單樁豎向抗壓靜載測(cè)試原理是在樁頂部逐級(jí)施加荷載，觀測(cè)樁在荷載下產(chǎn)生的沉降，從而檢測(cè)單樁的豎向抗壓承載力。單樁豎向抗壓試驗(yàn)設(shè)備主要由反力裝置、加載裝置、荷載量測(cè)裝置、位移量測(cè)裝置和自動(dòng)采集裝置組成。
在早期的試驗(yàn)過程中，由于設(shè)計(jì)單樁的承載力較低，所以現(xiàn)場(chǎng)用來試驗(yàn)的設(shè)備也相對(duì)簡(jiǎn)單;隨著現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，反力平臺(tái)中配重物由土堆、壓樁機(jī)、水箱、砂袋等發(fā)展到了混凝土預(yù)制塊、鋼錠或者使用工程樁反錨等;反力裝置有了錨樁反力裝置、壓重反力裝置、堆重錨樁聯(lián)合反力裝置、地錨反力裝置的多樣化反力裝置;這樣一方面縮短工期，另一方面試驗(yàn)的安全性有所提高;加載設(shè)備中加壓泵由手動(dòng)油泵發(fā)展為交流電動(dòng)油泵、直流電動(dòng)油泵以及全自動(dòng)交流、直流電動(dòng)油泵;觀測(cè)用的量測(cè)表也由機(jī)械式百分表發(fā)展為大量程、高精度的位移傳感器;現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)由試驗(yàn)人員手動(dòng)抄表方式，更換為自動(dòng)加卸、記錄、判穩(wěn)的靜載荷測(cè)試儀。
那么，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，單樁豎向抗壓試驗(yàn)會(huì)用到哪些裝置呢？又該如何進(jìn)行選擇呢？
一、反力裝置
常見的反力裝置由不同規(guī)格的鋼梁、支墩、配重(混凝土塊或鋼塊)等組成。
單樁豎向抗壓靜載荷裝置常采用錨樁反力裝置、壓重反力裝置、錨樁壓重聯(lián)合反力裝置、地錨反力裝置。
試驗(yàn)用的鋼梁包含主梁和次梁，鋼梁截面大小須經(jīng)計(jì)算確定，并滿足強(qiáng)度、整體穩(wěn)定和剛度三個(gè)主要要求。前兩個(gè)保證鋼梁在使用中的安全，后者保證不會(huì)產(chǎn)生過大的變形以利正常使用。若在壓重反力裝置中使用，鋼梁的使用還需要考慮長(zhǎng)度，從而保障反力平臺(tái)處于安全高度之內(nèi)。
無論荷重反力裝置，加載反力裝置提供的反力不得小于最大加載值得1.2倍(部分規(guī)范有更高的要求，按照試驗(yàn)規(guī)范執(zhí)行)，加載反力裝置的構(gòu)件應(yīng)滿足承載力和變形的要求;當(dāng)使用錨樁反力裝置和錨樁壓重聯(lián)合反力裝置，工程樁作錨樁時(shí)，錨樁數(shù)量不宜少于4根，且應(yīng)對(duì)錨樁上拔量進(jìn)行監(jiān)測(cè);壓重宜在檢測(cè)前一次加足，并均勻穩(wěn)固地放置于平臺(tái)上，且壓重施加于地基的壓應(yīng)力不宜大于地基承載力特征值的1.5倍;有條件時(shí)，宜利用工程樁作為堆載支點(diǎn)。
二、加載穩(wěn)壓裝置
加載穩(wěn)壓裝置包含油泵、千斤頂、液壓油管、分流閥、卸載閥等器件。
（一）千斤頂?shù)倪x擇
靜載試驗(yàn)一般采用液壓式千斤頂，可根據(jù)不同的噸位需求，選擇不同噸位的千斤頂。
目前市場(chǎng)上有兩類千斤頂，一類是單油路千斤頂，另一種是雙油路千斤頂;若現(xiàn)場(chǎng)需要儀器控制自動(dòng)卸載，應(yīng)選擇雙油路千斤頂。
在靜載試驗(yàn)選擇千斤頂時(shí)，試驗(yàn)用壓力表、油泵、油管在最大加載時(shí)的壓力不應(yīng)超過規(guī)定工作壓力的80%(或部分規(guī)范要求的1.2倍);且部分地區(qū)明確要求千斤頂在最大試驗(yàn)荷載對(duì)應(yīng)的測(cè)量值宜控制在全量程的25%-80%范圍內(nèi)(或千斤頂?shù)牧砍滩粦?yīng)大于最大加載量的3.0倍)。具體要求需更具對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行校核。
當(dāng)采用兩臺(tái)以上千斤頂加載時(shí)，其型號(hào)、規(guī)格應(yīng)一致。所有千斤頂應(yīng)并聯(lián)同步工作，其合力中心應(yīng)與受間樁的橫截面形心重合。目的是為了避免受檢樁偏心受荷，若偏心嚴(yán)重，輕則使試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真，反力不夠無法測(cè)試真正的承載力值，重則會(huì)使試樁和試驗(yàn)設(shè)備遭到破壞。
※需注意：為保障測(cè)試油路中壓力一致，千斤頂上面不應(yīng)帶有保壓裝置。
（二）油泵的選擇
目前市場(chǎng)上的油泵的種類較多，在進(jìn)行工程試驗(yàn)時(shí)應(yīng)該主要考慮以下幾點(diǎn)進(jìn)行選擇：
1、油泵的額定出油量，也就是油泵在運(yùn)行狀態(tài)下每分鐘的出油量，如在大噸位試驗(yàn)的時(shí)候，不宜選擇額定出油量過小的油泵，會(huì)導(dǎo)致加載時(shí)間過長(zhǎng);在小噸位試驗(yàn)的時(shí)候，不宜選擇額定出油量過大的油泵，否則在加載過程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)加荷超值的現(xiàn)象。
2、油泵的油箱大小。同樣也是選擇油泵的一個(gè)要素，如在進(jìn)行較大噸位試驗(yàn)時(shí)，選擇小油箱的油泵，在試驗(yàn)過程中需要多次對(duì)油泵進(jìn)行加油，而在卸載的時(shí)候需要對(duì)油泵進(jìn)行取油，增加現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員的負(fù)擔(dān)。但大油箱油泵在搬運(yùn)的過程中又存在搬運(yùn)比較困難的問題，所以需要合理進(jìn)行選擇。
3、油泵最大加載能力。油泵的最大加載能力同樣時(shí)油泵選擇的一個(gè)重要要素，如油泵最大加載能力只能加載到40MPa，會(huì)導(dǎo)致在試驗(yàn)后期無法施加到的情況，所以需要合理的選擇油泵的最大加載能力。
三、荷載量測(cè)裝置
靜載試驗(yàn)通過控制油泵控制千斤頂升降，從而實(shí)現(xiàn)荷載的施加和卸荷，荷載測(cè)量一般采用以下兩種形式：一是通過用放置在千斤頂上的荷重傳感器直接測(cè)定;二是通過并聯(lián)于千斤頂油路的壓力表或壓力傳感器測(cè)定油壓，根據(jù)千斤頂率定曲線換算荷載。
荷重傳感器測(cè)量荷載屬于直接測(cè)量。單樁豎向抗壓試驗(yàn)中荷重傳感器置于千斤頂?shù)纳戏剑苯訙y(cè)量荷載值。使用荷載傳感器試驗(yàn)時(shí)，壓力的測(cè)量范圍、誤差僅取決傳感器的量程與精度，與所用千斤頂?shù)拇笮o關(guān)。荷重傳感器在測(cè)量前需對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)標(biāo)定。
常見的荷重傳感器精度等級(jí)有0.1級(jí)、0.25級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)等，量程也有100kN、200kN、500kN、1000kN、2000kN、3000kN、5000kN、8000kN、10000kN等量程，在選擇進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)規(guī)范、最大試驗(yàn)荷載值等信息選擇合適的荷重傳感器。
如《公路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》(JTG/T 3512-2020)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)中要求荷重傳感器的測(cè)量誤差不應(yīng)大于1%。
油壓表和壓力傳感器測(cè)量荷載屬于間接測(cè)量，它直接測(cè)量的是千斤頂?shù)挠蛪?，通過千斤頂?shù)穆识ㄇ€換算出千斤頂?shù)暮奢d。相對(duì)而言同精度下的壓力傳感器的精度和分辨率較油壓表更高。
市面上用于靜載試驗(yàn)的油壓表的量程主要有25MPa、40MPa、60MPa、100MPa等，精度常見的等級(jí)有0.1級(jí)、0.4級(jí)、1.0級(jí)、1.6級(jí)等。
試驗(yàn)時(shí)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)規(guī)范、千斤頂?shù)呐渲煤妥畲笤囼?yàn)荷載要求，合理選擇壓力表和壓力傳感器。如《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2014)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)中明確要求壓力傳感器或壓力表的準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于或等于0.5級(jí)，且試驗(yàn)用壓力表在最大加載時(shí)的壓力不應(yīng)超過規(guī)定工作壓力的80%。
四、位移量測(cè)裝置
位移量測(cè)裝置主要由基準(zhǔn)樁、基準(zhǔn)梁和百分表或位移傳感器組成。
（一）基準(zhǔn)梁與基準(zhǔn)樁
基準(zhǔn)樁的設(shè)置應(yīng)滿足以下條件：基樁樁本身不變動(dòng)，沒有被觸碰的危險(xiǎn)，附近沒有振源，不受直射陽光與風(fēng)雨等干擾，不受試樁下沉的影響?；鶚稑逗突鶞?zhǔn)梁原則上應(yīng)該是不動(dòng)的。但是，由于試樁與錨樁的變位，氣象、日照以及附近施工與交通引起的振動(dòng)甚至潮汐等影響，都會(huì)使基準(zhǔn)樁或基準(zhǔn)梁產(chǎn)生一定的變位或變形?；鶞?zhǔn)梁牢固地安裝在基準(zhǔn)樁上后，要清理周圍的雜物，保證在試驗(yàn)過程中周圍的活動(dòng)物體不接觸和影響基準(zhǔn)樁和基準(zhǔn)梁?；鶚稑稇?yīng)打入地面以下足夠的深度，一般不小于1m。
基準(zhǔn)梁應(yīng)具有足夠的剛度，宜采用工字鋼，高跨比宜小于1/40。型鋼的缺點(diǎn)是溫度膨脹系數(shù)大，為減少溫度變化引起的基準(zhǔn)梁撓曲變形，一端固定在基準(zhǔn)樁上，另一端應(yīng)可沿基準(zhǔn)梁方向水平移動(dòng)(簡(jiǎn)支于基準(zhǔn)樁上)?；鶞?zhǔn)梁附近最好不要設(shè)置高功率的照明和取暖設(shè)備，也可用聚苯乙烯等隔熱材料將基準(zhǔn)梁包裹起來，以消除溫度影響。另外，基準(zhǔn)梁不宜過長(zhǎng)，因?yàn)楹茈y避免氣候環(huán)境影響，越長(zhǎng)受外界環(huán)境影響越大。在實(shí)際檢測(cè)過程中，可以用蓬布將基準(zhǔn)梁遮蓋起來，防止日光直射以及風(fēng)雨的侵襲，盡可能地減少外界環(huán)境對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。
基樁樁的安裝應(yīng)該符合下表要求：
（二）百分表和位移傳感器
基樁沉降測(cè)量宜采用位移傳感器或大量程百分表，《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2014)中要求沉降測(cè)量誤差不大于0.1%FS，分辨率優(yōu)于或等于0.01mm。常用的百分表量程有50mm、30mm、10mm，量程越大，周期檢定合格率越低，但沉降測(cè)量使用的百分表量程過小，會(huì)造成頻繁調(diào)表，影響測(cè)量精度。
位移傳感器工作原理是把位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)，便于測(cè)讀。位移相對(duì)于百分表自動(dòng)化程度更高，可配套靜載荷測(cè)試儀使用。目前有些廠家推出的位移傳感器還具有防水功能，無線連接等功能，更易操作，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。
百分表位移傳感器在使用中，應(yīng)定期進(jìn)行標(biāo)定，并且應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行期間核查。位移計(jì)應(yīng)備有夾具、表架，并同基準(zhǔn)梁連接，夾具和表架不得有撓曲變形。
在單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)中，沉降測(cè)定平面宜在樁頂200mm以下位置，且測(cè)定平面到樁頂距離不小于0.5倍樁徑，兩者取大值。直徑或邊寬大于500mm的樁，應(yīng)在其2個(gè)方向?qū)ΨQ安置4個(gè)百分表或位移傳感器。直徑或邊寬小于500mm的樁可對(duì)稱安置2個(gè)百分表或位移傳感器。儀表應(yīng)對(duì)稱排布并位于同一水平面。
測(cè)點(diǎn)表面需經(jīng)一定處理，使其牢固地固定于樁身，不得在承壓板上或千斤頂上設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，避免因承壓板變形導(dǎo)致沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)失實(shí)。
五、自動(dòng)采集裝置
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，基樁靜載測(cè)試技術(shù)也向著自動(dòng)化測(cè)試方向不斷發(fā)展。在20世紀(jì)90年代以后，各大廠家紛紛研制出了自動(dòng)化靜載儀，也有越來越多的檢測(cè)單位開始采用自動(dòng)化靜載試驗(yàn)設(shè)備取代傳統(tǒng)的測(cè)量方法。解決了長(zhǎng)期困擾檢測(cè)人員的難題，改變了原始的靜載測(cè)試工具，大大改善了工作條件，提高測(cè)試精度，規(guī)范了靜載測(cè)試，使樁基檢測(cè)水平向前邁進(jìn)了一大步。
靜載試驗(yàn)是目前樁基礎(chǔ)承載力檢測(cè)的最為準(zhǔn)確、直接的方法。為了規(guī)范檢測(cè)行為，保證數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，杜絕弄虛作假現(xiàn)象，各地建設(shè)行政主管部門或行業(yè)協(xié)會(huì)陸續(xù)對(duì)靜載試驗(yàn)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，規(guī)范檢測(cè)行為，控制檢測(cè)質(zhì)量，力保檢測(cè)市場(chǎng)的長(zhǎng)期健康有序發(fā)展。
目前市面上的靜載儀大多都內(nèi)置有無線通訊模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸與上傳功能，在做試驗(yàn)的同時(shí)完成數(shù)據(jù)的上傳。
檢測(cè)單位在靜載試驗(yàn)前，應(yīng)登錄監(jiān)控平臺(tái)施行網(wǎng)上工程申報(bào)，錄入工程基本信息以及五方主體單位的基本信息。申報(bào)成功后，系統(tǒng)自動(dòng)隨機(jī)生成測(cè)試流水號(hào)，將流水號(hào)輸入至儀器中，即可完成上傳的設(shè)置。監(jiān)控平臺(tái)上可實(shí)時(shí)查看監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)詳表、數(shù)據(jù)總表、測(cè)試曲線圖、測(cè)試日志、現(xiàn)場(chǎng)照片等信息。
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