置方法、土的种类、桩的入土深度、制桩材料、桩土间的相对位移、成桩后的时间等因素影响，后者主要受桩进入持力层的深度、桩的尺寸、加载速率等因素的影响。加之施工工艺的优劣，影响因素众多，因而选用合适的方法显得尤为重要。目前，常用方法可分为两大类，一类是直接法，通过试验来确定桩的承载力，包括静载荷试验法、动力测试法、原位测试法等；另一类是间接法，包括静力计算法、规范经验参数法、有限元法、神经网络法等。

2 静载试验法确定单桩竖向受压承载力

垂直静载试验法即在桩顶逐级施压轴向荷载，直至桩顶达到破坏为止，并在试验过程中测量每级荷载下不同时间的桩顶沉降，根据沉降与荷载及时间的关系，分析确定单桩轴向容许承载力。

试桩可在已打好的工程桩中选定，也可专门设置与工程桩相同的试验桩。考虑到试验场地的差异及试验的离散性，试桩数目应不小于基桩总数的2%，且不应小于2根；试桩的施工方法以及试桩的材料和尺寸、入土深度均应与设计相同。

2.1 试验装置

试验装置主要由加载系统与观测系统两部分组成。加载方法有堆载法与锚桩法两种。堆载法是在荷载平台上堆放重物，一般为钢锭或砂包，也有在荷载平台上置放水箱，向水箱中冲水作为荷载。堆载法适用于极限承载力较小的桩。锚桩法是在试桩周围布置4～6根锚桩，常利用工程群桩。锚桩深度不宜小于试桩深度，且与试桩有一定距离，一般应大

于3d 且不小于1.5m （d 为试桩直径或边长），以减小锚桩对试桩承载力的影响。观测系统主要对桩顶位移和加载数值进行观测，位移通过安装在基准梁上的位移计或百分表量测，加载数值通过油压表或压力传感器观测。每根基准梁固定在两个无位移影响的支点或基准点上，支点或基准点与试桩中心距应大于4d 且不小于2m （d 为试桩直径或边长）。锚桩法的优点是适应范围广，当试桩极限承载力较大时，加荷系统相对简单。但锚桩一般须事先确定，因为锚桩一般需要通长配筋，且配筋总抗拉强度要大于其负担的上拔力的1.4倍。

2.2 试验方法

试桩加载应分级进行，每级荷载约为预估破坏荷载的1/10～1/15；有时也采用递变加载方法，开始阶段每级荷载取预估破坏荷载的1/2.5～1/5，终了阶段取1/10～1/15。

测读沉降时间，在每级加载后的第一小时内，在5min 、10min 、15min 、30min 、45min 、60min 时各测读一次，以后每隔30min 测读一次，直至沉降稳定为止。沉降稳定的标准，通常规定为对砂性土为30min 内沉降不超过0.1mm ，对粘性土为1h 内不超过0.1mm 。待沉降稳定后，方可施加下一级荷载。循环加载观测，直到桩达到破坏状态，终止试验。

当出现下列情况之一时，可终止加载：

a ．某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍；

b ．某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24小时尚未达到稳定；

c ．桩顶加载已达到设计规定的最大加载量；

d ．异常情况经委托方或设计方同意终止试验。 终止加载后进行卸载，每级基本卸载量按每级加载量的2倍控制，并按15、30、60min 测读回弹量，然后进行下一级的卸载。全部卸载后，隔3～4h 再测回弹量一次。

2.3 极限荷载和轴向容许承载力的确定

破坏荷载求得以后，可将其前一级荷载作为极限荷载，从而确定单桩轴向容许承载力：

[]P = K

P j

式中：[]P ——单桩轴向受压容许承载力（kN ）；

j P ——试桩的极限荷载（kN ）

； K ——安全系数，一般为2。

实际上，在破坏荷载下，处于不同土层中的桩，其沉降量及沉降速率是不同的，人为

地统一规定某沉降值或沉降速率作为破坏标准，难以正确评价基桩的极限承载力。因此，宜根据试桩曲线采用多种方法分析，以综合评定基桩的极限承载力。

(1)P -S 曲线明显转折点法 在P -S 曲线上，以曲线出现明显下弯转折点所对应的荷载作为极限荷载。因为当荷载超过该荷载后，桩底下土体达到破坏阶段发生大量塑性变形，引发桩发生较大或较长时间仍不停滞的沉降，所以在P -S 曲线上呈现出明显的下弯转折点。然而，若P -S 曲线转折点不明显，则极限荷载难以确定，需借助其它方法辅助确定，例如用对数坐标绘制gS gP 11-曲线，可能使转折点显得明显些。

(2)gt S 1-法（沉降速率法）

该方法是根据沉降随时间的变化特征来确定极限荷载，大量试桩资料分析表明，桩在破坏荷载以前的每级下沉量（S ）与时间（t ）的对数成线性关系，可用公式表示为：

S = gt m 1 直线的斜率m 在某种程度上反映了桩的沉降速率。m 值不是常数，它随着桩顶荷载的增加而增大，m 越大则桩的沉降速率越大。当桩顶荷载继续增大时，如发现绘得的gt S 1-线不是直线而是折线时，则说明在该级荷载作用下桩沉降骤增，即地基土塑性变形骤增，桩破坏。因此可将相应于gt S 1-线形由直线变为折线的那一级荷载定位该桩的破坏荷载，其前一级荷载即为桩的极限荷载。

2.4 从成桩到开始试验的时间间歇

对灌注桩应满足混凝土养护所需的时间，一般宜为成桩后28天。对预制桩，尽管施工时桩身强度已达到设计要求，但由于单桩承载力时间效应，试桩时间也应该距沉桩时间有尽可能长的休止期，否则试验得到的单桩承载力明显偏小。一般要求，对于砂性土，不应小于10天；对于粉土和粘性土，不应小于15天；对于淤泥或淤泥质土，不应小于25天。

2.5 小结

采用静载试验法确定单桩容许承载力直观可靠，但费时、费力，通常只在大型重要工程或地基较复杂的桩基工程中进行试验。配合其它测试设备，也能直接了解桩的荷载传递特征，提供有关资料，因此静载试验法是桩基础研究分析最常用的方法。

李建强、张季超[1]

对桩基静载试验中存在的一些技术问题进行了阐述，并结合实际工程给出了自己的见解。陆肖春、郭洪涛[2]研究了自平衡试桩法，它是一种新的静载试验方法，避免了传统静载荷试验的很多缺点，应用前景广阔，尤其适合超长桩体检测。

3 规范法确定单桩竖向受压承载力

根据静力试桩结果与桩侧、桩端阻力和物理土性指标间的经验关系，从而预估单桩承载力的规范经验法是一种沿用多年的传统方法，《桩基规范》在《地基规范》的基础上，积累了更为丰富的资料，使这种方法适用于各类型的桩，并用极限设计的形式表示。根据静力平衡条件可得：

uk Q = sk Q + pk Q

式中：uk Q ——单桩竖向极限承载力标准值，kN ；

sk Q ——单桩总极限侧阻力标准值，kN ；

pk Q ——单桩总极限端阻力标准值，kN 。

为了便于计算，常常假定同一土层中的单位侧摩阻力s q 是均匀分布的，于是可得到根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，而确定承载力标准值公式。《桩基规范》针对不同的常用桩型，推荐了不同的估算表达式。 （1）一般预制桩及灌注桩：

uk Q = ∑i sik l q u + p pk A q

式中，sik q 、pk q 分别为桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值（kPa ），其余符号意义同前。 （2）大直径桩

对于直径大于0.8m 的大直径桩，其侧阻与端阻要考虑尺寸效应。侧阻的尺寸效应主要发生在砂、碎石类土中，这是因为大直径桩一般为钻、挖、冲空灌注桩，在无粘性土成空过程中将会出现孔壁土的松弛效应，从而导致侧阻力降低。孔径越大，降幅越大。大直径桩的极限端阻力也存在着随桩径增大而呈双曲线关系下降的现象，这主要是由于大直径桩，特别是扩底桩，其静载试验的Q —s 曲线一般呈缓变型，单桩承载力的取值常以沉降控制。根据计算沉降的弹性力学公式可知，当变形相同时，桩端承载力p 与桩径d 成反比，实际上由于桩端荷载p 不是作用于地基表面而是作用于地基内部，因此p 与d 并不是简单的反比关系。《桩基规范》推荐用下式计算大直径单桩竖向极限承载力标准值，即：

uk Q = ∑si sik si l q u ? + p pk p A q ?

式中：sik q ——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值，kPa ；

pk q ——桩径d 为0.8m 时的极限端阻力标准值，kPa ；

si ?、p ?——大直径桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数，按表1取值；

p A ——桩底面积，2m 。

表1 大直径桩侧阻力尺寸效应系数si ?、端阻力尺寸效应系数p ?

注 D 为桩端直径

（3）嵌岩桩

随着沿海开发区高层建筑的增多，嵌岩桩被大量应用。过去对这些桩都是按纯端承桩计算承载力的，近十多年的模型与原型试验研究都表明：一般情况下，嵌岩桩只要不是很

短，上覆土层的侧阻力能部分发挥作用。另外，嵌岩深度内也有侧阻力作用，因而传递到桩端的阻力随嵌岩深度的增加而递减，当嵌岩深度达到5倍桩径时，传递到桩端的应力已接近与零。这说明，桩端嵌岩深度一般不必过大，超过某一界限并无助于提高竖向承载力。因此嵌岩桩单桩极限承载力标准值uk Q 由桩周土总侧阻力sk Q 、嵌岩段总侧阻力rk Q 和总端阻力pk Q 三部分组成，并可按下式计算：

uk Q = sk Q + rk Q + pk Q sk Q = ∑=n

i i sik si l q u 1ξ

rk Q = r rc r h f u ξ

pk Q = p rc p A f ξ

式中： si ξ——覆盖层第i 层土的侧阻力发挥系数，当桩的长径比不大（l /d ＜30），桩

端置于新鲜或微风化硬质岩中，且桩底无沉渣时，对于粘性土、粉土取si ξ=0.8，砂类土及碎石类土si ξ=0.7，其它情况si ξ=1.0；

sik q ——第i 层土的极限侧阻力标准值，kPa ； rc f ——岩石饱和单轴抗压强度，kPa ；

r h ——桩身嵌岩（中等风化、微风化、新鲜基岩）深度，m ；超过5d 时，取r h =5d ，

当岩层表面倾斜时，以坡下方的嵌岩深度为准；

r ξ、p ξ——嵌岩段侧阻力和端阻力修正系数，与嵌岩深度比r h /d 有关，按表2取

值。

其余符号意义同前。

表2 嵌岩段侧阻和端阻修正系数

注 当嵌岩段为中等风化时，表中数值乘以0.9折减。

规范经验法计算简便，且花费费用较小，因此应用广泛。但由于施工水平差异、地区环境不同，它的可靠性较低，用作地区性规范较为合宜。一般适用于初步设计阶段和非重

要工程，或与其他方法综合使用，比如徐新跃[3]用贝叶斯方法将试桩法和经验法结合，大大提高了计算精度。徐新跃，陈显新[4]基于灰色系统理论，提出了一种定量开发经验知识的方法，并将其成功的用于桩基承载力的分析与评价。结果表明，在运用经验知识方面，该法与目前广泛使用的神经网络方法有异曲同工之妙。此外，该方法还具有简单、方便和实用等优点。

最好加入设计计算实例

4 单桩竖向抗拔承载力的确定

桩基础承受上拔力的结构类型较多，主要有高压输电线路塔架、高耸建筑物、受地下水浮力的地下结构物、水平荷载作用下出现上拔力的结构物以及膨胀土地基上建筑物等。与单桩竖向抗压荷载传递相比，对桩竖向上拔荷载传递机理的认识还很不充分，其设计计算方法也很不成熟，因而需加深对影响单桩抗拔承载力因素的研究。

4.1 影响单桩抗拔承载力的因素

影响单桩抗拔承载力的因素较多，主要包括以下几方面：

（1）桩的几何特性，如桩长、桩断面形状及尺寸、桩端扩底情况等；

（2）桩的施工方法，不同的施工方法对地基的影响不同，导致桩侧土体性质的改变不同；

（3）桩的材料特性，如材料类型、桩身强度等；

（4）桩侧土特性，如土的类型、软硬或密实程度以及土层层位关系等；

（5）桩上荷载特性，如桩的加载历史以及桩上拔荷载大小及其他荷载组合情况等。

4.2 确定单桩抗拔承载力的主要方法

一般来讲，桩在承受上拔荷载后，其抗力可来自三个方面，桩侧向的摩擦力、桩重以及有扩大端头的桩端阻力。其中对直桩来讲，桩侧摩阻力是最主要的。由于除桩重以外，对其他两部分阻力的发挥机理和估算方法研究得还不够，故以抗拔静载试验确定单桩抗拔承载力是最主要而可靠的方法，因而重要工程均应进行现场抗拔试验。对次要工程或无条件进行抗拔试验时，实用上可按经验格式估算单桩抗拔承载力。

（1）单桩抗拔静载试验

单桩抗拔静载试验的设备与抗压试验相似，加载分级、读数时间及稳定标准一般可参照抗压试验慢速法进行，但试验应进行到桩的上拔量不小于25mm。

T取上拔荷载T与上拔量s关系曲线上明显转折点对应的荷载。

单桩抗拔极限承载力

u

T。

取安全系数2，可确定出单桩抗拔承载力特征值

a

（2）经验公式法

由于单桩抗拔荷传递机理的研究还不充分，一般经验公式多按承压桩摩阻力值打折扣并适当考虑桩体自重的有利作用来估算单桩抗拔极限承载力值，即：

u T = ∑=n

i i si l q u 1

α + G β

式中： u T ——单桩抗拔极限承载力值，kN ；

u ——单桩桩断面周长，m ；

i l ——单桩穿越第i 层土内的长度，m ； sik q ——第i 层土桩侧抗压极限摩阻力，kPa ； G ——桩体自重，水下取有效重力，kN ； α——抗拔系数，可参考表3；

β——抗折系数，一般可取0.8～1.0。

单桩抗拔承载力的特征值可为：

a T = u T /k

式中： a T ——单桩抗拔承载力特征值，kN ；

k ——抗拔安全系数，一般可取2.0～3.0。

上式只适用于无扩底的独立单桩，对有扩底的桩，其估算方法较复杂，参见文献[5]。

表3 我国有关行业部门α经验值

5 单桩竖向负摩阻力的确定研究意义？与桩基竖向承载力的关系？

5.1 负摩阻力产生的原因

在一般情况下，桩受轴向荷载作用后，桩相对于桩侧土体作向下位移，使土对桩产生向上作用的摩阻力，称为正摩阻力。但是，当桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降速率大于桩的下沉时，则桩侧土体就相对于桩作向下位移，而使土对桩产生向下作用的摩阻力，即称为负摩阻力。

桩的负摩阻力的发生将使桩侧土的部分重力传递给桩，因此，负摩阻力不但不能成为桩承载力的一部分，反而变成施加在桩上的外荷载，对入土深度相同的桩来说，若有负摩阻力发生，则桩的外荷载增大，桩的承载力相对降低，桩基沉降加大，这在桩基设计中应予以注意。

桩的负摩阻力能否产生，主要看桩与桩周土的相对位移发展情况。桩的负摩阻力产生的原因有：

（1）在桩基础地面附近有大面积堆载，引起地面沉降，对桩产生负摩阻力，对于桥台

路堤高填土的桥台桩基础、地坪大面积堆放重物的车间、仓库建筑桩基础，均要特别注意负摩阻力问题；

（2）土层中抽取地下水或其他原因使地下水位下降，使土层产生自重固结下沉； （3）桩穿过欠固结土层（如填土）进入硬持力层，土层产生自重固结下沉；

（4）桩数很多的密集群桩打桩时，使桩周土中产生很大的超空隙水压力，打桩停止后桩周土的再固结作用引起下沉；

（5）在黄土、冻土中的桩，因黄土湿陷、冻土融化产生地面沉降。

从上述可见，当桩穿过软弱高压缩性土层而支撑在坚硬的持力层上时，最易发生桩的负摩阻力问题。要确定桩身负摩阻力的大小，就要先确定土层产生负摩阻力的范围和负摩阻力强度的大小。

5.2 中性点及其位置的确定

桩身负摩阻力并不一定发生于整个软弱压缩性土层中，产生负摩阻力的范围就是桩侧土层对桩产生相对下沉的范围。它与桩侧土层的压缩、桩身弹性压缩变形和桩底下沉直接有关。桩侧土层的压缩决定于地表作用的荷载（或土的自重）和土的压缩性质，并随深度逐渐减小；而桩在荷载作用下，桩底的下沉在桩身各截面都是定值；桩身压缩变形随深度逐渐减小。因此，桩侧下沉量有可能在某一深度处与桩身的位移量相等。在此深度以上桩侧土下沉大于桩的位移，桩身受到向下作用的负摩阻力；在此深度以下，桩的位移大于桩侧土的下沉，桩身受到向上作用的正摩阻力。正、负摩阻力变换处的位置，即称中性点。

中性点的位置取决于桩与桩侧土的相对位移，与作用荷载和桩周土的性质有关。当桩侧土层压缩变形大，桩底下土层坚硬，桩的下沉量小时，中性点位置就会下移。此外，由于桩侧土层及桩底下土层的性质和作用的荷载不同，其变形深度会不一样，中性点位置随着时间也会有变化。要精确地计算出中性点的位置是比较麻烦和困难的，目前可按表4的经验值确定。

表4 中性点深度l

注：1. n 、0分别为中性点深度和桩周沉降变形土层下限深度。

2. 桩超越自重湿陷性黄土层时，按表列值增大10%（持力层为基岩除外）。

5.3 负摩阻力的计算

一般认为，桩土间的粘着力和桩的负摩阻力强度取决于土的抗剪强度；桩的负摩阻力虽有时效，但从安全考虑，可取用其最大值以土的强度来计算。单桩负摩阻力标准值的计算公式为：

n

si

q = φσ'tan K vi = βvi σ 式中： vi σ——第i 层桩侧土竖向有效应力（kPa ）；

K ——土的侧压力系数；

φ'——计算处桩土界面的内摩擦角；

β——桩周土负摩阻力系数，可按表5取值。

求得负摩阻力强度n

si

q后，将其乘以产生负摩阻力深度范围内桩身表面积，则可得到作用于桩身总的负摩阻力。

表5 负摩阻力系数β

注：1. 在同一类土中，对于打入桩或沉管灌注桩，取表中较大值，对于灌注桩，取表中较小值。

2. 填土按其组成取表中同类土的较大值。

3. 当

n

si

q计算值大于正摩阻力时，取正摩阻力值。

6 其他方法简介

6.1 动力测试法

动力测试法是根据桩体被激振以后的动力响应特征来估计单桩承载力的一种间接方法，包括打桩公式和动测法。打桩公式只能近似地估算单桩承载力。动测法具有快速、直接、简便、价廉等突出优点，故获得广泛应用，方法亦多种多样。赵柏冬[6]研究了一种新的动测法，即采用炮筒内放入火药为动力，使之作用在桩顶上产生推力，推桩向下测定桩的承载力。它因简便易行、节省工时物料、试验费用低廉等特点而受到基础工程界的重视与欢迎。任齐、薛晶[7]推导了桩基入射应力波和反射应力的函数关系，并且以此为依据，提出了利用桩尖反射信号判断桩基承载力的方法，实用价值很高。

6.2 原位测试法

原位测试法通过对桩位土的物理力学性能的试验，求得桩位上的阻力，通过公式推算桩的极限承载力。它相对静载荷试验法比较经济，目前在国内外已经获得广泛应用。最常用的有静力触探试验、动力触探试验和旁压试验三种。静力触探试验高效、简便、易行。我国从20世纪70年代正式将其列入《建筑桩基技术规范》。动力触探主要分为标准贯入与圆锥动力两大类，标准贯入试验在国内外应用均很广泛，圆锥动力触探可以连续贯入，操作简便迅速。徐国希[8]对标准贯入试验提出了一些改进方法，比如PDllGRI桩基动力公司提出的一种改进的标准贯入试验，与静力触探的方法结合起来，用静力下压和上拔及扭转试验来测量土阻力以改进测量精度，达到一定的改进目的。旁压试验始创于法国，应用广泛。在国内，由于国产旁压仪的工作压力还不太高，测定深部土层的强度和变形参数还有些困难。

6.3 静力计算法

静力计算法是依据土木参数采用常规的土力学原理以静力分析方法估算单桩的极限承载力的常用方法，计算值比较保守，适用于初步设计和等级较低的建筑物桩基础承载力

的估算。

6.4 有限元法

有限元法是一种具有强大的计算功能的数值分析法，它可以模拟桩土的整个破坏过程，具有精确度高等优点，因而可以相应地减少试桩数量，从而节约资金，但是由于桩土体系的复杂性，其庞大的解题规模是计算机运算能力和软件功能的一种挑战。钱德玲[9]利用有限元软件GTS，以合肥地区灌注桩的静载荷试验为基础进行了数值模拟，为确定单桩的极限承载力开辟了新的思路，同时对深刻理解桩土作用的机理也有重要意义。

6.5 神经网络预测法

20世纪80年代以来，神经网络在工程实践中的应用得到了长足发展，它的大规模并行处理和分布式的信息存储，良好的适应性和自组织性，强大的学习功能和联想及容错功能，为桩土间作用机理这一复杂问题的解决奠定了良好的研究基础。冯紫良[9]采用BP前馈建立ANN模型，它可以包含桩的全部信息并形成一个广义函数，从而在给定输入（各影响参数值）的情况下能够得到比较准确的输出（承载力）。

7 保沧高速公路子牙新河特大桥桩基静载荷试验

7.1 工程概况

保沧高速公路子牙新河特大桥位于保定至沧州公路沧州段5标段，中心桩号K106+172.5，桥梁全长2671.5m，上部结构为73×30m+25m+15×30m预应力混凝土T梁，下部结构为双柱式桥墩，肋板式桥台，钻孔灌注桩基。共设计钻孔灌注桩368根，桩长40m （桥台桩）、60m（桥墩桩），桩径1.5m，桩身混凝土强度C25。根据技术要求按桥台类型做一根单桩竖向抗压静载试验，验证单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。本次试验试桩桩长40m、桩径1.5m，桩身混凝土强度C25，设计承载力特征值为3900KN，试桩位置位于0#桥台。0#桥台工程桩做锚桩，锚桩桩长55m，桩径1.5m，桩身混凝土强度C25。

地貌单元为冲积平原，地形基本平坦，地下水位埋藏深度在 5.0～5.6m。地层主要为Q4冲积形成的粉砂、亚粘土、粘土、亚砂土等。该场区分布有软弱土，为不良地质体，设计施工时需对该层土进行地基处理，无其它不良现象。

7.2 试验设备

试验设备主要包括：

1、反力装置

JZ1500型锚桩钢梁反力架装置1套（主梁9米、副梁8米）。

2、加荷及观测系统

加荷装置：液压油缸（QW320）四台，并联使用；超高压油泵1套。

荷载及沉降观测系统：RS—JYB全自动静力载荷试验仪1套。

7.3 试验方法

采用慢速维持荷载法，逐级施加荷载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，最大

加载至设计单桩承载力特征值的2倍（即7800KN），然后分级卸载到零。具体作法参照《建筑基桩检测技术规范JGJ106—2003》及《建筑桩基技术规范JGJ94—94》有关要求制定。

1、加载与沉降观测

①、加荷分级：按最终加载量的1／10分级加荷载，第一级按2倍分级荷载加荷，加荷采用超高压油泵驱动油压千斤顶，压力值由RS—JYB测试仪自动测试。

②、沉降观测：每级加荷后间隔5、10、15分钟各测读一次，以后每隔15分钟测读一次，累计一小时后，每隔30分钟观测一次，沉降量观测采用对称安装在试验桩周围的四块50mm行程电子位移计测定，每次观测值由RS—JYB测试仪自动存入计算机。

③、沉降相对稳定标准：每小时的沉降量不超过0.1mm且连续出现两次（由1.5小时内连续三次观测值计算），则认为已经达到相对稳定，此时可对试桩桩身应力进行观测记录，完成后可以施加下一级荷载。

④、终止加载条件

当出现下列情况之一时，即可终止加载：

a．某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍；

b．某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24小时尚未达到稳定；

c．最大载荷已达到最大加载量，对该工程为设计荷载值的2倍（7800KN）；

d．异常情况经委托方或设计方同意终止试验。

2、卸载与观测

卸载的每级荷载为加载分级的2倍，每级卸载后隔15分钟观测一次残余沉降，读两次后，隔半小时再读一次，即可卸下一级荷载，全部卸载后隔3—4小时再测读一次。

7.4 试验资料整理与分析

1、试验资料整理

经过对试验桩的测试数据进行整理、计算，绘制成单桩竖向静载荷试验汇总表（表6）和单桩竖向静载荷试验测试曲线（图1、图2、图3）。

2、试验数据分析

本次加载终止条件满足上述c款，加载至最大加载量7800kN（设计承载力特征值的2倍）时，对应的最终沉降量为33.14mm（小于规范限定的40mm），未出现极限状态。因此，可取最大加载量7800kN作为该桩的极限承载力，该试验桩单桩竖向抗压承载力特征值Ra 可取极限承载力的一半，为3900kN，且从曲线形态分析，Q—S曲线出现第一拐点对应的加载量为3900kN，综合以上分析，该试验桩单桩竖向抗压承载力特征值Ra可取3900kN。

7.5 小结

经试验验证，该桩的单桩竖向抗压承载力特征值满足3900kN的要求。试验检测时间为3天（2005.12.13—2005.12.15），费用为八万余元，抽检数量为1根，抽检率为0.27%，很明显，静载荷试验法具有检测费用大、时间长、抽检数量有限、缺乏代表性等缺点。

8 结论

本文重点介绍了确定灌注桩单桩受压承载力、抗拔承载力、负摩阻力的静载试验法和规范经验法，并以保沧高速公路子牙新河特大桥桩基静载荷试验为例进行了说明，还简要介绍了其它几种常用方法。每一种方法都存在这样或那样的不足，都有一定的适用范围和注意事项，如果忽略计算的局限性，势必造成安全隐患或经济损失。在进行实际设计和施工时，应根据建筑物的类型、级别、场地环境选择合适的一种或几种方法来使用，并不断的积累、摸索，不断的改善创新，如王华等[11]结合天津的实际状况，通过经验参数法估算钻孔灌注桩单桩竖向承载力与静载荷试桩结果对比分析，提出了对特殊土层及按深度对桩基参数修正的方法，只有这样才能促进桩基理论的长远发展。通过本文，希望为相关设计人员提供一些有意的建议。

表6及图1、2、3放到相关章节

表6 单桩竖向静载试验汇总表

工程名称：保沧高速公路子牙新河特大桥试桩试桩桩号：1

测试日期：2005—12—13 桩长：40m 桩径：1.5m

图1单桩竖向静载荷Q -s 曲线 图2单桩竖向静载荷s-gt 1曲线

图3单桩竖向静载荷s-gQ 1曲线

参考文献

[1] 李建强，张季超. 浅谈桩基静载试验存在的某些技术问题[J]. 西部探矿工程，2001，

6：10～11.

[2] 陆肖春，郭洪涛. 自平衡试桩法在灌注桩承载力中的应用[J]. 山西建筑，2009，12：

80～81.

[3] 徐新跃. 大直径钻孔灌注桩竖向承载力的确定[J]. 土工基础，2000，9：44～46.

[4] 徐新跃，陈显新. 基于经验的桩基承载力灰色系统分析与评价[J]. 岩石力学与工程

学报，2004，7：4602～4605.

[5] M.J.汤姆林森. 桩的设计与施工[M]. 北京：人民交通出版社，1984.

[6] 赵柏冬. 单桩承载力的测定及研究[J]. 辽宁工程技术大学学报（自然科学版），

2002，4：171～173.

[7] 任齐，薛晶. 应力波法分析桩基承载力[J]. 噪声与振动控制，2004，12：40～42.

[8] 徐国希．一种新型的动力触探法[J]. 土工基础，2000（2）： 40～43.

[9] 钱德玲．基于GTS对单桩静载试验的有限元模拟分析[J]．合肥工业大学学报，2009

（02）．

[9] 冯紫良. 用人工神经网络预测单桩竖向极限承载力[J]. 同济大学学报，1999（4）：

397～401.

[10] 王华，李连营，孙云文. 估算钻孔灌注桩单桩竖向承载力有关问题探讨[J]. 天津城

市建设学报，1999，6：15～21.

[11]HE Wei, WANG Gui-yao, WANG Hong-hua. Nonlinear calculating method of pile

settlement[J]. J. Cent. South Univ. Technol.(2008)15(s2):063～068.

参考文献中要有“桩基规范”