抗拔桩和抗压桩静载试验及结果分析

【摘要】随着我国城市建设和施工技术的发展，各种高层建筑和大型地下工程迅猛发展，鉴于竖向承载和变形的要求，桩基础成为工程上首选的深基础形式。近年对于桩基础中抗压桩的受力性能已有较多研究，而抗拔桩的受力性能更多的是参考抗压桩经验，文中通过理论知识及实验分析，对试桩分别进行单桩竖向抗压与抗拔静载试验，从而分析对比两种桩型的受力情况及其差异性，得出了不同的荷載作用机理。成果可作设计施工参考。

【关键词】抗压桩；抗拔桩；载荷试验；受力性状；异同性

建筑物基础中采用的抗拔桩和抗压桩虽然荷载传递过程相似，但荷载的作用方向则相反，抗压桩指向岩土体，抗拔桩背离岩土体，这就使得抗拔桩与抗压桩在承载力构成、参数取值和破坏性质等方面均存在差异。相对于抗压桩，抗拔桩的研究尚不够深入。迄今为止，抗拔桩设计方法仍处于借鉴抗压桩设计方法阶段，即引入一个经验抗拔系数进行设计，使得抗拔桩的理论研究远远落后于工程实践。因此，研究抗压桩和抗拔桩的受力性状是十分重要的，剖析二者存在的差异性，才能更好地指导桩基设计和施工。

1、单桩竖向抗压静载试验

单桩竖向静载试验是指将竖向荷载均匀的传至建筑物基桩上，通过实测单桩在不同荷载作用下的桩顶沉降，得到静载试验的曲线或等曲线，然后根据曲线推求单桩竖向抗压承载力特征值等参数。目前，绝大多数静载试验是为工程验收提供依据，大多数为工程验收提供依据的静载试验，可按设计要求确定最大加载量，不进行破坏试验，即加载至预定最大试验荷载后终止加载。

目前大多数试验采用压重平台反力装置，将大于最大试验荷载的荷重在试验开始前一次性加上平台，试验时采用油压千斤顶分级加载，堆载则采用混凝土块作荷重，压重宜在检测前一次加足，并均匀稳固地放置于平台上，如图 1 所示。

试验加载采用慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载达到稳定标准后施加下一级荷载，直至达到最大试验荷载，然后分级卸载至零，若桩身破坏则试验结束。

2、单桩竖向抗拔静载试验

根据设计与规范要求，最大试验荷载3000kN，场地地基承载力较小，不满足反力条件，故需要在试验桩两侧各补1根反力桩，试验前需要进行主梁的刚度计算，确保满足最大试验荷载要求，加载方式为慢速法。

3、结果分析方法研究

在抗压与抗拔试验各级荷载作用下，各试桩桩身不同深度的相邻截面的摩阻力按下式计算：

式中：为第与传感器对应桩的侧表面积；为桩身外径；为第传感器的高度；、分别为 第传感器和下端的桩身轴力值。结合桩身传感器布设位置及与土层的对应关系，可得抗压、抗拔试桩的土层摩阻力-荷载等级变化曲线。

静载试验结果表明，各试桩单桩抗压、抗拔承载力极限值均满足设计要求。由内力测试结果分析可知，单桩竖向抗压与抗拔的受力性状是有差异的，对应各土层的抗拔侧摩阻力的发挥远小于抗压桩，通过抗拔桩承载力水平方向应力及桩周土的剪胀性两方面分析二者差异性的影响因素，有桩土的泊松比、桩周土的摩擦角等、桩身尺寸。

由于抗拔桩与抗压桩共同作用是一个极为复杂的问题，本文通过建立的抗压桩与抗拔桩共同作用分析模型，对竖向受荷抗拔桩、抗压桩共同作用进行了理论研究。本文通过理论分析和对抗拔桩与抗压桩的试验，再通过进一步抗压、抗拔内力测试结果的对比分析，可知抗拔桩侧摩阻力的发挥远小于抗压桩，影响其差异性的因素有桩土的泊松比、桩周土的摩擦角等、桩身尺寸等。

综合上述分析，对抗拔抗压桩受力性状的差异性总结归纳如下：

（1）相同点：在小荷载作用下，①抗拔桩和抗压桩的曲线均呈缓变型；②轴力变化集中在桩身上部，其沿深度的变化相似；③侧阻的发挥均 为异步的过程.

（2）不同点：在大荷载作用下，①抗压桩的曲线变化比抗拔桩明显；②抗拔桩桩身下部轴力的变化比抗压桩的大很多，同时抗压桩端部轴力较大，表现为摩擦端承桩，而抗拔桩端部轴力趋于0，为纯摩擦桩；③抗压桩侧阻沿深度逐渐变大（软弱土层除外），而抗拔桩侧阻表现为“两头小，中间大”，还有抗压桩端部侧阻增加很快，而抗拔桩侧阻在达到一定值后，只出现很小增幅；④抗拔桩与抗压桩的侧阻极限值不同 ， 其比值在 0.8 ～ 0.85 之间变化 （桩端处除外），在具体设计时值应按实测统计得出。（3）由于桩周土应力状态的不同和端阻发挥的影响，使得抗拔桩和抗压桩侧阻发挥机理不同，从而它们的受力性状产生差异。抗压桩端部侧阻发生增强效应，而抗拔桩端部侧阻出现退化效应。

参考文献：

[1] 桩基工程手册编委会.桩基工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1995.

[2]中华人民共和国建设部.建筑基桩检测技术规范：JGJ106-2014[s].北京：中国建筑工业出版社，2014：13-22.

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[5]黄锋 ，黄文峰 ，李广信 ，吕禾.不同受载方式下桩侧阻的渗水力模型试验研究[J]. 岩土工程学报，1998，20（ 2）：10～14.