建筑工程基础单桩竖向抗压静载试验研究

建筑工程基础单桩竖向抗压静载试验研究

谢政霖

惠州市建设工程质量检测中心 广东惠州 516000

摘要：桩基础作为建筑工程重要的组成部分，直接关系到建筑结构的稳定性，通过对建筑工程单桩竖向抗压极限承载力展开分析，利用静载试验数据作为重要的参考，为建筑工程结构稳定性提供可靠的保障。本文结合具体的工程案例，分析了建筑工程基础单桩竖向抗压静载试验方法，为建筑结构稳定性提供了可靠保障。

关键词：建筑工程；基础单桩；竖向抗压；静载试验

前言

建筑基础是建筑工程重要的结构组成部分，建筑工程地基基础需要根据建筑结构特点以及整体规模进行科学的设计，并投入较多的施工成本，通常情况下地基基础施工成本投入占工程项目总投资的比例较高，尤其随着我国高层建筑数量的不断增多，地基基础的稳定性也受到了更多的关注，需要采用有效的地基加固措施，保证建筑整体结构的稳定性。通过对建筑工程单桩竖向抗压承载力检测方法深入分析，确保建筑结构设计的科学稳定性，提高建筑工程施工质量及安全。

一、工程概况

本次对建筑工程项目单桩进行垂直压缩静载荷试验主要基于特定的工程项目。以某市区一栋楼作为试验研究对象，该建筑工程地下2层，地上24层，总建筑面积约为23262.3平方米，整体建筑高度74.6米。建筑结构以剪力墙结构作为支撑，基础为桩筏基础。本工程桩基主要采用142根旋挖式混凝土灌注桩，在设计过程中根据建筑结构的承载力要求，将每根灌注桩桩径设置为0.70m。为了达到建筑结构稳定性的需求，将单桩竖向抗压承载力特征值设定为3650kN。桩身混凝土强度等级设置为C35，建筑地基持力层的桩身深度设定为1.0m，筏板宽度值为1.20m。

二、建筑工程基础单桩竖向抗压静载试验

从当前我国大部分建筑工程地基基础施工的实际情况来看，基本上采用基桩竖向抗压承载力检测方法对建筑地基基础的稳定性进行掌握，单桩抗压静载试验检测方法也成为认可程度较高的检测方法，通过此检测方法能够更加精准和直观地掌握建筑地基基桩竖向抗压能力，与传统的检测方法相比检测结果更加精准可靠。本文主要某城市中心1号楼的地基基础作为研究对象，此建筑的桩型设计形式为预应力管桩，主桩长48米，在桩规范中，所使用的规范为ϕ600mm，表示的桩身混凝土强度等级主要为C35。为了获得更加准确的单桩竖向抗压能力，研究人员深入分析了桩端岩土层情况。另外，在开展最大单桩竖向抗压试验载荷试验中，给出的载荷值为6500kN。采用户外试验研究方式，并在室温环境中开展具体的试验研究，确保周围环境不存在振动情况，且不存在强磁场因素的影响。

（一）试验装置

建筑工程基础单桩竖向抗压静载试验过程中，采用的试验装置主要有加载装置，主要包括千斤顶、油压传感器、静载荷测试仪、位移传感器等相关加载设备[1]。在单桩竖向抗压静载试验环节中，选择了荷载值为9000kN的静荷载试验反作用框架和两个千斤顶，并采用千斤顶对单桩实施并联加压试验。另外，根据实验的具体要求，在试验基准梁的选择过程中，选择了两根6m长的钢管，对试验单桩两侧安装两根钢管。为了获得更加精准的单桩竖向抗压试验结果，试验人员还在试验桩的末端安装四个沉降测量点，并在单桩上安装了精度较高的位移传感器收集抗压试验数据。

（二）试验原理及方法

通过对建筑工程基础单桩静载试验的分析，能够对建筑工程整体地基单桩的抗压荷载荷载参数和特征，并对不同抗压试验过程中，桩顶存在的差异性荷载数据进行掌握。通过多次实验参数的分析，总结出在此种实验情况下，收集的参数和特征是应力-应变曲线，通过对曲线的分析能够对建筑结构单桩桩基承载力水平做出科学的评估。在结合具体工程基础单桩研究中，使用的压缩荷载应基于慢速持续荷载方法，也就是利用分步荷载法，在水平达到稳定状态时，将添加下一水平的负载，该负载有效地持续，直到满足最终需求，在此基础上跳级卸载直到零[2]。通过对收集的试验数据开展分析，能够掌握基础单桩的沉降稳定情况，并分析了其规律是为每小时最大沉降量不超过0.1mm，连续出现两次可认达到稳定状态。

三、试验结果

（一）基桩静载试验结果

根据试验工程项目的案例实际情况，获得了基础单桩竖向压缩静载试验结果，具体试验结果为桩顶竖向荷载总值为7400kN，每级加载的荷载值为740kN。利用10级荷载试验方法，获得了每个单桩竖向抗压荷载值数据。在对每根单桩基桩的抗压测试过程中，当经过第四级荷载后，表现出稳定性慢、沉降大、持续时间长的特点。通过对Q-s曲线的分析，体现出荷载值不断减小，并且不同的荷载价值情况下，单桩桩顶的沉降率逐渐收敛，并随着荷载力价值的不断增大达到相对稳定的状态。

（二）单桩竖向抗压极限承载力的确定

结合试验规范，对缓慢变化的Q-s曲线开展了深入分析，进而掌握了单桩桩基抗压的真实情况，同时结合曲线的发展趋势，能准确掌握单桩地基的沉降情况，进而获得了精准的单桩的竖向抗压极限承载力Q

-u值。选择s值为40mm的荷载值，应确保建筑地基单桩基础桩的直径控制在800mm以上，这样才能达到建筑结构稳定性的基本要求，如果选择s=0.05D对应的荷载值，相比其他三根基桩相关的Q-s曲线，则呈现出缓慢变化型。这就需要在建筑结构地基单桩设计过程中，科学合理地确定单桩的竖向抗压极限承载力Q-u，如果s值设定的范围在40mm荷载值，则体现出三根基桩的承载力未到达建筑结构地基承载力要求，无法保障建筑结构的安全稳定性。对于设计单位来说，应根据试验检测结论对设计方案做出适当的修改，然后对相关建筑采取加固措施[3]。

基于以上分析，为达到建筑工程的承载力设计要求，应对基础桩的承载力进行科学的设计：

（1）如果基桩的静载试验中，Q-s曲线呈现缓慢变化情况，则显示的沉降量差异不明显。在对每个基桩抗压试验中，从4级荷载加值后，每个单桩都表现出沉降大、持续时间长、稳定性慢的特征，每根基础单桩桩顶沉降率则呈现收敛趋势，并逐渐达到稳定状态。

（2）建筑施工场地地质实地勘察阶段，应合理控制勘查深度范围。建设工程桩端持力层基础上是由卵石层构成，这就需要对地层中卵石层厚度进行勘查，并深入分析是否存在软弱下伏层。

（3）根据建筑工程地基基础稳定性规范设计要求，在大直径桩的Q-s曲线中都属于缓慢变化型。如果桩顶沉降在特定的值范围内，则桩端阻力的发挥会受到阻碍。因此，应适当放宽桩顶总沉降控制标准。

结论：

在本研究过程中有效地利用了静载试验方法来确定建筑工程基桩的承载力值。在具体研究过程中，应对影响建筑结构地基单桩竖向抗压能力的影响因素展开全面分析，并提出有效地单桩竖向抗压极限承载力方法。通过对多个建设工程实例分析表明，基桩的设计的整体结构较为简单，并且根据建筑工程的规模采用的基础桩主要为桩筏基础，沉降差异并不明显。另外，Q-s曲线如果呈现出缓慢变化的状态，则单桩基础属于大直径桩，如果在试验过程中桩顶沉降率在各级荷载作用下呈现出收敛状态，则可适当放宽沉降荷载值，以确定单桩的竖向抗压极限承载力。

参考文献：

[1]陈万成.单桩竖向抗压静载试验检测操作方法及结果分析[J].引文版：工程技术,2016,000(006):P.288-288.

[2]许丹萍.静载试验在确定桩身有明显缺陷桩的承载力的应用[J].工程技术研究,2019,4(10):2.

[3]王星凡,刘林,王也宜,等.天津某地铁停车场高强混凝土管桩竖向抗压承载力异常的原因分析[J].建筑结构,2022,52(S01):5.