静载试验讲义1

4.静 载 试 验

4.1 概述

1. 载荷试验是目前获得承载力特征值或标准值的最直观、最可靠的试验方法。载荷试验主要分为单桩载荷试验、复合地基载荷试验及天然地基载荷试验。单桩载荷试验又分为单桩竖向抗压载荷试验、单桩竖向抗拔及单桩水平载荷试验三种，复合地基载荷试验又分为单桩复合地基载荷试验和多桩复合地基载荷试验二种。在工程实践中，以承受竖向荷载为主的桩及复合地基居多。本文仅介绍单桩载荷试验和复合地基载荷试验。

2.单桩载荷试验不仅可以确定桩的承载力，而且通过埋设各种测试元件可以获得荷载传递、桩测阻力、桩端阻力等诸多资料，但由于试验费用、工期、设备等原因，往往只能对部分工程的少量桩进行试验。

3.目前涉及到载荷试验的规范比较多，方法大体相同，某些细节略有差异。本章内容主要以《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003)和《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）为主。

4.2 单桩竖向抗压静载试验

4.2.1试验目的

单桩竖向抗压静载试验主要用于确定单桩竖向抗压极限承载力；判定竖向抗压承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试测定桩侧、桩端阻力、验证高应变法及其它检测方法的单桩竖向抗压承载力检测结果。

a 为设计提供依据

b 为工程验收提供依据 c 验证检测 d 其他目的

4.2.1.1 为设计提供依据

当设计有要求或满足下列条件之一时，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值：

设计等级为甲级、乙级的桩基；

地质条件复杂、桩施工质量可靠性低的桩基； 本地区采用的新桩型或新工艺。

一般做法是：在工程桩正式施工前，在地质条件具有代表性的区域，先施工几根单桩进行静载试验，以确定设计参数的合理性和施工工艺的可行性。需要时，也可在桩身埋设测量桩身应力、应变、位移、桩底反力的传感器或位移杆，测定桩分层侧阻力和端阻力。

《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003） 规定：为设计提供依据的静载试验应加载至破坏，即试验应进行到能判定单桩极限承载力为止。对于以桩身强度控制承载力的端承型桩，可按设计要求的加载量进行试验。

检测数量在同一条件下不应少于3根，且不宜少于总桩数的1%；当工程桩总数在50根以内时，不应少于2根。 4.2.1.2 为工程验收提供依据

目前，绝大多数静载试验是为工程验收提供依据，可按设计要求确定最大加载量，不进行破坏试验，一般要求最大加载量为单桩承载

力特征值的2.0倍以上。在实际工程中，建议最大加载量大于单桩承力特征值的2.0倍，以保证足够的安全储备。 4.2.1.3 验证检测

针对其他检测结果，如钻芯法或声波透射法检测发现桩身质量有问题，或对高应变承载力试验结果有疑问，需要采用静载试验进行验证检测，判定桩的竖向抗压承载力是否满足设计要求。有关验证试验在《建筑基桩检测技术规范》各章节中有比较明确的规定。 4.2.1.4 其他目的

有些静载试验是为了搜集科研资料、编制规范、开拓新的桩型和施工工艺、进行静动对比等而进行的。 4.2.2 试验方法

单桩竖向抗压静载试验方法分为慢速维持荷载法和快速维持荷载法。一般情况下采用慢速维持荷载法，比如为设计提供依据的静载试验、施工后的工程验收等。当有成熟的地区经验时，对施工后的工程验收为了缩短试验周期，有时也可采用快速维持荷载法。快速维持荷载法的每级荷载维持时间至少为1小时，是否延长维持荷载时间应根据桩顶沉降收敛情况而定。

在国内外，尚有循环加载法、等变形速率法、终级荷载长时间维持法等试验方法。

4.2.3 单桩极限承载力和破坏模式

单桩极限承载力由二个因素决定：一是基桩本身的材料强度，二是地基土对桩的支承能力。通常情况，第二个因素是决定单桩极限承

载力的主要因素。所以当桩顶下沉量达到人们规定的条件（如破坏状态前）或某一数值时，认为桩侧阻和端阻已充分发挥，这时的外荷载称为单桩极限承载力。

单桩静载试验Q-S曲线宏观反映了桩的受力状态、破坏模式，下面介绍工程实践中常见的几种Q-S曲线，见图4.2-1所示。

图4.2-1 单桩静荷载试验的Q～S曲线

1．当桩尖支承在基岩上，而桩周土较差，侧阻占的比例较小，桩在竖向荷载作用下，可能引起纵向弯曲，破坏为桩本身强度破坏。当出现桩身破坏时，Q-S曲线有明显的拐点，如图4.2-1(1)所示。

2．桩穿过较软弱土层，桩尖进入较硬土层，如密实砂层的小直径桩（d<800mm），当竖向荷载达某一值时，桩产生整体剪切破坏，Q-S

曲线属陡降型，第二拐点明显，极限承载力明确，如 图4.2-1(2)所示。桩周和桩尖土属同一类的一般强度土层，Q-S曲线属陡降型，极限承载力明确，根据桩端土层具体情况，其Q-S曲线可能为图4.2-1 (1)或4.2-1(2)的形式。

3．桩尖持力层为坚硬土层，如密实砂层、砂卵石层等的大直径桩（d>800mm），或有较好持力层，其桩端阻力占总承载力比例较大，这种桩做静载荷试桩时，每级荷载沉降都能稳定，Q-S曲线属缓变型，第二拐点不明显。见图4.2-1 (3)(4)，一般按桩顶沉降量确定极限承载力。

4．桩底有较厚沉渣或虚土，桩端阻力很小，Q-S曲线属陡降型，极限承载力明确。当沉渣或虚土较少，竖向荷载到达一定值时，桩尖土被压密，承载力提高，Q-S曲线成台阶型，如图4.2-1(5)，这种类型桩，一般按沉降量控制承载力。 4.2.4 加载装置

加载反力装置一般分为锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置四种，可根据现场条件选择。

加载反力装置主要由主梁、次梁、锚梁、千斤顶、油泵加载装置，压力表、压力传感器或荷重传感器等荷重测量装置，基准装置、百分表或位移传感器等位移测量装置组成。

试验加载装置一般使用一台或多台油压千斤顶并联同步加载，采用两台以上千斤顶加载时，要求千斤顶型号、规格相同，且合力中心与桩轴线重合。

不论采用哪种加载反力装置，均应符合下列规定：

加载反力装置一般分为锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置四种，可根据现场条件选择。

加载反力装置主要由主梁、次梁、锚梁、千斤顶、油泵加载装置，压力表、压力传感器或荷重传感器等荷重测量装置，基准装置、百分表或位移传感器等位移测量装置组成。

试验加载装置一般使用一台或多台油压千斤顶并联同步加载，采用两台以上千斤顶加载时，要求千斤顶型号、规格相同，且合力中心与桩轴线重合。

不论采用哪种加载反力装置，均应符合下列规定： 1、加载装置能提供的反力不得小于最大加载量的1.2倍； 2、应对加载反力装置的全部构件进行强度和变形验算； 3、应对锚桩抗拔力（地基土、抗拔钢筋、桩的接头）进行验算；采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不应少于4根，并应监测锚桩上拔量；

4、压重宜在检测前一次加足，并均匀稳固地放置于平台上； 5、压重施加于地基的压应力不宜大于地基承载力特征值的1.5倍，有条件时宜利用工程桩作为堆载支点。 4.2.4.1 锚桩横梁反力装置

锚桩横梁反力装置（见图4.2-2）俗称锚桩法，是大直径灌注桩静载试验最常用的加载反力系统，由锚桩、主梁、次梁、拉杆、锚笼（或挂板）等组成。当要求加载值较大时，有时需要6根甚至更多的锚桩。具体锚桩数量要通过验算各锚桩的抗拔力来确定。

锚桩采用方式可根据现场布桩情况而定，为了节省费用，尽量采用工程桩作为锚桩，图4.2-3提供了几种锚桩布置示意图。

图4.2-4为天津某工地的静载装置，试验桩及锚桩均为工程桩，桩径1.5米，桩长60米，单桩承载力特征值设计为6000kN。采用4根工程桩作为锚桩，试验最大荷载为12000kN。

锚担 钢筋 钢垫板 钢筋位移传感器 静载荷仪 钢垫板 导 线 静载荷仪 锚 桩 基准梁 承压板 锚 桩 泵控制器

油压传感器 图4.2-2 锚桩横梁反力装置及仪器测试示意图

高压油泵

图4.2-4工程实例

4.2.4.2 压重平台反力装置

压重平台反力装置，俗称堆载法，由重物、工字钢（次梁）等构成，见图4.2-5。常用的堆重重物为沙包、钢筋混凝土构件、砖和钢（铁）块，少数用水箱等。压重试验开始前一次加上，并均匀稳固的放置于平台之上。

《建筑基桩检测技术规范》要求压重施加于地基土的压应力不宜大于地基土承载力特征值的1.25倍，若压重平台支墩施加于地基土的压应力大于地基土承载力，将会造成地基土破坏或明显下沉，导致堆载平台倾斜甚至坍塌，发生危险（当压重在试验前一次加足可能会造成支墩下地基土破坏时，少部分压重可在试验过程中加上。这样做存在安全隐患，如果在较高荷载下桩身脆性破坏，全部压重作用于支墩下的地基土，使地基土破坏，极有可能造成整个压重平台坍塌）。

配重 副梁 百分表（位移传感器）

载荷板 基准梁

图4.2-5 压重平台反力装置示意图

4.2.4.3 锚桩压重联合反力装置

当试桩的最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可在主梁和次梁上堆重或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶加载反力，以满足试验荷载要求。采用锚桩压重联合反力装置应注意两个问题：一是当各锚桩的抗拔力不一样时，重物应相对集中在抗拔力较小的锚桩附近；二是重物和锚桩反力的同步性问题，拉杆应予留足够的空隙，保证试验前期锚桩暂不受力，先用重物作为试验荷载，试验后期联合反力装置共同起作用。 4.2.4.4 地锚反力装置

除上述三种主要反力装置外，还有其他形式，例如地锚反力装置，如图4.2-6所示，适用于较小桩的静载试验，一般试验最大荷载不宜超过300kN。采用地锚反力装置应注意基准桩、地锚锚杆、试验桩之间的间距应符合规范的规定；对岩面浅的嵌岩桩，可利用岩锚提供反力。

图4.2-6 伞形地锚装置示意图

4.2.5 荷载测量装置

荷载测量可用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定，或采用并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。传感器的测量误差不应大于1%，压力表精度应优于或等于0.4级。试验用压力表、油泵、在最大加载时的压力不应超过规定工作压力的80%。目前市场上用于静载试验的油压表的量程主要有25MPa、40 MPa、60 MPa、100 MPa，应根据千斤顶的配置和最大试验荷载要求，合理选择油压表。最大试验荷载对应的油压不宜小于压力表量程的1/4，避免“大称砣轻物”；同时，为了延长压力表使用寿命，最大试验荷载对应的油压不宜大于压力表量程的2/3。

近几年来，许多单位采用自动化静载试验设备进行试验，采用荷重传感器测量荷重或采用压力传感器测定油压，实现加卸荷与稳压自动化控制，不仅减轻检测人员的工作强度，而且测试数据准确可靠。关于自动化静载试验设备的量值溯源，不仅应对压力传感器进行校准，而且还应对千斤顶进行校准，或者对压力传感器和千斤顶整个测力系统进行校准。 4.2.6 沉降测量装置 4.2.6.1 基准桩

试桩、锚桩或压重平台支墩边和基准桩之间的中心距应符合表4-1的规定。

表4-1 试桩、锚桩（或压重平台支墩边）和基准桩之间的中心距离。

表4-1是国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）的规定要求。国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）要求试桩、锚桩（压重平台支墩边）和基准桩之间的中心距离大于4倍试桩和锚桩的设计直径，且大于2.0m。1985年，国际土力学与基础工程协会（ISSMFE）根据世界各国对有关静载试验的规定，提出了静载试验的建议方法并提出：试桩中心到锚桩（或压重平台支墩边）和到基准桩各自间的距离应分别“不小于2.5m或3D”，小直径桩按3D控制，大直径桩按2.5m控制，这和我国现行规范规定的“大于等于4D且不小于2.0m”相比更容易满足。高层建筑物下的大直径桩试验荷载大，桩间净距小，（规定最小中心距为3D），往往受设备能力

制约，采用锚桩法检测时，三者间的距离有时很难满足“大于等于4D“的要求，加长基准梁又难避免产生显著的气候环境影响。考虑到现场验收试验中的困难，且加载过程中，锚桩上拔对基准桩、试桩的影响一般小于压重平台对它们的影响，因此，《建筑基桩检测技术规范》对部分间距的规定放宽为“不小于3D”，具体见表4-1。

基准桩打入深度不应小于1.0米。

表4-1 试桩、锚桩（或压重平台支墩边）和基准桩之间的中心距离

4.2.6.2 基准梁

宜采用工字梁作基准梁，高跨比不宜小于1/40，尤其是大吨位静载试验，试验影响范围较大，要求采用较长和刚度较大的基准梁，有时由于运输和型钢尺寸的，需要在现场将两根钢梁组合或焊接成一根基准梁，如果组合或焊接质量不好，会影响基准梁的稳定性，必要时可将两根基准梁连接或者焊接成网架结构，以提高其稳定性。另外，基准梁越长，越容易受外界因素的影响，有时这种影响较难采取有效措施来预防。

基准梁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。在满足规范规定的条件下，基准梁不宜过长，并应采取有效遮挡措施，以减少温度变化和刮风下雨、振动及其他外界因素的影响，尤其在昼夜温差较大且白天有阳光照射时更应注意。一般情况下，温度对沉降的影响约为1～2mm。

实际试验中应避免一些违反规范要求的做法，如简单地将基准梁放置在地面上，或不打基准桩而架设在砂袋上；基准桩打的不深不稳；基准梁长度不符合规范要求；基准梁的刚度不够产生较大的挠曲变形；未采取有效措施防止外界因素对基准梁的影响等。 4.2.6.3 百分表和位移传感器

沉降测量宜采用位移传感器或大量程百分表，并应符合下列规定：

1.测量误差不大于0.1%FS，分辨率优于或等于0.01mm（常用的百分表量程有50mm、30mm、10mm,量程越大，周期检定合格率越低，但沉降测量使用的百分表量程过小，可能造成频繁调表，影响测量精度）。

2. 直径或边宽大于500mm的桩，应在其两个方向对称安装4个百分表或位移传感器，直径或边宽小于或等于500mm的桩可对称安置2个百分表或位移传感器。

3. 沉降测定平面宜在桩顶200mm以下位置（最好不小于0.5倍桩径），测点应牢固地固定于桩身。不得在承压板上或千斤顶上设置沉降测点，避免因承压板变形导致沉降观测数据失实。 4.2.7 桩头处理

1.桩帽顶面应水平、平整、桩帽中轴线与原桩身上部的中轴线严格对中，桩帽面积大于或等于原桩身截面积，桩帽截面形状可为圆形或方形。

2.桩帽主筋应全部直通至桩帽混凝土保护层之下，如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋，各主筋应在同一高度上，桩帽主筋应与原桩身主筋按规定焊接。

3.距桩顶1倍桩径范围内，宜用3～5mm厚的钢板围裹，或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于150mm。桩帽应设置钢筋网片3～5层，间距80～150mm。

4.桩帽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。

图4.2-7是几种桩帽设计图，可供参考。对检验性试验的工程桩的桩头处理，经常以薄钢板圆筒作成加强箍与桩顶混凝土浇成一体，用高标号沙浆将桩顶抹平。

试桩桩顶标高最好由检测单位根据自己的试验设备来确定，特别是对大吨位静载试验更有必要。为便于沉降测量仪表安装，试桩顶部宜高出试坑地面；为使试验桩受力条件与设计条件相同，试坑地面宜与承台底标高一致。

图4.2-7 静载试验桩桩帽设计示意图（单位：mm）

4.2.8 试验方法 • 4.2.8.1 系统检查 • 4.2.8.2 试验加、卸载 • 4.2.8.3 沉降观测 • 4.2.8.4 终止加载 4.2.8.1 系统检查

在所有试验设备安装完毕之后，应进行一次系统检查。方法是对试桩施加一较小的荷载进行预压，其目的是消除整个量测系统和被检桩本身由于安装、桩头处理等人为因素造成的间隙而引起的非桩身沉降；排除千斤顶和管路中之空气；检查管路接头、阀门等是否漏油等。

如一切正常，卸载至零，待百分表或位移传感器显示的读数稳定后，记录初始读数，即可开始进行正式加载。 4.2.8.2 试验加、卸载方法

1.加载应分级进行，采用逐级等量加载。分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍。

在《工业与民用建筑地基基础设计规范》（TJ7-74）中规定分级荷载为单桩允许承载力的1/10，相当于极限承载力的1/20。《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程》（JGJ4-80）规定分级荷载为预估极限承载力的1/10～1/15，《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）规定加载分级不应小于8级，分级荷载宜为预估极限承载力的1/8～1/10，《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）规定分级荷载为预估极限承载力的1/10～1/15。显然，不同规范包括其他行业标准对分级荷载的取值规定是不完全一样的。一般来说，对工程桩的验收试验，分级荷载可取大一些，对于指导设计的试桩试验宜取小一些，对于科研性质的静载试验等，根据需要可以采用非等量加载，如将最后若干级荷载的分级荷载减半。

2．终止加载后开始卸载，卸载也应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载。

3. 加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。 4.2.8.3 沉降观测

慢速维持荷载法沉降观测步骤应符合以下规定：

1.每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次。

2.试桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次（从分级荷载施加后第30min 开始，按1.5h连续三次每30min 的沉降观测值计算）。

3. 当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。 4.当试验达到终止加载条件时即开始卸载。卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。

快速维持荷载法的每级荷载维持时间至少1h（每级施加后按第5、15、30min测读沉降量，以后每隔15min测读一次），是否延长维持荷载时间应根据桩顶收敛情况而定。 4.2.8.4 终止加载条件

当出现下列情况之一时，即可终止加载：

⑴某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍（注：当桩顶沉降量能相对稳定且总沉降量小于40mm时，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm。）。

⑵某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。

⑶已达到设计要求的最大加载量。

⑷当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值。

⑸当荷载-沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60-80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。

由于地质条件的差异或成桩工艺的原因（如桩侧泥皮过厚等），锚桩的实际抗拔力可能会小于计算值，导致锚桩上拔量过大。《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-1985）规定桥涵基桩兼作锚桩时，其上拔量不得大于15mm。建筑行业标准中未提出锚桩上拔量的允许值是多少，事实上，用作锚桩的工程桩，不得影响其用作为工程桩的使用功能，这是验算锚桩拔力和控制锚桩上拔量的前提条件，因此应考虑试验过程中锚桩的上拔荷载与上拔量处于弹性工作状态，显然，锚桩上拔量的允许值与其地质条件、桩长等因素密切相关。可按短桩5㎜、长桩10㎜来控制，对抗裂有要求的桩，应按抗裂要求验算锚桩的抗拔承载力。 4.2.9 试验资料记录

静载试验资料应准确记录。试验前应收集工程地质资料、设计资料、施工资料等，填写桩静载试验概况表（见表4-2），概况表包括三部分信息，一是有关拟建工程资料，二是试验设备资料，三是受检桩试验前后表观情况及试验异常情况的记录。试验过程记录表可按表4-3记录，应及时记录百分表调表等情况，如果沉降量突然增大，荷载无法稳定，还应记录桩“破坏”时的残余油压值。

表4-2 桩静载试验概况表

承建单

工程地点

建筑面

监理单桩型桩径

积（㎡）

千斤顶编号及校准公式 质量监督机基桩施工单

工程桩总数

持力层

设计桩长

设计单勘察单位 结构形层数 混凝土设计强度等级 建设单

委托单位

单桩承载力特征值（kN）试验最大荷载（kN）

压力表编号

表4-3 桩静载试验记录表

工程名称： 试验日期： 桩号： 试验序号：

百分表编号试验序号

1 2 3 4 工程 桩号

试验前桩头观察情况

试验后桩头观察情况

试验异常

其他情况说明：油压表读数（MPa）

荷载（kN）

时间间隔 （min）

读数（㎜）表1

表2

表3

表5

沉降（㎜）本

读数时间

备

表4

累计

4.2.10 试验数据分析

确定单桩竖向抗压承载力时，应整理荷载沉降汇总表（参考表4-4），绘制竖向荷载-沉降（Q-s）、沉降-时间对数（s-lgt）曲线，需要时还应绘制s-lgQ、 lgs-lgQ 等其他辅助分析所需曲线。 表4-4 桩静载试验结果汇总表

序号

荷载（kN）

工程名称： 试验日期： 桩号： 试验序号：

历时（min）本级

沉降（mm）本级

累计

累计

4.2.10.1 单桩竖向抗压极限承载力的确定

单桩竖向抗压极限承载力Qu可按下列方法综合分析确定： 1.根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q-s 曲线，单桩竖向抗压极限承载力取其发生明显陡降的起始点所对应的荷载值。

2.根据沉降随时间变化的特征确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载。

3.如果在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到稳定标准，在这种情况下，单桩竖向

抗压极限承载力取前一级荷载值。

4.对于缓变型Q-s曲线可根据沉降量确定，宜取s=40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于800mm的桩，可取s=0.05D对应的荷载值。

桩身弹性压缩量可根据最大试验荷载时的桩身平均轴力、桩长L、横截面积A、桩身弹性模量E，按L/AE来近似计算。桩身轴力一般按梯形分布考虑（桩端轴力应根据实践经验估计），对于摩擦桩，桩身轴力可按三角形分布计算（近似假设桩端轴力为零），对于端承桩，桩身轴力可按矩形分布计算（近似假设桩端轴力等于桩顶轴力）。

对大直径桩，按Q-s曲线沉降量确定，直径大于等于800mm的桩极限承载力，取s=0.05D对应的荷载值。因为D≥800mm时定义为大直径桩，当D=800mm，0.05D=40mm，这样正好与中、小直径桩的沉降标准衔接。应该注意，世界各国按桩顶总沉降确定极限承载力的规定差别较大，这和各全系数的取值大小、特别是上部结构对桩基沉降的要求有关。因此当按桩顶沉降量确定极限承载力时，尚应考虑上部结构对桩基沉降的具体要求。

对于缓变型Q-s曲线，根据沉降量确定极限承载力，各国标准和国内不同规范规程有不同的规定，基本原则是尽可能挖掘桩的极限承载力而又保证有足够的安全储备。

4.2.10.2 单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定

根据《建筑基桩检测技术规范》（JQJ106-2003）有关规定，单桩竖向抗压极限承载力统计值按以下方法确定：

1.参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力。

2.当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必要时可增加试桩数量。

3.对桩数为3根或3根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量少于3根时，应取低值。

4.2.10.3 单桩竖向抗压承载力特征值的确定

单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值Ra应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值。《建筑地基基础设计规范》规定的单桩竖向抗压承载力特征值是按单桩竖向抗压极限承载力统计值除以安全系数2得到的。

4.2.11 桩的侧阻和端阻测试分析****** 4.2.11.1 桩身内力测试

基桩内力测试可采用电阻式应变计测量应变，弦式钢筋计测量力，沉降杆测量位移，也可采用滑动测微计。需要检测桩身某断面或桩底位移时，可在需要检测断面设置沉降杆。各元件选用时，应使其量程、灵敏度、测量误差均能满足试验要求，这些元件的使用、安装、埋设都有很严格的技术标准，试验时一定要认真对待。

当在桩身埋设电阻应变计或钢弦式传感器时，传感器宜放在两种不同性质土层的界面处，以测量桩在不同土层中的分层摩阻力。在地面处（或以上）应设置一个测量断面作为传感器标定断面。最上面和最下面的传感器埋设断面分别距桩顶和桩底的距离不应小于1倍桩

径。在同一断面处可对称设置2～4个传感器，当桩径较大或试验要求较高时取高值。

1. 电阻式应变计

电阻式应变计是由电阻应变片组合而成，可按全桥或半桥方式制作，宜优先采用全桥方式。应变计的测量片和补偿片应选用同一规格同一批号的产品，按轴向、横向准确地粘贴在钢筋同一断面上。测点的连接应采用屏蔽电缆，导线的对地绝缘电阻值应在500M以上。使用前应将整卷电缆除两端外全部浸入水中1h，测量芯线与水的绝缘，电缆屏蔽线应与钢筋绝缘，测量和补偿所用连接电缆的长度和线径应相同。

电阻应变片及其连接电缆均应有可靠的防潮绝缘防护措施，正式试验前，电阻应变片及电缆的系统绝缘电阻不应低于200M。

电阻应变片主要是用来测量桩身的应变，它的工作部分是粘贴在极薄的绝缘材料上的金属丝。在轴向荷载作用下，桩身发生变形，粘贴在桩上应变片的电阻也随之发生变化，通过测量应变片电阻的变化就可得到桩身的应变，进而得到桩身应力的变化情况。

电阻应变测量所用的电阻式应变仪宜具有多点自动测量功能，仪器的分辨力应优于或等于1，并有存储和打印功能。

2. 混凝土预制桩和灌注桩中电阻应变计的制作方法

对混凝土预制桩和灌注桩中电阻应变计的制作和埋设可视具体情况采用以下三种方法之一。

（1）在600～1000mm长的钢筋上，轴向、横向粘贴四个（两个）

应变片组成全桥（半桥），经防水绝缘处理后，到材料试验机上进行应力－应变关系标定。标定时的最大拉力宜控制在钢筋抗拉强度设计值的60％以内，经三次重复标定，应力－应变曲线的线性、滞后和重复性满足要求后，方可采用。应变计应在浇注混凝土前按指定位置焊接和绑扎（泥浆护壁灌注桩应焊接）在主筋上，并满足规范对钢筋锚固长度的要求。固定后带应变片的钢筋不得弯曲变形或有附加应力产生。

（2）直接将电阻应变片粘贴在桩身指定断面的主筋上，其制作方法及要求与上面相同。

（3）将应变砖或埋入式混凝土应变测量传感器按产品使用要求预埋在预制桩的桩身指定位置。

3. 弦式钢筋计

弦式钢筋计应按主筋直径大小选择，带有接长杆弦式钢筋计可直接焊接在桩身的主筋上（不宜采用螺纹连接），并代替这一段钢筋的工作。仪器的可测频率范围应大于桩在最大加载时的频率的1.2倍。使用前应对钢筋计逐个标定，得出压力（推力）与频率之间的关系。弦式钢筋计通过与之匹配的频率仪进行测量，频率仪的分辨力优于或等于1Hz。

4.2.11.2 桩身内力测试数据分析

在各级荷载作用下进行桩顶沉降测读的同时，对桩身内力进行测试记录。

测试数据整理应符合下列规定：

1. 采用电阻应变计测量时，按下列公式对实测应变值进行导线电阻修正，

采用半桥测量时：

r• R （4-1）

1• 采用全桥测量时：

• （4-2） • 式中 ——修正后的应变值； • ——修正前的应变值； • ——导线电阻（）； • ——应变计电阻（）。

2. 采用弦式钢筋计测量时，将钢筋计实测频率通过率定系数换算成实测钢筋应力，由式4-3计算钢筋的应变。 • （4-3）

• 式中 ——桩身第断面处的钢筋应力（kPa）； • ——钢筋的弹性模量（kPa）； • ——桩身第断面处的钢筋应变。

3. 在数据整理过程中，应将零漂大、变化无规律的测点删除，求出同一断面有效测点的应变平均值。由于混凝土与钢筋笼是紧密地浇注在一起，他们同步变形，位移是连续的，因此钢筋的应变即为桩身混凝土的应变，可按下式计算该断面处桩身轴力： • （4-4）

• 式中 Qi——桩身第断面处轴力（kN）； • ——第断面处应变平均值； • Ai——第断面处桩身截面面积（m2）； • Ei——第断面处桩身材料弹性模量（kPa），当桩身断面、配筋一致时，宜按标定断面处的应力与应变的比值确定。 4. 按每级试验荷载下桩身不同断面处的轴力值制成表格，并绘制轴力分布图。再由桩顶极限荷载下对应的各断面轴力值计算桩侧土的分层极限摩阻力和极限端阻力： • （4-5） • （4-6）

• 式中 qsi——桩第断面与第+1断面间侧摩阻力（kPa）； • qp——桩的端阻力（kPa）； • i——桩检测断面序号，自桩顶以下从小到大排列； • u——桩身周长（m）； • li——第断面与第+1断面之间的桩段长（m）； • Qn——桩端的轴力（kN）； • A0——桩端面积（m2）。 4.2.11.3 滑动测微计测量桩身应变

20世纪80年代初，瑞士联邦苏黎世科技大学K.Kovari教授等提出了线法监测原理，可以连续监测相邻两点间的信息，如应变。 滑动测微计主要由探头——内含电感位移计和温度传感器，电缆，用于数据采集、处理、存储的控制器组成，探头的基准长度为1000mm，

量程为10mm，灵敏度为0.001，精度为0.003。与滑动测微计配套的是PVC专用测管，需在成桩前预埋，孔底密封，孔口加保护盖。PVC专用测管每间距10001mm设置一个测环，测量时通过操作杆将探头卡在两个相邻测环上，即可测量相邻两点测环之间的应变，如图4.2-8。

图4.2-8滑动位移传感器测试示意图

• • •

图4.2-9 位移杆桩身变形测试

1. 荷载；2. 百分表；3. 空心钢管桩或空心 箱形钢柱；4. 测杆1；5. 测杆2；6. 测杆3

4.2.11.4 沉降杆测量桩身（端）位移

桩身（端）位移测量可通过沉降杆进行，沉降杆宜采用内、外管形式，如图4.2-9所示。外管固定在桩身，内管（测杆）顶端高出外管100～200mm，下端固定在需测试断面，这样即可用百分表量测测杆趾部相对于顶端的下沉量。内管内可设置多个测杆，同时测量桩身不同截面处下沉量，这种方法是美国材料与试验学会（ASTM）所推荐的。

实测下沉量经计算求得应变与荷载。

桩身内埋测试元件，国内用得较多的是电阻式应变计和弦式钢筋计，用优质多芯电缆线引出，当防潮绝缘处理好时，元件的完好率可达95％以上，弦丝频率式对环境适应性更强些。

4.3 单桩竖向抗拔静载试验 • 4.3.1 试验目的

• 单桩竖向抗拔静载试验主要用于确定单桩竖向抗拔极限承载力；判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求；当埋设有桩身应力、应变测量传感器时，或桩端埋设有位移测量杆时，可直接测量桩侧抗拔摩阻力，或桩端上拔量。

• 单桩竖向抗拔静载试验一般按设计要求确定最大加载量，为设计提供依据的试桩应加载至桩侧土破坏或桩身材料达到设计强度。

• 4.3.2 破坏模式、极限状态

• 在上拔荷载作用下，桩身将荷载以摩阻力的形式传递到周围土中，其规律与承受竖向下压荷载时一样，只不过方向相反。初始阶段，上拔阻力由浅部土层提供，桩身的拉应力主要分布在桩的上部，随着桩身上拔位移量的增加，桩身应力逐渐向下扩展，桩的中、下部的上拔土阻力逐渐发挥。当桩端位移量超过某一数值时，就可认为整个桩身的土层抗拔阻力达到极限，其后抗拔阻力下降。此时，如果继续增加上拔荷载，就会产生破坏。

• 承受上拔荷载单桩的破坏形态可归纳为图4.3-1所示的几种形态。

• 影响单桩竖向抗拔承载力的因素很多，归纳起来有以下几个方面：

• 桩周围土体的影响

• 桩周土的性质、土的抗剪强度、侧压力系数和土的应力历史等都会对单桩竖向抗拔承载力产生一定的影响。一般来说，在黏土中，桩的抗拔极限侧阻力与土的不排水抗剪强度接近；在砂土中，砂土的抗剪强度越大，桩侧单位面积的极限抗拔侧阻力也就越大。 • 桩自身因素的影响：

• 施工工艺：桩侧表面的粗糙程度越大，则桩的抗拔承载力就越大，且这种影响在砂土中比在黏土中更明显；此外，桩截面形状、桩长、桩的刚度和桩材的泊松比等都会对单桩竖向抗拔承载力产生不同程度的影响。曾有试验证明，粗糙侧表面桩的抗拔极限承载力是光滑表面桩的1.7倍。 • 施工因素的影响

• 在施工过程中，桩周土体的扰动、打入桩中的残余应力、桩身完整性、桩的倾斜角度等也将影响单桩竖向抗拔承载力的大小。 • 休止时间的影响

• 从成桩到开始试验之间的 休止时间长短对单桩竖向抗拔承载力影响是明显的。另外，桩顶的加载方式、荷载维持时间、加载卸载过程等对单桩竖向抗拔承载力也有影响。

图4.3-1 竖向抗拔荷载作用下单桩的破坏形态

4.3.3 试验装置及其布置

• 单桩竖向抗拔静载试验由反力装置、加载装置、荷载测量装置、上拔量测量装置组成，下面分别介绍： • 1.反力装置

• 试验反力装置宜采用反力桩（或工程桩）提供支座反力，也可根据现场情况采用天然地基提供支座反力。反力架系统应具有不小于1.2倍的安全系数，并符合下列规定：

• 1)采用反力反力桩（或工程桩）提供支座反力时，反力桩顶面应平整并具有一定的强度。

• 2)采用天然地基提供支座反力时，施加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值的1.5倍；反力梁的支点重心应与支座中心重合。

• 试验装置布置示意图如图4.3-2所示。

A 钢板螺帽 力传感器 千斤顶 钢板 工字钢位移计 工字钢力传感器拉杆反力梁 钢板 拉杆

反力梁 基准梁螺帽锚桩 试桩 试桩锚桩

A 图4.3-2反力桩（或工程桩）提供支座示

A－A视图

2.加载装置

• 加载装置包括千斤顶、油泵。采用千斤顶与油泵相连的形式，由千斤顶对试桩施加上拔荷载。千斤顶的安装有两种方式：一种是千斤顶放在试桩上方的主梁上面，比较适用于一个千斤顶的情况，特别是穿心张拉千斤顶。当采用二台以上千斤顶加载时，应采取一定的安全措施，防止千斤顶倾倒或其他意外事故发生。 3.荷载测量装置

• 荷载测量装置包括压力表、压力传感器或荷重传感器。与单桩竖向抗压静载试验一样，有以下两种形式：一是用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定；二是通过并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。一般说来，桩的抗拔承载力远低于抗压承载力，在选择千斤顶和压力表时，应注意量程问题，特别是试验荷载较小的试验桩。

对于大直径、高承载力的试桩，可采用两台或四台千斤顶对其加载，这时，为了避免受检桩偏心受荷，千斤顶型号、规格应相同且应并联同步工作。 4.上拔量测量装置

• 上拔量测量装置包括百分表或位移传感器，以及支撑安放它们的基准桩、基准梁。

• 桩顶上拔测量平面必须在桩顶或桩身位置，安装在桩顶时应尽可能远离主筋，严禁在混凝土桩的受拉钢筋上设置位移观测点，避免因钢筋变形导致上拔量观测数据失实。

•

试桩、反力支承桩和基准桩之间的中心距离的规定与单桩抗压静载试验相同。在采用天然地基提供反力时，拔桩试验加载相当于给支承墩处地面加载。支承墩附近的地面也因此会出现不同程度的沉降。荷载越大，这种变形越明显。为防止支承墩处地基沉降对基准梁的影响，试桩、支座和基准桩之间的中心距离应符合表4-1的规定，且基准桩需打入试坑地面以下一定深度，一般不小于1m。

4.3.4试验方法 • 4.3.4.1系统检查

• 同单桩静载试验方法一样，当试验设备、仪器仪表安装完毕后，应进行一次系统检查和预压，如一切正常，即可开始正式试验。 • 4.3.4.2试验加、卸载方法

• 单桩竖向抗拔静载试验一般采用慢速维持荷载法。需要时也可

采用多循环加、卸载方法。慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准同单桩竖向抗拔静载试验一致。 • 4.3.4.3 终止加载条件

• 当出现下列情况之一时，即可终止加载：

• 在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级上拔荷载作用下的上拔量5倍。

• 按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量超过100mm时。 • 按钢筋抗拉强度控制，钢筋应力达到钢筋强度标准值的 0.9倍。

• 对于验收抽样检测的工程桩，达到设计要求的最大上拔荷载值。 4.3.5 试验资料记录

试验资料应准确记录。试验前应收集工程地质资料、设计资料、施工资料等，填写静载试验概况表。试验过程要及时记录所发生的各种情况并填写静载试验记录表。试验资料的收集与记录可参照竖向抗压试验的有关规定执行，记录表格可按表4-2和表4-3的格式记录。 4.3.6 试验数据分析 • •

4.3.6.1 单桩竖向抗拔极限承载力的确定

确定单桩竖向抗拔极限承载力应绘制上拔荷载-桩顶上拔量（U-δ）关系曲线和桩顶上拔量-时间对数曲线（δ－lgt）曲线。当上述两种曲线难以判别时，可辅以δ －lgU曲线或lgU －lg δ曲线，以确定拐点位置。

• 单桩竖向抗拔极限承载力可按下列方法综合判定：

• 1.根据上拔量随荷载变化的特征确定：对陡变型U－ δ曲线，取陡升起始点对应的荷载值（如图4.3-3所示）。大量试验结果表明，单桩竖向抗拔U－ δ曲线大致上可划分为三段：第Ⅰ段为直线段，U－ δ按比例增加；第Ⅱ段为曲线段，随着桩土相对位移的增大，上拔位移量比侧阻力增加的速率快；第Ⅲ段又呈直线段，此时即使上拔荷载增加很小，桩的位移量仍急剧上升，同时桩周地面往往出现环向裂缝。第Ⅲ段起始点所对应的荷载值即为桩的竖向抗拔极限承载力。

图4.3-3 陡变型U－曲线确定单桩竖向抗拔极限承载

力

• 2.根据上拔量随时间变化的特征确定

• 取－曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显弯曲的前一级荷载值。 • 3. 当在某级荷载下抗拔钢筋断裂时，取其前一级荷载为该桩的抗拔极限承载力值。这里所指的“断裂”，是指因钢筋强度不足情况下的断裂。如果因抗拔钢筋受力不均匀，部分钢筋因受力太大而断裂时，应视为该桩试验失效，并进行补充试验，此时不能将钢筋断裂前一级荷载作为极限荷载。

• 4. 工程桩验收检测时，在最大上拔荷载作用下如未出现上述三

种情况，可按设计要求判定。一般取最大荷载或取上拔量控制值对应的荷载作为极限荷载（按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量超过100mm时），不能外推。

• 4.3.6.2 单桩竖向抗拔极限承载力统计值及特征值的确定 • 单桩竖向抗拔极限承载力统计值及特征值的确定同单桩竖向抗压极限承载力统计值及特征值的确定原则一致。

4.4 单桩水平静载试验 • 4.4.1 试验目的

• 桩所受的水平荷载有多种形式，如风力、制动力、地震力、船舶撞击力及波浪力等等。在水平荷载作用下，桩的承载机理与竖向抗压、抗拔桩不同，是利用桩身的抗弯强度和桩周土的水平抗力共同承担水平荷载，且混凝土桩在水平荷载作用下的破坏模式一般为桩身弯曲破坏，极限承载力由桩身强度控制。 • 单桩水平静载试验的目的是确定单桩水平临界荷载和极限承载力，推定土抗力参数；判定水平承载力是否满足设计要求；当桩身埋设有内力及变形元件时，通过桩身内力及变形测试，测定桩身弯矩。

• 在实际建筑物中，基桩所受到的水平荷载形式十分复杂，为了模拟实际荷载的形式，国内外提出了众多的加载方法。总的来说，可分为单循环连续加载法和多循环加载法两大类。 • 水平静载试验一般按设计要求的水平位移允许值控制加载，为

设计提供依据的试验桩宜加载至桩顶出现较大的水平位移或桩身结构破坏。 4.4.2 试验装置及安装

• 单桩水平荷载试验装置应根据现场具体条件灵活选定，原则是合理、安全、简便。主要包括加载装置、反力装置及水平位移测量装置三部分。 • 4.4.2.1 加载装置

• 水平推力加载装置采用卧式油压千斤顶，置于两试桩间或试桩与锚桩（反力墩座）等之间进行加载，见图4.4-1，加载能力不得小于最大试验荷载的1.2倍。用荷重传感器直接测定荷载大小，或用并联油路的油压表或油压传感器测量油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。

• 水平力作用点宜与实际工程的桩基承台底面标高一致。千斤顶与试桩接触处需安置一球形支座，使水平作用力方向始终水平通过桩身轴线，不随桩的倾斜和扭转而改变，同时可以保证千斤顶对试桩的施力点位置在试桩过程中保持不变。

• 试验时，为防止力作用点受局部挤压破坏，千斤顶与试桩的接触处宜适当补强。

静载测试分析仪

位移传感器 球铰 传力柱 千 斤 顶 试 桩 油压传感器 锚 桩 高压油泵

图4.4-1 锚桩反力装置及仪器测试示意图

• 4.4.2.2 反力装置

• 反力装置应根据现场条件选用，当专门设置反力结构时，其承载能力和刚度应大于试验桩预估荷载的1.2倍。最常见的方法是利用相邻桩提供反力，即两根试桩对顶，也可利用周围现有的结构物作为反力装置或专门设置反力结构。

图4.4-2 试桩影响区

• 4.4.2.3 水平位移测量装置

• 桩的水平位移测量宜采用大量程位移计，在水平力作用平面上受检桩的两侧应对称安装两个位移计，以测量力作用点处的桩水平位移，当需测量该处断面转角时，尚应在水平力作用平面以上50cm的受检桩两侧也对称安装两个位移计。

• 固定位移计的基准点宜设置在试验影响范围之外，试桩两侧面靠位移的反方向处，与试桩的净距不少于1倍试桩直径。影响区见图4.4-2所示。在陆上试桩时可用入土1.5m以上的钢钎或型钢作为基准点，在港口码头工程设置基准点时，因水深较大，可采用专门设置的桩作为基准点，同组试桩的基准点一般不少于2个。搁置在基准点上的基准梁要有一定的刚度，以减少晃动，整个基准装置系统应保持相对。为减少温度对测量的影响，基准梁应采取简支的形式，顶上有蓬布遮阳。 • 当对灌注桩或预制桩测量桩身应力或应变时，各测试断面的测量传感器应沿受力方向对称布置在远离中性轴的受拉和受压主筋上，埋设传感器的纵剖面与受力方向之间的夹角不得大于10，以保证各测试断面的应力最大值及相应弯矩的量测精度。对承受水平荷载的桩，桩的破坏是由于桩身弯矩引起的结构破坏。对中长桩，浅层土对桩的变形起到重要作用，而弯矩在此范围里变化也最大，为找出最大弯矩及其位置，应加密测试断面。《建筑基桩检测技术规范》规定，在地面下10倍桩径（桩宽）的主要受力部分，应加密测试断面，断面间距不宜超

过1倍桩径；超过此深度，测试断面间距可适当加大。 4.4.3加载与测试

• 单桩水平静载试验应根据工程桩实际受力特性，选用单向多循环加载法或单循环慢速维持荷载法，也可按设计要求采用其它加载方法。单向多循环加载法主要是模拟实际结构的受力形式，但由于结构物承受的实际荷载情况异常复杂，很难达到预期目的。对于长期承受水平荷载作用的工程桩，加载方式宜采用慢速维持荷载法。对需测量桩身应力或应变的试验桩不宜采取单向多循环加载法，因为它会对桩身内力的测试带来不稳定因素，此时应采用慢速或快速维持荷载法。

• 水平试验桩通常以桩身结构破坏为主，为缩短试验时间，可采用更短时间的快速维持荷载法。 • 4.4.3.1 加卸载方式和水平位移测量

• 单向多循环加载法的分级荷载应不小于预估水平极限承载力或最大试验荷载的1/10。每级荷载施加后，恒载4min测读水平位移，然后卸载为零，停2min测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环。如此循环5次，完成一级荷载的位移观测。试验不得中间停顿。

• 慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准按“单桩竖向抗压静载试验”的相关规定进行。测量桩身应力或应变时，测定数据的测读宜与水平位移测量同步。 • 4.4.3.2 终止加载条件

• 当出现下列情况之一时，可终止加载：

• 1. 桩身折断。对长桩和中长桩，水平承载力作用下的破坏特征是桩身弯曲破坏，即桩发生折断，此时试验自然终止。 • 2. 水平位移超过30～40mm（软土取40mm）。

• 3. 对工程桩验收检测时，水平位移达到设计要求的水平位移允许值。 4.4.4 试验资料整理 • 4.4.4.1 试验数据记录

• 试验资料的收集参照单桩竖向抗压静载试验有关规定执行，试验数据按表4-5格式记录。

表4-5 单桩水平静载试验记录表

工程名称 桩号 日期 上下 表距 水平位移加载上观卸载 循 加载 (mm) 油压 荷载 测 下 转 环 (MPa) (kN) 时上 下 上 下 卸表读数角 数 加载 间 表 表 表 表 载 差 备注 检测单位： 校核： 记录： • 4.4.4.2 绘制有关试验结果曲线

• 1. 采用单向多循环加载法时应绘制水平力-时间-力作用点位移（H-t-Y0）关系曲线和水平力-位移梯度（H-△Y0/△H）关系

曲线。

• 2. 采用慢速维持荷载法时应绘制水平力-时间-力作用点位移（H-t-Y0）关系曲线、水平力-位移梯度（H-△Y0/△H）关系曲线、力作用点位移-时间对数（Y0-lgt）关系曲线和水平力-力作用点位移双对数（lgH-lgY0）关系曲线。

• 3. 绘制水平力、水平力作用点水平位移-地基土水平抗力系数的比例系数关系曲线（H-m、Y0-m）。

• 4. 对桩身埋设有应力或应变测量传感器的试验应绘制下列曲线，并列表给出相应的数据：

• （1）各级水平力作用下的桩身弯矩分布图；

• （2）水平力-最大弯矩截面钢筋拉应力（H –）曲线。 4.4.5 试验数据分析

• 4.4.5.1 单桩水平临界荷载的确定

• 1. 取单向多循环加载法时的H-t-Y0曲线图4.4-3(a)或慢速维持荷载法时的H- Y0曲线出现拐点的前一级水平荷载值。 • 2. 取H-△Y0/△H(图4.4-3(b))曲线或lgH-lgY0关系曲线上第一拐点对应的水平荷载值。

• 3. 取H-曲线第一拐点对应的水平荷载值。

• 4. 当有钢筋应力测试数据时，取H-第一突变点对应的荷载为水平临界荷载，图4.4-3(c)。

(a) 单向多循环加载法H-t-Y曲线 图4.4-3 单桩水平静载试验成果曲线

△Y0△H(mm/10kN)3最大弯矩点钢筋应力σg2000位移梯度1500210001500水平力0246810Hcr121416Hu20水平力0246810H(×10kN)Hcr12141618Hu20H(×10kN)（b）

HY0HH曲线 （c）

g

曲线

图4.4-3 单桩水平静载试验成果曲线

• 4.4.5.2 单桩水平极限承载力的确定

• 单桩水平极限承载力是对应于桩身折断或桩身钢筋应力达到屈服时的前一级水平荷载。

• 1．取单向多循环加载法时的曲线（图4.4-3(a)）或慢速维持荷载法时的曲线出现明显陡降的起始点对应的水平荷载值。 • 2．取慢速维持荷载法的曲线尾部出现明显弯曲的前一级水平荷载值。

• 3．取曲线图1.4-3(b)或曲线上第二拐点对应的水平荷载值。 • 4．取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级水平荷载值。 • 4.4.5.3 单桩水平承载力特征值的确定

• 单位工程同一条件下的单桩水平承载力特征值的确定应符合下列规定：

• 1．当水平承载力按桩身强度控制时，取水平临界荷载统计值为单桩水平承载力特征值。

• 2．当桩受长期水平荷载作用且桩不允许开裂时，取水平临界荷载统计值的0.8倍作为单桩水平承载力特征值。 • 3．当水平承载力按设计要求的水平允许位移控制时，可取设计要求的水平允许位移对应的水平荷载作为单桩水平承载力特征值，但应满足有关规范抗裂设计的要求。

• 4.4.5.4 地基土水平土抗力系数的比例系数m值的确定 • 桩顶自由的单桩水平试验得到的承载力和弯矩仅代表试桩条件的情况，要得到符合实际工程桩嵌固条件的受力特性，需将试

桩结果转化，而求得地基土水平抗力系数是实现这一转化的关键。考虑到水平荷载－位移关系曲线的非线性且m值随荷载或位移增加而减小，有必要给出H-m和-m曲线并按以下考虑确定m值：

• 1．可按设计给出的实际荷载或桩顶位移确定m值；

• 2．设计未做具体规定的，可取试验确定的水平承载力特征值对应的m值；对低配筋率灌注桩，水平承载力多由桩身强度控制，则应按试验得到的H-m曲线取水平临界荷载所对应的m值；对于高配筋率混凝土桩或钢桩，水平承载力按允许位移控制时，可按设计要求的水平允许位移选取m值。 4.4.6 试验报告要求的内容

• 单桩水平静载试验过程并不复杂，但试验资料的整理分析要求比较高。试验报告除了一般的规定内容外，还应包括： • 1．受检桩桩位对应的地质柱状图； • 2．受检桩的截面尺寸及配筋情况； • 3．加卸载方法，荷载分级；

• 4．单向多循环加载法时绘制、曲线。慢速维持荷载法时绘制、、、曲线以及对应的数据表，需要时还应绘制H-m、曲线； • 5．承载力判定依据；

• 6．当进行钢筋应力测试并由此计算桩身弯矩时，应有传感器类型、安装位置、内力计算方法和要求绘制的曲线及其对应的数据表。

4.5 复合地基载荷试验 • 4.5.1试验目的

• 当天然地基承载力不能满足工程建设要求时，就必须采取一定的处理措施使地基满足使用要求。常用的措施有：重新考虑基础设计方案，选择合适的基础类型；调整上部结构设计方案；对地基进行加固处理。

• 复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到曾强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由天然地基土体和曾强体两部分组成的人工地基。目前，不论是工业及民用建筑地基处理，还是铁路、公路的路基加固，复合地基的应用越来越广泛。

• 复合地基载荷试验分单桩复合地基载荷试验和多桩复合地基载荷试验，主要用于确定复合地基承载力特征值；判定复合地基承载力是否满足设计要求。

• 一般均质地基单桩与多桩的试验结果差别不大，而对成层地基则单桩和多桩的试验结果则有所区别。当地基存在有表层的相对“硬土”层时，而其下又是软弱土层，受荷载板宽度，此时，单桩复合地基的试验结果要比多桩复合地基的试验结果大得多。因此，复合地基试验的载荷板面积的确定对试验结果影响极大。 4.5.2 地基处理方法

• 地基处理方法可以按地基处理的原理、目的、施工工艺、拟处

理地基的性质进行分类。但是严格的分类是困难的，同一种处理方法可能起到不止一种的作用效果。目前常用的方法有： • 换填垫层法：挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的处理方法。 • 预压法：对地基进行堆载或真空预压，使地基土固结的地基处理方法。

• 强夯法：反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和震动能量，将地基土夯实的地基处理方法。

• 强夯置换法：将重锤提到高处使其自由落下形成夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料，使其形成密实的墩体的地基处理方法。

• 振冲法：在振冲器水平振动和高压水的共同作用下，使松砂土层振密，或在软弱土层中成孔，然后回填碎石等粗粒料形成桩柱，并和原地基土组成复合地基的地基处理方法。

• 砂石桩法：采用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔后，再将碎石、砂或砂石挤压入已成的孔中，形成砂石所构成的密实桩体，并和原桩周土组成复合地基的地基处理方法。 • 水泥粉煤灰碎石桩法（即CFG桩）：由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。

• 夯实水泥土桩法：将水泥和土按设计的比例拌和均匀，在孔内夯实至设计要求的密实度而形成的加固体，并与桩间土组成复

合地基的地基处理方法。

• 水泥土搅拌法：以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。

• 高压喷射注浆法：用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固体的地基处理方法。

• 石灰桩法：由生石灰与粉煤灰等掺合料拌和均匀，在孔内分层夯实形成竖向增强体，并与桩间土组成复合基地的地基处理方法。

• 灰土挤密桩法：利用横向挤压成孔设备成孔，使桩间土得以挤密。用素土填入桩孔内分层夯实形成土桩，并与桩间土组成复合地基的地基处理方法。

• 柱锤冲扩桩法:反复将柱状重锤提到高处使其自由落下冲击成孔，然后分层填料夯实形成扩大桩体，与桩间土组成复合地基的地基处理方法。

• 单液硅化法：采用硅酸钠溶液注入地基土层中，使土粒之间及其表面形成硅酸凝胶薄膜，增强了土颗粒间的联结，赋予土耐水性、稳固性和不湿陷性，并提高土的抗压和抗剪强度的地基处理方法。

• 碱液法：将加热后的碱液（即氢氧化钠溶液），以无压自流方式注入土中，使土粒表面溶合胶结形成难溶于水的、具有高强度

的钙、铝硅酸盐络合物，从而达到消除黄土湿陷性，提高地基承载力的地基处理方法。

• 其他处理方法：其他方法还有注浆法、锚杆静压桩法、树根桩法和坑式静压桩法等。

• 上述地基处理方法如换填垫层法、强夯法并不属于复合地基，但载荷试验方法常参考复合地基试验方法进行。 4.5.3复合地基承载力的计算

• 复合地基承载力特征值通常应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可用单桩和处理后桩间土承载力特征值按下式估算：

• fspk=mfpk + β(1-m)fsk • m=d2/de2

• 式中：fspk -复合地基承载力特征值（kPa）；

• fpk-桩体承载力特征值（kPa），宜通过单桩载荷试验确定；

• fsk -处理后桩间土承载力特征值（kPa），宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值； • m-桩土面积置换率； • d-桩身平均直径（m）；

• de -一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径； • β-桩间土承载力折件减系数，按地区经验取值，如无经验时可取0.75-0.95。

• d-桩身平均直径（m）；

• de -一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径； • β-桩间土承载力折件减系数，按地区经验取值，如无经验时可取0.75-0.95。 4.5.4 加载装置

• 复合地基载荷试验加载反力装置一般采用压重平台反力装置，小吨位载荷试验有时也采用地锚反力装置。

• 加载反力装置同单桩载荷试验一样，主要由主梁、次梁、承压板、千斤顶、油泵加载装置，压力表、压力传感器或荷重传感器等荷重测量装置，基准装置、百分表或位移传感器等位移测量装置组成。

• 试验加载装置一般使用一台或多台油压千斤顶并联同步加载，采用两台以上千斤顶加载时，要求千斤顶型号、规格相同，且合力中心与桩轴线重合。

• 不论采用哪种加载反力装置，均应符合下列规定： • 1、加载装置能提供的反力不得小于最大加载量的1.2倍； • 2、应对加载反力装置的全部构件进行强度和变形验算； • 3、压重宜在检测前一次加足，并均匀稳固地放置于平台上。 • 复合地基载荷试验承压板的选择非常重要，承压板必须具有足够的刚度，否则在试验过程中易造成承压板变形，从而影响到试验结果的准确性。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆型或方型，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试

验的承压板可用方型或矩型，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心（或型心）应与承压板中心保持一致，并与荷载作用点相重合。

• 承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。承压板底面下应铺设粗砂或中砂垫层，垫层厚度一般取50-150mm,桩身强度高时取大值。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。

• 试验前应采取措施，防止试验场地地基土含水量变化或地基土扰动，以免影响试验结果。 4.5.5 试验方法 • 4.5.5.1 系统检查

• 同单桩静载试验方法一样，当试验设备、仪器仪表安装完毕后，应进行一次系统检查和预压，如一切正常，即可开始正式试验。 • 4.5.5.2加、卸载方法

• 复合地基载荷试验加载等级可分为8-12级，最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。卸载级数可为加载级数的一半等量进行，每卸一级，间隔半小时，读记回弹量，待卸完全部荷载后间隔三小时读记总回弹量。 • 4.5.5.3沉降观测

• 复合地基载荷试验应采用慢速维持荷载法，每加一级荷载前后各测读承压板沉降量一次，以后每半小时读一次。当一小时内沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载。

• 4.5.5.4终止加载条件

• 当出现下列现象之一时可终止试验:

• (1)沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起； • (2)承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6%； • (3)当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。

• 4.5.6 试验资料记录

• 试验资料应准确记录。试验前应收集工程地质资料、设计资料(如桩径、桩长、桩间距或置换率、单桩承载力特征值、复合地基承载力特征值等)、施工资料（如工程名称、建设方、施工方、地基设计、委托方、监理方等）、建筑物资料（如建筑物类别、用途、层数、高度、结构形式等），填写静载试验概况表。试验过程要及时记录所发生的各种情况并填写静载试验记录表。记录表格可按表4-2和表4-3的格式记录。 4.5.7试验数据分析 • 4.5.7.1试验数据整理

• 确定复合地基承载力特征值时，应整理荷载沉降汇总表（参考表4-4），绘制竖向荷载-沉降（P-s）、沉降-时间对数（s-lgt）曲线，需要时还应绘制s-lgP、 lgs-lgP 等其他辅助分析所需曲线。

• 4.5.7.2复合地基承载力特征值的确定 • 复合地基承载力特征值的确定应遵循以下原则：

• 1.当压力-沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半；

• 2.当压力-沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定：

• 1)对砂石桩、振冲桩复合地基或强夯置换墩：当以粘性土为主的地基。可取s/b或s/d等于0.015所对应的压力（s为载荷试验承压板的沉降量；b和d分别为承压板宽度和直径，当其值大于2m时按2m计算）；当以粉土或砂土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力。

• 2)对于挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.012所对应的压力。对灰土挤密桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力。

• 3)对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力；当以粘性土、粉土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力。

• 4)对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.006所对应的压力。

• 5)对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。 • 需要特别注意的是：按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。

试验点的数量为总桩数的0.5%-1.0%,并不应少于3处，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为该场地复合地基承载力特征值；当其极差超过30%时应分析原因，必要时应增加检测数量。 4.6工程实例

天津某跨海河大桥工程，采用钢筋混凝土灌注桩，桩径1.5米，桩长60米，混凝土设计强度C30、单桩竖向抗压承载力特征值设计为6000kN，总桩数为40根。采用锚桩法进行单桩竖向承载力静载试验，试验数量为2根（这里仅介绍1#桩的试验结果），试验最大荷载为12000kN。试验时采用3台500吨千斤顶并联使用。

试验采用慢速维持荷载法，共分10级，分级荷载为最大加载量的1/10，第一级荷载为分级荷载的2倍。试验荷载与沉降数据汇总表见表4-7，Q-s曲线和s-lgt曲线见图4.6-1。

表4-7 单桩静载荷试验结果汇总表

工程名称：XXX 试验桩号：试1 测试日期：2006-08-13 桩长：60m 桩径：1.5m

序 号

0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00 24.00 27.00 30.00 0 0 0 0 0.00 1 2400 150 150 0.71 2 3600 150 300 1.03 3 4800 150 450 1.60 4 6000 150 600 2.49 5 7200 150 750 3.81 6 8400 150 900 6.34 7 9600 150 1050 9.19 8 10800 150 1200 12.50 9 12000 150 1350 16.91 10 9600 60 1410 16.75 11 7200 60 1470 15.93 12 4800 60 1530 14.76 13 2400 60 1590 13.08 14 0 180 1770 8.37 最大沉降量：16.91 mm 最大回弹量：8.54 mm 回弹率：50.50% 本 级

累 计

本 级

累 计

荷 载 (kN)

历 时 (min)

沉 降 (mm)

0.00 0.71 0.32 0.57 0. 1.32 2.53 2.85 3.31 4.41 -0.16 -0.82 -1.17 -1.68 -4.71 Q-s曲线024003600480060007200840096001080012000Q (kN)s (mm)

0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00 24.00 27.00 30.00s (mm)515s-lgt曲线304560901203002400 kNlgt (min)3600 kN4800 kN6000 kN7200 kN8400 kN9600 kN10800 kN12000 kN图4.6-1试1#桩Q-s曲线和s-lgt曲线

• 根据静载荷实测资料, 本次参加试验的单桩测点的Q～s、s～lgt曲线均无明显的拐点和陡降段,为一条完整连续的平缓光滑曲线。依据中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)中有关确定单桩承载力特征值的规定,试1试点极限承载力≥12000kN，单桩承载力特征值≥6000kN，满足设计要求。 4.6.2工程实例二

• 北京某地公路路基加固工程，路基采用夯扩挤密灰土桩复合地基，处理后复合地基承载力特征值为120kPa。设计单桩桩径为550mm，桩长为8.0m，单桩承载力特征值为200kN。要求对3根单桩进行单桩竖向承载力静载试验，均要求压至破坏。 • 本次试验使用了压重平台反力装置，堆载材料为砂袋。用钢梁搭设平台,并将配重均匀稳固地放置于平台上。平台中心位置下的桩顶上放置承压板。千斤顶稳固地放置于承压板上,其活塞与主梁相连。平台中心、承压板中心、千斤顶底面中心与测点中心位置保持一致。以此构成压重平台装置，并保证试验时受力均匀及加载时的垂直度。

• 加载时，通过压重平台反力装置提供反力，用油压千斤顶在承压板上逐级加压，用位移传感器测读每级荷载的沉降量。加载、补压、控载、判稳及测读记录沉降量的全部工作均由全自动桩基静载荷测试分析系统自动控制完成。

• 试验采用慢速维持荷载法，预估最大试验荷载为1000kN。试验时第一级荷载为160kN，以后每级荷载为80kN，试验直至破坏为止。试验荷载与沉降数据汇总表见表4-9、表4-10和表4-11，Q-s曲线和s-lgt曲线见图4.6-2、图4.6-3和图4.6-4。 • 根据载荷试验实测资料，本次参加试验的1、2#测点在试验加载至0kN、3#测点在试验加载至800kN时出现破坏荷载（沉降急剧增大，荷载-沉降曲线出现陡降段，s～lgt曲线也出现明显的拐点和陡降段）。依据中华人民共和国行业标准《建筑基

桩检测技术规范》中的有关规定，取上述破坏荷载所对应的前一级荷载为该试点的极限荷载，取极限荷载值的一半为该试点的承载力特征值。

序 号

表4-9 静载荷试验结果汇总表 工程名称：XXX 试验桩号：单桩1# 测试日期：2007-03-13 桩长：8.0 m 桩径：550mm

本次试验资料整理后汇总为表4-8:

终止荷载(kN)

总沉降量(mm)

单桩竖向抗压

表4-8 单桩竖向抗压静载试验结果汇总表

单桩1 桩号单桩2

0 0800

29.07 26.6235.66

极限承载力(kN)

单桩竖向抗压

承载力特征值(kN)

560560720

280280360

单桩3

荷 载 (kN)

历 时 (min)本 级0

0

沉 降 (mm)本 级

累 计

1 2 3 4 5 6 7 0

0

240 320 400 480 560 0 160 120 120 120 150 150 30 120 240 360 480 630 780 810 120

0.00 1.32 2.59 3.87 4.87 7.47 8.95 26.06 累 计

0.00 1.32 3.91 7.78 12.65 20.12 29.07 55.13 最大沉降量：55.13 mm

表4-10 静载荷试验结果汇总表

工程名称：XXX 试验桩号：单桩2# 测试日期：2007-03-15 桩长：8.0 m 桩径：550mm

序 号

荷 载 (kN)

历 时 (min)本 级0

0

沉 降 (mm)本 级

累 计

1 2 3 4 5 6 7 0

0

240 320 400 480 560 0 160 120 120 120 150 150 30 120 240 360 480 630 780 810 120

0.00 0.50 2.44 3.75 5.04 6.79 8.10 22.40 累 计

0.00 0.50 2.94 6.69 11.73 18.52 26.62 49.02 最大沉降量：49.02 mm

表4-11 静载荷试验结果汇总表

工程名称：XXX 试验桩号：单桩3# 测试日期：2007-03-25 桩长：8.0 桩径：550mm

序 号

荷 载 (kN)

历 时 (min)本 级0

0

沉 降 (mm)本 级

累 计

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

0

240 320 400 480 560 0 720 800 160

120 120 120 150 150 150 180 30 120

240 360 480 630 780 930 1110 1140 120

最大沉降量：62.77 mm

0.00 0.51 1.10 1.83 3.42 4.48 6.88 7.95 9.49 27.11 累 计

0.00 0.51 1.61 3.44 6.86 11.34 18.22 26.17 35.66 62.77 Q-s曲线 0.000 6.00 12.00 18.00 24.00 30.00 36.00 42.00 48.00 54.00 60.00s (mm)

1602403204004805600Q (kN)图4.6-2 1#试桩Q-s曲线

0.00 6.00 12.00515s-lgt曲线30456090120160 kN240 kN320 kN400 kN300lgt (min) 18.00 24.00 30.00 36.00 42.00 48.00 54.000 kN 60.00s (mm)图4.6-2 1#试桩s-lgt曲线

480 kN560 kN

Q-s曲线 0.000 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00s (mm)

160240图4.6-3 2#3204004805600Q (kN)试桩Q-s曲线

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00s (mm)515s-lgt曲线30456090120160 kN240 kN320 kN400 kN480 kN300lgt (min)560 kN0 kN图4.6-3 2#试桩s-lgt曲线

Q-s曲线 0.000160 6.50 13.00 19.50 26.00 32.50 39.00 45.50 52.00 58.50 65.00s (mm)

2403204004805600720800Q (kN)图4.6-4 3#试桩Q-s曲线

0.00 6.50 13.00 19.50 26.00 32.50515s-lgt曲线30456090120180160 kN240 kN320 kN400 kN480 kN560 kN0 kN360lgt (min)720 kN 39.00 45.50 52.00 58.50 65.00s (mm)

800 kN图4.6-4 3#试桩s-lgt曲线 4.6.3工程实例三

• 北京某地10#住宅楼，地上12层、地下2层，筏板基础，框架剪力墙结构。因天然地基承载力（100kPa）满足不了设计要求，设计采用CFG桩复合地基，主要设计参数为：总桩数505根、有效桩长9.0m、桩径410mm、桩体强度为C20、桩间距1.8m×1.8m，处理后复合地基承载力为270kPa。

• 试验采用单桩复合地基载荷试验，根据设计的桩间距，试验采用了边长为1.8m×1.8m的正方型承压板，试验最大荷载为

1750kN，试验数量为3处，试验最大荷载和试验数量均满足规范要求。这里仅介绍其中173#桩的试验结果。

• 试验使用了压重平台反力装置，堆载材料为砂袋。采用慢速维持荷载法，试验共分10加载，分级荷载为最大加载量的1/10，其中第一级取分级荷载的2倍。试验荷载与沉降数据汇总表见表4-12，P-s曲线和s-lgt曲线见图4.6-5。

表4-12 复合地基载荷试验数据汇总表

工程名称：XXX 试验点号：173 测试日期：2007-06-04 压板面积：3.24m2 置换率：

序 号

荷 载 (kPa)0

历 时 (min)本 级

90 180 270 360 450 540 630 750 870 0

沉 降 (mm)本 级

累 计

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

162 216 270 324 378 432 486 540 108

90 90 90 90 90 90 90 120 120 0

最大沉降量：18.68 mm

0.00 1.23 1.15 1.49 1.72 1.73 2.47 2.55 2.87 3.47 累 计

0.00 1.23 2.38 3.87 5.59 7.32 9.79 12.34 15.21 18.68 p-s曲线 0.000 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00s (mm)108162 270 kPa 5.59 mm图4.6-5 216270324378 173#桩P-s曲线

432486540p (kPa)

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00s (mm)515s-lgt曲线306090120240108 kPalgt (min)162 kPa216 kPa270 kPa324 kPa378 kPa432 kPa486 kPa540 kPa图4.6-5 173#桩s-lgt曲线

• 根据173#桩载荷试验实测资料，本次参加试验的测点的P～s、s～lgt曲线均无明显的拐点和陡降段,为一条完整连续的平缓光滑曲线。依据《建筑地基处理技术规范》中确定复合地基承载力特征值的有关规定，173#桩单桩复合地基承载力值为270kPa，满足设计要求。

铁路工程基桩检测员资格考试试题

• (静载试验)

• 填空题（请将正确答案填写在答题纸相应空白处。每题2分，共18分）

• 1．在出现负摩擦力的情况下，摩擦桩桩身截面轴力最大的位置是（中心点）。

2．根据我国《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）对确定单桩竖向极限承载力中的有关规定，单桩极限承载力可根据荷载—沉降（Q～S）曲线的（明显陡降段起点）（Q～S曲线第二拐点）特征来确定；当Q～S曲线为缓变型时，根据沉降量确定，一般可取沉降量（40-60㎜）对应的荷载，也可根据沉降随时间的变化的特征确定：取S～Lgt曲线（出现明显下弯的前一级荷载）。

3.单桩极限承载力一方面取决于（桩体自身材料强度），另一方面取决于（土体系统及桩土耦合特性对桩的承载力）。

Q(kN)

S(㎜)

*

有一试桩的Q～s数据如下，判断其单桩承载力特征值为

750

500 （01125kN）。

0

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2.86

3.985.42

6.91

8.42

10.3112.6

15.5

30.8

5.灌注桩（当桩太短或桩侧有临空面的情况外）在水平力作用的极限状态多数是由（桩身强度）控制。

6．为设计提供依据的竖向抗压试验采用（慢速维持荷载法）；当有成熟的地区经验时，也可采用（快速维持荷载法）。

7．土的显著工程特性有（压缩性）、（渗透性）、（抗剪特性）。 8．在单桩抗压静载试验中，量测沉降的测试仪对于大直径桩应（4个对称）安装。沉降测量平面距离桩顶不应小于（0.5倍）桩径。 9．当按相对变形值确定复合地基承载力基本值时，对旋喷桩复合地基，可取（s/b＝0.006）所对应的荷载。

二、问答题（请将答案标清题号写在答题纸上。每题12分，共48分） 1．单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值、抗拔承载力特征值和水平承载力特征值应如何确定？

答：单桩竖向抗压承载力特征值应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值；单桩竖向抗拔承载力特征值应按单桩竖向抗拔极限承载力统计值的一半取值。单桩水平承载力特征值按下列规定确定：（1）当水平承载力按桩身强度控制时，取水平临界荷载统计值为单桩承载力特征值。（2）当桩身长期水平荷载作用且桩不允许开裂时，取水平临界荷载统计值的0.8倍作为单桩水平承载力特征值。 2．简述在竖向受压荷载作用下，桩、土荷载传递机理。桩侧阻力和桩端阻力发挥的条件是什么？

答：在竖向受压荷载作用下，桩顶荷载由桩侧摩擦阻力和桩端阻力承担。但侧阻和端阻的发挥是不同步的，桩侧阻力先发挥，先达极限，端阻后发挥，二者的发挥过程反映了桩土体系荷载的传递过程。在受荷初始阶段，首先是桩身上部的侧摩阻力承担，并以剪应力形式传递给桩周土体，桩身荷载和压缩变形随深度递减。随着荷载的增大，桩身压缩量和下沉位移增加，桩侧摩阻力由上至下逐步被发挥出来。在

达到极限值后，继续增加的荷载则全部由桩端土阻力承担。随着桩端持力层的压缩和塑性挤出，顶端位移增长速度加大，在桩端阻力达到极限值后，位移迅速增大而破坏，此时桩的承载力也达到极限状态。由此可以看出，桩的承载力大小主要是由桩侧土和桩端土的物理学性质决定，而桩的几何特征如长径比，侧表面积大小，桩的成桩效应等也会影响承载力的发挥。桩侧阻力和桩端阻力发挥的前提条件是桩土之间的相对位移。

3．单桩竖向抗压静载试验加载反力装置有几种形式？采用压重平台反力装置时，有哪些规定？

答：加载反力装置可根据现场条件选择锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、地锚反力装置。当采用压重平台反力装置时，应符合下列规定：

（1）加载反力装置能提供的反力不得小于最大加载量的1.2倍； （2）应对加载反力装置得全部构件进行强度和变形验算； （3）压重宜在检测前一次加足，并均匀稳固的放置于平台上； （4）压重施加于地基的压应力不宜大于地基承载力特征值的1.5倍,有条件时宜利用工程桩作为堆载支点。

4.确定单桩竖向抗压极限承载力统计值的规定是什么?单桩竖向抗压承载力特征值Ra应如何取值?

答：确定单桩竖向抗压极限承载力统计值的规定：（1）参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力。（2）当极差超过平均值的30%时，应分析极

差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必要时可增加试桩数量（3）对桩数为3根或3根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量小于3根，应取低值。

单桩竖向抗压承载力特征值应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值。

二、计算题（请将答案标清题号写在答题纸上。共34分）

1．某工程采用砂石桩作地基加固处理，地基粘性土，桩径为600㎜，桩长14m，桩间距1.08m, 等边三角形布置。 假如工程要求作单桩复合地基载荷板试验。请问其刚性载荷板 的面积是多少平方米？板径或板边长是多少？（14分）

2.题目：某建筑工地属于一级建筑物，基础处理采用钻孔灌注桩，桩径1000㎜，桩长30m，桩端持力层为泥质页岩，共打桩485根。根据地质报告，地质分层如下：0～2m为素填土，2～10m为粉质填土，qs为20kPa；10～20m为粉砂；qp为36kPa；20～28m为强风化泥岩，qs为60kPa。桩端进入持力层微风化岩2m,qp为5000kPa。请根据地质报告提供的数据，计算单桩竖向极限承载力设计值，п取3，桩面

积取整数（忽略侧阻和端阻的尺寸效应）。（20分）