专利名称：单桩竖向抗拔静载试验的改进测试方法
技术领域：
本发明属土木建筑技术领域，具体涉及桩基检测技术领域。
背景技术：
单桩竖向抗拔静载试验主要测量桩顶荷载和桩顶位移两个参数，根据桩顶荷载、桩顶位移测量结果分析评定单桩竖向抗拔承载力。单桩竖向抗拔静载试验可根据现场条件选择地基支墩横梁反力装置、反力桩横梁反力装置。目前单桩竖向抗拔静载试验主要根据JGJ106-2003、ASTMD3689-90等规范进行检测或测试，为消除或控制反力荷载对试验桩测试结果的影响，这些规范对加载反力装置、位移测量系统、位移测量仪表作出了下列规定(1)地基支墩横梁反力装置①支墩与试验桩之间的距离JGJ106-2003规定试验桩中心与反力支墩边的距离大于等于4d且大于2.0m，d为试验桩设计直径；ASTMD3689-90规定反力支座到试验桩的净距不小于5倍试验桩直径，且不小于2.5m。
②基准桩与反力支墩、试验桩之间的距离JGJ106-2003规定基准桩与试验桩之间的中心距离大于等于3-4d且大于2.0m，基准桩与压重平台支墩边的距离大于等于4d且大于2.0m；ASTMD3689-90规定基准桩到反力支墩、试验桩的净距离不小于2.5m。
(2)反力桩横梁反力装置①反力桩与试验桩之间的距离JGJ106-2003规定试验桩与锚桩之间的中心距离大于等于3-4d且大于2.0m；ASTMD 3689-90规定反力桩到试验桩的净距不小于5d，且不小于2.5m。
②基准桩与试验桩、反力桩之间的距离JGJ106-2003规定基准桩与试验桩、锚桩之间的中心距离大于等于3-4d且大于2.0m；ASTMD3689-90规定基准桩到反力桩、试验桩的净距离不小于2.5m。
(3)位移测量仪表技术参数
JGJ106-2003规定位移测量仪表宜采用位移传感器或大量程百分表，测量误差不大于0.1％FS，分辨力优于或等于0.01mm；ASTMD3689-90规定位移测量表精度0.25mm，分辨力0.25mm。
(4)随着桩基设计荷载和桩径的不断增大，反力荷载对试验桩抗拔承载力和基准桩位移的影响日益突出。经分析发现JGJ106-2003、ASTMD3689-90给出的单桩竖向抗拔静载试验方法存在以下不足和缺陷①缺少反力荷载对试验桩抗拔承载力影响的理论基础。
②缺少反力荷载、试验桩荷载对基准桩位移影响量的试验基础。
③地基支墩横梁反力装置中，支墩边与试验桩中心的距离的规定，未考虑支墩宽度的影响。国内规范给出的试验桩中心与支墩边的距离大于等于4d且大于2.0m的规定，造成大直径桩静载试验难以执行规范的现状。
④反力桩与试验桩之间的距离的规定从3d-6d不等，存在较大的差异。
⑤基准桩与试验桩、反力桩、支墩边之间的距离的规定，没有区分抗压桩、抗拔桩、支墩的差异。
⑥当受试验条件的限制，反力荷载对试验桩抗拔承载力的影响量较大时，没有提出偏离放行的试验方法。
⑦大型荷载试验，由于基准点难以避开反力荷载扰动区，国内规范规定的仪表参数的不恰当性，造成对基准桩位移的监测往往难以进行。
发明内容
本发明的目的在于控制与消除单桩竖向抗拔静载试验中支墩、反力桩周围土体附加应力与变形对测试结果的影响，而提供一种单桩竖向抗拔静载试验的改进测试方法，从而提高测量结果的准确性。
为达上述目的，本发明提供的单桩竖向抗拔静载试验的改进测试方法，包括以下具体测试措施(1)确定基准点的选取原则选取反力荷载、试验桩荷载对地基变形影响小于1mm的地基变形点作为基准点；(2)确定反力荷载对试验桩抗拔承载能力影响量的控制原则反力荷载对试验桩抗拔承载能力的影响量小于5％最大加载量；(3)确定位移测量仪表的技术参数位移测量仪表的最小分度值不大于抗拔试验桩临界位移100mm的1.0％即1mm，示值误差不大于±1.0％FS；(4)确定反力支墩与试验桩之间的距离根据试验设备条件、地基支墩尺寸、支墩地基荷载水平确定地基支墩与试验桩的距离，地基支墩与试验桩的净距离选取为1b-5b且大于等于2m，其中b为反力支墩宽度，此条件下获得的承载力需乘以承载力折减系数；(5)确定支墩地基荷载水平①支墩地基荷载水平，试验桩反力施加于支墩地基的压应力小于等于支墩地基承载力特征值的1.5倍；②采取的技术措施为增加支墩地基承载力或增加支墩承载面积；(6)确定反力桩与试验桩之间的中心距离①反力桩与试验桩的中心距离大于等于6d且大于2m，d为反力桩的直径或边宽；②选取反力桩与试验桩的中心距离为3d-5d且大于2m，此条件下获得的承载力需乘以承载力折减系数；(7)确定基准桩与支墩、反力桩、试验桩之间的距离①基准桩与支墩边的距离大于等于1.5b且大于3m，反力施加于支墩地基的压应力满足小于等于支墩地基承载力特征值的1.5倍；②基准桩与抗压桩的中心距离大于等于4d且大于2m，在d大于等于1.5m的条件下取大于等于6m；③基准桩与抗拔桩的中心距离大于等于6d且大于2m，在d大于等于1.0m的条件下取大于等于6m；④在抗压桩桩径大于1.5m、抗拔桩桩径大于1.0m，且基准桩与抗压桩、抗拔桩的中心距离取6m的条件下，根据实际情况确定是否采取对基准桩位移的监测措施；(8)确定基准桩的监测措施①当基准点的位移超过1mm的条件下，采用第二级位移测量系统对基准桩的位移进行监测；②第一级位移测量系统测量试验桩相对于基准桩的上拔位移，第二级位移测量系统测量基准桩相对于不动点的位移；③第二级位移测量系统采用与第一级同样的基准梁系统、位移测试仪表进行测量，或采用分辨率优于1mm的位移测量仪器进行测量；(9)确定承载力折减系数①对地基支墩横梁反力装置，在支墩与试验桩的净距离为1b-5b的条件下，承载力折减系数取0.90；②对反力桩横梁反力装置，在反力桩与试验桩的中心距离为6d、5d、4d、3d的条件下，承载力折减系数分别取1、0.95、0.90、0.85。
本发明还提出，对工程桩的验收检测，最大试验荷载换算系数取承载力折减系数的倒数，其最大试验荷载取设计要求的极限荷载与最大试验荷载换算系数的乘积，在承载力折减系数取1.0、0.95、0.90、0.85的条件下，最大试验荷载换算系数分别取1/1.0、1/0.95、1/0.90、1/0.85。
另外本发明也提出，单桩静载试验是在现场进行的，需确定位移测量误差的控制标准位移测量误差小于5％的所测总位移。
本发明提供的单桩竖向抗拔静载试验的改进测试方法，是建立在单桩竖向静载试验桩土受力性状分析、反力荷载对试验桩抗拔承载力影响量分析、反力荷载与试验桩荷载对基准桩影响量分析的基础上，以下对本发明作进一步的描述一、试验依据抗压桩、抗拔桩、支墩周围土体变形的试验结果，为合理控制与消除反力支座周围土体变形对试验结果的影响，开展了17个支墩周围土体的变形试验、16个抗压桩周围土体的变形试验、7个抗拔桩周围土体的变形试验。
(1)支墩周围土体变形试验支墩周围土体变形试验进行了支墩宽度为0.7m、1m、2m的三种原型试验共17个，得到的支墩周围土体变形与支墩距离的关系为支墩地基荷载小于地基极限承载力时，支墩周围土体变形量距离支墩边1b且大于2m处地基变形在2mm以内，b为支墩宽度；距离支墩边1.5b且大于3m处地基变形在1mm以内；支墩地基荷载大于地基极限承载力时，支墩周围地基变形量较大，可能沉降也可能隆起。
(2)抗压桩周围土体变形试验抗压桩周围土体变形试验进行了桩径为400mm、500mm、1000mm、1200mm的四种原型试验共16个，得到的桩周土体变形区域、桩周围土体变形与桩中心距离的关系为挤土式预制抗压桩地表土体、深部土体的变形影响区域为4d-7d，d为桩径，距离桩中心大于4d后桩周土体的变形量小于1mm。
灌注桩地表土体的变形影响区域大于等于4d，距离桩中心大于4d后桩周土体的变形量小于1mm。
(3)抗拔桩周围土体的变形试验抗拔桩周围土体变形试验进行了桩径为400mm、500mm的两种原型试验共7个，得到的桩周土体变形区域、桩周围土体变形与桩中心距离的关系为抗拔桩地表土体的变形影响区域为2d-6d，大于6d后桩周土体的变形量小于1mm。
二、理论依据(1)根据滑移线理论的分析和土体摩察角参考值计算支墩周围地基的变形破坏区域为2b-9b，b为支墩宽度。
(2)支墩荷载对试验桩抗拔承载力的影响支墩荷载对试验桩抗拔承载力的影响，可分为支墩地基附加应力、支墩周围土体变形、支墩周围土体的压密作用对试验桩抗拔承载力的影响。根据支墩地基附加应力建立其对试桩承载力影响的计算表达式，以分析支墩地基附加应力对试桩承载力的影响，根据支墩地基周围土层的变形实测结果分析支墩地基变形与压密作用对试桩承载力的影响，在此基础上，确定反力支墩与试验桩之间的距离。具体分析结果为当支墩地基荷载在地基极限承载力以下，且支墩边离桩边的距离大于1b且大于2m时，支墩地基荷载对桩承载力的影响范围大致为10％～15％。
(3)反力桩荷载对试验桩抗拔承载力的影响反力桩荷载对试验桩抗拔承载力的影响采用弹性理论分析反力桩周围土体应力对试桩抗拔承载力的影响，并结合群桩效应中的桩间距对基桩承载力影响的现有研究成果，建立反力桩荷载对试验桩抗拔承载力影响的半理论半经验的关系。
①反力桩周围土体应力对试验桩桩抗拔承载力的影响反力桩对试验桩周围土体产生的附加切向应力，根据剪切位移解可简单的表示成Δτ＝τ0r0/r。Δτ反力桩对试验桩周围土体产生的附加切向应力，τ0试验桩桩土界面土体的切向应力，r0试验桩的半径，r反力桩中心与试验桩边的距离。
当试验桩与反力桩的中心距为6d时，r＝11r0，对试验桩抗拔承载力的影响量为9％；当试验桩与反力桩的中心距为5d时，r＝9r0，对试验桩抗拔承载力的影响量为11％；
当试验桩与反力桩的中心距为4d时，r＝7r0，对试验桩抗拔承载力的影响量为14％；当试验桩与反力桩的中心距为3d时，r＝5r0，对试验桩抗拔承载力的影响量为20％。
②根据群桩效应分析桩间距对基桩承载力的影响群桩中的桩-桩相互作用，其桩是同向受力，可能导致增强效应或削弱效应；而反力桩荷载对试验桩抗拔承载力的影响，反力桩与试验桩的受力方向相反，反力桩对其试验桩周围土体产生的附加应力、变形可部分抵消试验桩桩周土的应力、变形，这种作用可认为对试验桩抗拔承载力起有利作用，即可提高试验桩桩周土的承载力。这种有利作用可参照群桩效应进行确定，即反力桩荷载对试验桩抗拔承载力的提高幅度如下反力桩与试验桩的中心距离为6d时，小于等于5％反力桩总荷载；反力桩与试验桩的中心距离为5d时，小于等于10％反力桩总荷载；反力桩与试验桩的中心距离为4d时，小于等于15％反力桩总荷载；反力桩与试验桩的中心距离为3d时，小于等于20％反力桩总荷载。
③反力桩荷载对试验桩承载力影响的综合分析根据①、②反力桩荷载对试验桩抗拔承载力影响的分析结果，可综合归纳成表1。
表1 反力桩荷载对试验桩抗拔承载力的影响量建议值
改进测试措施的详细描述(1)确定基准点的选取原则选取反力荷载、试验桩荷载对地基变形影响小于1mm的地基变形点作为基准点，其依据如下根据支墩、桩周围土体变形的实测结果知，支墩地基变形的影响范围为2b-9b，桩周土体的变形影响范围在2d-7d以上，要选择不动点作为基准点，既不现实也不经济，选取小于1mm的地基变形点作为基准点，可满足单桩竖向静载试验的要求。
(2)确定反力荷载对试验桩抗拔承载能力影响量的控制原则反力荷载对试验桩抗拔承载能力的影响量小于5％最大加载量，其依据如下反力荷载对单桩竖向抗拔承载力存在不同程度的影响，尤其大吨位桩基静载试验反力荷载对试验桩抗拔承载力存在相当程度的影响，要完全消除反力荷载对试验桩承载力的影响，既不现实，也将过大的增加测试成本；此外，按分级确定单桩承载力，如分十级加载，则分析评定误差接近10％；因此，建议反力荷载对试验桩抗拔承载能力影响量的控制原则如下反力荷载对试验桩抗拔承载能力的影响量应小于5％的最大加载量。
(3)确定位移测量仪表的技术参数位移测量仪表的最小分度值不大于抗拔试验桩临界位移100mm的1.0％即1mm，示值误差不大于±1.0％FS，其依据如下位移测量是在现场进行的，位移测量误差的控制标准可取为位移测量误差小于5％的所测总位移。为使测量仪器的准确度满足要求，一般应使测量仪器的允许误差为被测对象允许误差的1/3~1/10。同时由位移控制桩的承载力时，抗拔桩的临界位移为100mm，因此建议位移测量仪表采用如下的计量性能要求准确度不应低于1.0级，最小分度值不宜大于抗拔试验桩临界位移100mm的1.0％即1mm，示值误差应为±1.0％FS。
(4)确定反力支墩与试验桩之间的距离根据试验设备条件、地基支墩尺寸、支墩地基荷载水平确定地基支墩与试验桩的距离，地基支墩与试验桩的净距离可选取为1b-5b且大于等于2m，b为支墩宽度，此条件下获得的承载力需乘以承载力折减系数；其依据如下根据支墩地基荷载对试验桩抗拔承载力影响的理论分析结果和确定反力荷载对试验桩抗拔承载能力影响量的控制原则反力荷载对试验桩抗拔承载能力的影响量小于5％最大加载量，可将地基支墩横梁反力装置支墩与试验桩之间的距离确定为反力施加于支墩地基的压应力满足小于等于支墩地基承载力特征值的1.5倍，支墩边与抗拔试验桩的中心距离为1b-5b，支墩地基荷载对抗拔试验桩承载力的影响大致为10-15％。在此条件下获得的承载力需乘以承载力折减系数。
(5)确定支墩地基荷载水平①支墩地基荷载水平，试桩反力施加于支墩地基的压应力小于等于支座地基承载力特征值的1.5倍；②技术措施增加支墩地基承载力或增加支墩承载面积。其依据如下支墩地基荷载大于地基极限承载力时，支墩地基荷载对试验桩抗拔承载力有较大的影响，为有一定的安全储备，建议试桩反力施加于支墩地基的压应力小于等于支座地基承载力特征值的1.5倍；反力支墩地基在大多数情况下，其地基承载力都不能直接满足反力荷载要求，尤其是软弱地基，为此须对支墩地基进行地基处理，以增加支墩地基承载力，或扩大支墩地基的承载面积。
(6)确定反力桩与试验桩之间的中心距离①反力桩与试验桩的中心距离大于等于6d且大于2m，d为锚桩的直径或边宽；②当受试验条件限制，可根据实际情况选取反力桩与试验桩的中心距离为3d-5d且大于2m，但此条件下获得的承载力需乘以承载力折减系数；其依据如下根据反力桩荷载对试验桩抗拔承载力影响的理论分析结果和确定反力荷载对试验桩抗拔承载能力影响量的控制原则反力荷载对试验桩抗拔承载能力的影响量小于5％最大加载量，可将反力桩与试验桩的中心距离确定为大于等于6d且大于2m。鉴于现行国内规范JGJ106-2003、JTJ041-2000对反力桩与试验桩的中心距离规定为3-4d的现状，以及测量装置中的钢梁、基准梁受运输条件、现场安装等条件的限制，以及工程桩间距的限制等，反力桩与试验桩的中心距离也可取为5d、4d、3d且大于2m；反力桩荷载对试验桩竖向抗拔承载力的提高幅度分别为小于等于5％、10％、15％、20％的最大试验荷载，在此条件下获得的承载力需乘以承载力折减系数。
(7)确定基准桩与支墩、反力桩、试验桩之间的距离①基准桩与支墩边的距离大于等于1.5b且大于3m，反力施加于支墩地基的压应力满足小于等于支墩地基承载力特征值的1.5倍；②基准桩与抗压桩的中心距离大于等于4d且大于2m，当d大于等于1.5m时可取大于等于6m；③基准桩与抗拔桩的中心距离大于等于6d且大于2m，当d大于等于1.0m时可取大于等于6m；④当抗压桩桩径大于1.5m、抗拔桩桩径大于1.0m，且基准桩与抗压桩、抗拔桩的中心距离取6m时，应根据实际情况确定是否采取对基准桩位移的监测措施；其依据如下根据支墩、桩周土体变形量的实测结果，建立的反力桩荷载、抗拔试验桩荷载、反力支墩荷载对基准桩位移影响定量关系①支墩地基变形对基准桩变形的影响，支墩地基荷载小于支墩地基极限承载力时，距离支墩边1.5b且大于3m处基准桩变形在1mm以内。
②基准桩离抗压桩的中心距离大于等于4d时，抗压试验桩对基桩变形的影响小于1mm。
③基准桩离抗拔试验桩的中心距离大于等于6d时，抗拔试验桩对基桩变形的影响小于1mm。
根据①-③的试验结果和基准点的选取原则，可确定基准桩与支墩、反力桩、试验桩之间的距离。考虑到型钢一般为12m长，以及运输条件的限制，基准梁不宜长于12m，当抗压桩桩径大于1.5m、抗拔桩桩径大于1.0m，且基准桩与抗压桩、抗拔桩的中心距离取6m时，应根据实际情况确定是否采取对基准桩位移的监测措施。
(8)确定基准桩的监测措施①当基准点的变形超过1mm的条件下，采用第二级位移测量系统对基准桩的位移进行监测；②第一级位移测量系统测量试验桩相对于基准桩的上拔位移，第二级位移测量系统测量基准桩相对于不动点的位移；③第二级位移测量系统既可采用与第一级同样的基准梁系统、位移测试仪表进行测量，也可采用分辨率优于1mm的位移测量仪器进行测量；其依据如下鉴于测量装置中的钢梁、基准梁受运输条件、现场安装等条件的限制，基准点往往难以避开支墩和试验桩扰动区，当反力荷载、试验桩荷载对基准桩变形影响超过1mm的条件下，建议采用监测基准系统变形的方法来确保试验桩位移测试结果的准确性。具体监测原则如下位移测量可采用两级测量系统，第一级位移测量系统测量试验桩相对于基准桩的上拔位移，第二级位移测量系统测量基准桩相对于不动点的位移。第二级位移测量系统既可采用与第一级同样的基准梁系统、位移测量仪表进行测量，也可采用仪表精度为1mm、分辨力优于1mm的测量仪表进行测量。
(9)确定承载力折减系数①对地基支墩横梁反力装置，当支墩与试验桩的净距离为1b-5b时，支墩地基荷载对试验桩抗拔承载力的影响大致为10-15％，承载力折减系数取0.90；②对反力桩横梁反力装置，当反力桩与试验桩的中心距离为6d、5d、4d、3d时，反力支座荷载对试验桩抗拔承载力影响量为5％、10％、15％、20％的最大加载量，则承载力折减系数分别取1、0.95、0.90、0.85；其依据如下鉴于现行国内规范JGJ106-2003对反力桩与试验桩的中心距离规定为3-4d的现状，以及测量装置中的钢梁、基准梁受运输条件、现场安装等条件的限制，以及工程桩间距的限制等，导致反力荷载对试验桩抗拔承载力影响量超过5％最大加载量的控制原则。为兼顾现行国内规范现状、运输条件和现场试验条件的限制，提出如下的偏离放行测试措施，以确保测试结果的准确性和测试成本的经济性。
承载力折减系数当反力荷载对试验桩抗拔承载力影响量大于5％的最大加载量时，将在此条件下获得的试验桩抗拔承载力乘以一个小于等于1的承载力折减系数，从而得到试验桩的真实承载力，以消除反力荷载对试验桩抗拔承载力的影响。
具体做法是反力荷载对试验桩抗拔承载力影响量为5％、10％、15％、20％的最大加载量时，则承载力折减系数分别取1、0.95、0.90、0.85，以保证反力支座荷载对试验桩承载力影响量小于5％最大加载量的控制原则。
(10)确定最大试验荷载换算系数对工程桩的验收检测，最大试验荷载换算系数取承载力折减系数的倒数，其最大试验荷载取设计要求的极限荷载与最大试验荷载换算系数的乘积，当承载力折减系数取1.0、0.95、0.90、0.85时，最大试验荷载换算系数分别取1/1.0、1/0.95、1/0.90、1/0.85；其依据同(9)。
与现有技术比较，本发明具有以下优点(1)反力荷载对试验桩抗拔承载能力影响量控制在5％最大试验荷载以内。
(2)提出的位移测量仪表计量性能要求，改进的基准点的选取原则、基准桩的监测方法，使现场单桩竖向抗拔静载试验的位移测量方法更具有可操作性和合理性。
(3)提出的承载力折减系数的概念，反力荷载对试验桩抗拔承载力影响量应小于5％的控制原则，兼顾了现行国内规范的现状、运输条件和现场试验条件的限制，使大吨位单桩竖向抗拔静载试验更具有可操作性，改变了部分静载试验难以合理消除反力荷载对试验桩抗拔承载力影响的现状。
(4)可解决国内规范关于试验桩、反力桩、反力支墩、基准桩之间距离沿用60-70年代小桩径的不合理规定，在特定试验条件下与ASTMD3689接轨，当试验桩与反力支墩、反力桩之间的距离不满足标准试验条件时，采用承载力折减的解决方法，具有更强的工程实用性。
(5)提高了单桩竖向抗拔静载试验测试测结果的准确性，降低了测试成本。
图1为本发明所述19号桩支墩地基横梁反力装置平面布置示意2为本发明所述23号桩反力桩横梁反力装置平面布置示意3为本发明所述460号工程桩反力桩横梁反力装置平面布置示意4为本发明所述422号工程桩反力桩横梁反力装置平面布置示意图具体实施方式
下面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，有必要在此指出的是以下具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。
实施例11 工程概况广东省佛山市顺德区文化广场桩基工程，基础拟采用桩径为φ500的预应力管桩，设计桩长为20～50米，单桩抗拔承载力特征值为470kN，为指导设计和施工，须开展基桩竖向抗压承载力静载试验。
工程地质情况由素填土、淤泥质粘土、粉质粘土、粉砂、强风化花岗片麻岩等组成。
本实施例以试验桩号19的试验桩为例，桩径Φ500，桩长22m，破坏性试验。
2 测试方案预估单桩抗拔极限荷载为1500kN，采用支墩地基横梁反力装置，如图1所示。
(1)主梁采用450×600×11000的钢梁，单根梁承载力2500kN。支墩采用长3m、宽2m的两个支墩，支墩边到试验桩中心的距离取3.5m。
(2)支墩地基荷载水平支墩地基经碎石换填处理后，支墩地基承载力特征值为100kPa，预估单桩抗拔极限荷载为1500kN，则支墩反力施加于支墩地基的压应力为1500/6/2＝125kPa，小于支墩地基承载力特征值的1.5倍，即100×1.5＝150kPa。
(3)确定支墩边到试验桩的距离支墩边到试验桩中心的距离取3.5m，则支墩到试验桩的净距离为3.25m，即支墩到试验桩的净距离为1.625b，b为支墩宽度。须对承载力进行折减。
(4)一级基准系统的安装基准梁采用8m的工字钢，两根，基准梁之间的距离取1.0m，基准桩平行于基准梁长度方向的间距取8m，垂直于基准梁方向的间距取1.0m。基准桩与试验桩中心的距离为4m，满足大于等于6d且大于2m的要求，d为试验桩桩径，本实施例桩径为500mm。基准桩与反力支墩边的距离为3.9m，满足大于等于1.5b且大于3m的要求，b支墩宽度2m。
(5)承载力折减系数的确定本例承载力折减系数取0.90。
(6)加卸荷程序采用分级慢速维持荷载法。
3测试结果(1)单桩荷载位移测试结果单桩荷载位移测试结果如表2所示。
表2 19号桩荷载位移测试结果
测试结果19号桩极限承载力实测结果为1200kN。消除支墩地基荷载对试验桩承载力的影响后，19号桩的实际极限承载力为1200kN×0.90＝1080kN。
实施例21 工程概况广东省佛山市顺德区文化广场桩基工程，基础拟采用桩径为φ500的预应力管桩，设计桩长为20～50米，单桩抗拔承载力特征值为470kN，为指导设计和施工，须开展基桩竖向抗压承载力静载试验。
工程地质情况由素填土、淤泥质粘土、粉质粘土、粉砂、强风化花岗片麻岩等组成。
本实施例以试验桩号23的试验桩为例，桩径Φ500，桩长22m，破坏性试验。
2 测试方案预估单桩抗拔极限荷载为1500kN，采用反力桩横梁反力装置，如图2所示。
(1)主梁采用450×600×11000的钢梁，单根梁承载力2500kN。反力桩采用Φ500的预应力管桩，桩长20m，反力桩到试验桩的中心距离取4m。
(2)确定反力桩到试验桩的中心距离反力桩到试验桩的中心距离取4m。满足反力桩到试验桩的中心距离大于等于6d且大于2m的要求。
(3)基准系统的安装基准梁采用8m的工字钢，两根，基准梁之间的距离取1.0m，基准桩平行于基准梁长度方向的间距取8m，垂直于基准梁方向的间距取1.0m。基准桩与试验桩中心的距离为4m，满足大于等于6d且大于2m的要求，d为试验桩桩径，本实施例桩径为500mm。基准桩与反力桩的中心距离为5.31m，满足大于等于4d且大于2m的要求。
(4)承载力折减系数的确定本例承载力折减系数取1.0。
(5)加卸荷程序采用分级慢速维持荷载法。
3 测试结果(1)单桩荷载位移测试结果单桩荷载位移测试结果如表3所示。
表3 23号桩荷载位移测试结果
测试结果23号桩极限承载力为1080kN。
实施例31 工程概况广东省佛山市顺德区文化广场桩基工程，基础拟采用桩径为φ500的预应力管桩，设计桩长为20～50米，单桩抗拔承载力特征值为470kN，须开展基桩竖向抗压承载力静载试验，为桩基工程验收提供依据。
工程地质情况由素填土、淤泥质粘土、粉质粘土、粉砂、强风化花岗片麻岩等组成。
本实施例以试验桩号460号的试验桩为例，桩径Φ500，桩长19.0m，工程验收试验。
2 测试方案设计要求单桩抗拔极限荷载为940kN，采用反力桩横梁反力装置，如图3所示。
(1)主梁采用450×600×11000的钢梁，单根梁承载力2500kN。反力桩采用两根Φ500的预应力管桩，为现有工程桩，反力桩到试验桩的中心距离为4d即2m。
(2)确定反力桩到试验桩的中心距离反力桩到试验桩的中心距离为2m。不满足反力桩到试验桩的中心距离大于等于6d且大于2m的要求。须对承载力进行折减。
(3)基准系统的安装基准梁采用8m的工字钢，两根，基准梁之间的距离取1.0m，基准桩平行于基准梁长度方向的间距取8m，垂直于基准梁方向的间距取1.0m。
基准桩与试验桩中心的距离为4m，满足大于等于6d且大于2m的要求，d为试验桩桩径，本实施例桩径为500mm。基准桩与反力桩的中心距离为4.27m，满足大于等于4d且大于2m的要求。
(4)承载力折减系数与最大试验荷载的确定本例反力桩余试验桩的中心距离为4d，承载力折减系数取0.90。最大试验荷载换算系数取1/0.90，则最大试验荷载取940×1/0.90＝1050kN。
(5)加卸荷程序采用分级慢速维持荷载法。
3 测试结果(1)单桩荷载位移测试结果单桩荷载位移测试结果如表4所示。
表4 460号工程桩荷载位移测试结果
测试结果460号工程桩极限承载力实测为大于等于1050kN。消除反力桩荷载对试验桩承载力的影响后，460号工程桩的实际极限承载力为大于等于1050kN×0.90＝945kN。满足工程桩承载力特整值为470kN的验收要求。
实施例41 工程概况广东省广州市芳村区某发展项目桩基工程，基础采用桩径为φ1000-1600的冲孔灌注桩，设计桩长为10～20米，单桩抗拔承载力特征值φ1000为1600kN，单桩抗拔承载力特征值φ1200为2000kN，单桩抗拔承载力特征值φ1600为3300kN，须开展基桩竖向抗拔承载力静载试验，为桩基工程验收提供依据。工程地质概况主要由粉质粘性土、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩和微风化泥质粉砂岩等组成。
本实施例以φ1600的冲孔灌注桩，单桩承载力设计值为3300kN的单桩抗拔静载试验为例。试验桩号为422号工程桩，桩长15.4m。
2 测试方案要求单桩抗拔承载力极限荷载为6600kN，采用反力桩横梁反力装置，如图4所示。
(1)主梁采用500×1500×11000的钢梁，单根梁承载力5000kN。反力桩采用Φ1600的冲孔灌注桩，反力桩到试验桩的中心距离为6.4m。
(2)确定反力桩到试验桩的中心距离反力桩到试验桩的中心距离为4d即6.4m。不满足反力桩到试验桩的中心距离大于等于6d且大于2m的要求。须对抗拔承载力进行折减。
(3)基准系统的安装基准梁采用12m的工字钢，两根，基准梁之间的距离取2.0m，基准桩平行于基准梁长度方向的间距取12m，垂直于基准梁方向的间距取2.0m。基准桩与试验桩中心的距离为6m，不满足大于等于6d且大于2m的要求，d为试验桩桩径，本实施例桩径为1600mm。基准桩与反力桩的中心距离为8.07m，满足大于等于4d且大于2m的要求。须对基准桩进行变形监测。
(4)基准桩位移的监测可选用分辨力优于1mm的位移测量仪表对基准桩位移进行监测，本方案采用两套方案对基准桩位移进行监测。方案1采用二级基准梁系统和百分表进行检测，二级基准梁长8米，采用悬挑4m的方式进行安装，二级基准梁的基准桩离试验桩的中心距离为10.0m，满足大于等于6d且大于2m的要求。方案2采用张紧的钢丝和钢直尺进行监测，钢直尺的分辨力为1mm，估读至0.5mm，钢丝的间距为20m，其基准点到反力桩的距离为7.0m，满足大于等于4d且大于2m的要求，其基准点到试验桩的距离为11.66m，满足大于等于6d且大于2m的要求。
(5)承载力折减系数和最大试验荷载的确定反力桩到试验桩的中心距离为4d，本例承载力折减系数取0.90。最大试验荷载换算系数取1/0.90，则最大试验荷载取6600×1/0.90＝7333kN。
(6)加卸荷程序采用分级慢速维持荷载法。
3 测试结果(1)单桩荷载位移测试结果单桩荷载位移测试结果如表5所示。
表5 23号桩荷载位移测试结果
(2)基准桩位移监测结果基准桩位移监测结果二级基准梁系统监测结果如表6所示，基准梁中点位移取基准桩位移的平均值。张紧的钢丝和钢直尺监测结果基准桩位移为零。
表6 5-70号桩基准桩位移监测结果
测试结果422号工程桩极限承载力实测为大于等于7333kN。消除反力桩荷载对试验桩承载力的影响后，422号工程桩的实际极限承载力为大于等于7333kN×0.90＝6600kN。满足工程桩承载力特整值为3300kN的验收要求。
权利要求
1.一种单桩竖向抗拔静载试验的改进测试方法，其特征是包括以下具体测试措施(1)确定基准点的选取原则选取反力荷载、试验桩荷载对地基变形影响小于1mm的地基变形点作为基准点；(2)确定反力荷载对试验桩抗拔承载能力影响量的控制原则反力荷载对试验桩抗拔承载能力的影响量小于5％最大加载量；(3)确定位移测量仪表的技术参数位移测量仪表的最小分度值不大于抗拔试验桩临界位移100mm的1.0％即1mm，示值误差不大于±1.0％FS；(4)确定反力支墩与试验桩之间的距离根据试验设备条件、地基支墩尺寸、支墩地基荷载水平确定地基支墩与试验桩的距离，地基支墩与试验桩的净距离选取为1b-5b且大于等于2m，其中b为反力支墩宽度，此条件下获得的承载力需乘以承载力折减系数；(5)确定支墩地基荷载水平①支墩地基荷载水平，试验桩反力施加于支墩地基的压应力小于等于支墩地基承载力特征值的1.5倍；②采取的技术措施为增加支墩地基承载力或增加支墩承载面积；(6)确定反力桩与试验桩之间的中心距离①反力桩与试验桩的中心距离大于等于6d且大于2m，d为反力桩的直径或边宽；②选取反力桩与试验桩的中心距离为3d-5d且大于2m，此条件下获得的承载力需乘以承载力折减系数；(7)确定基准桩与支墩、反力桩、试验桩之间的距离①基准桩与支墩边的距离大于等于1.5b且大于3m，反力施加于支墩地基的压应力满足小于等于支墩地基承载力特征值的1.5倍；②基准桩与抗压桩的中心距离大于等于4d且大于2m，在d大于等于1.5m的条件下取大于等于6m；③基准桩与抗拔桩的中心距离大于等于6d且大于2m，在d大于等于1.0m的条件下取大于等于6m；④在抗压桩桩径大于1.5m、抗拔桩桩径大于1.0m，且基准桩与抗压桩、抗拔桩的中心距离取6m的条件下，根据实际情况确定是否采取对基准桩位移的监测措施；(8)确定基准桩的监测措施①当基准点的位移超过1mm的条件下，采用第二级位移测量系统对基准桩的位移进行监测；②第一级位移测量系统测量试验桩相对于基准桩的上拔位移，第二级位移测量系统测量基准桩相对于不动点的位移；③第二级位移测量系统采用与第一级同样的基准梁系统、位移测试仪表进行测量，或采用分辨率优于1mm的位移测量仪器进行测量；(9)确定承载力折减系数①对地基支墩横梁反力装置，在支墩与试验桩的净距离为1b-5b的条件下，承载力折减系数取0.90；②对反力桩横梁反力装置，在反力桩与试验桩的中心距离为6d、5d、4d、3d的条件下，承载力折减系数分别取1、0.95、0.90、0.85。
2.根据权利要求1所述的单桩竖向抗拔静载试验的改进测试方法，其特征是确定最大试验荷载换算系数对工程桩的验收检测，最大试验荷载换算系数取承载力折减系数的倒数，其最大试验荷载取设计要求的极限荷载与最大试验荷载换算系数的乘积，在承载力折减系数取1.0、0.95、0.90、0.85的条件下，最大试验荷载换算系数分别取1/1.0、1/0.95、1/0.90、1/0.85。
3.根据权利要求1所述的单桩竖向抗拔静载试验的改进测试方法，其特征是确定位移测量误差的控制标准位移测量误差小于5％的所测总位移。
全文摘要
本发明公开了一种单桩竖向抗拔静载试验的改进测试方法，具体改进措施包括基准点的选取原则、反力荷载对试验桩抗拔承载力影响量的控制原则、位移测量仪表的技术参数要求；确定加载反力装置支墩、反力桩、与试验桩之间距离的措施；确定基准桩与支墩、反力桩、试验桩之间距离的措施；基准桩的监测措施，承载力折减系数的确定方法。本发明合理控制与消除了反力荷载对试验桩抗拔承载力的影响，兼顾了现行国内规范的现状、运输条件和现场试验条件的限制，可解决国内规范关于试验桩、反力支座、基准桩之间距离的不恰当规定，在特定试验条件下与ASTMD3689接轨，使单桩竖向抗拔静载试验更具有可操作性和更强的工程实用性，提高了测试测结果的准确性，降低了测试成本。
文档编号E02D33/00GK101046097SQ20071002769
公开日2007年10月3日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者李广平, 徐天平, 吴伟衡, 李超华, 张珊菊, 花蓓, 李浩年, 毛良基 申请人:广东省建筑科学研究院