基桩检测从大的方面分为桩承载力检测和桩身完整性检测,桩承载力检测按检测目的不同和检测时间先后不同又分为试桩检测和验收检测,按桩受力性质不同又分为抗压桩检测、抗拔桩检测和抗水平力桩检测。对基桩检测,不同规范规定不同,设计单位和检测单位各自执行自己专业的规范,因此会出现矛盾。一般是设计人员按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011) ^[1](简称地基规范)或《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008) ^[2](简称桩基规范)对基桩检测提出要求,检测人员按《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106—2014) ^[3](简称检测规范)进行检测。当建设单位、监理单位或质检部门发现检测单位和设计单位对检测方法或静载试验加载量(最大试验荷载)等要求不一致时,建设单位会将设计和检测人员召集到一起协商,但由于一般设计人员不太熟悉检测,检测人员又不太懂设计,造成有些问题得不到有效解决,检测方法或检测成果不满足规范要求,甚至留下安全隐患。本文针对上述问题进行探讨,并希望本文能成为沟通设计和检测人员的桥梁。

　　 第3.3.1条规定:“为设计提供依据的试验桩应依据设计确定的基桩受力状态,采用相应的静载试验方法确定单桩极限承载力。”

　　 第3.3.1条条文说明认为,对于端承型大直径灌注桩,当受设备或现场条件限制无法做静载试验时,可按地基规范进行深层平板载荷试验、岩基载荷试验;或在同条件下的小直径桩的静载试验中,通过桩的内力测试,确定承载力参数,并建议考虑尺寸效应的影响。另外,采用上述替代方案时,应先通过相关质量责任主体组织的技术论证。

　　 第8.5.6条规定:1)建筑桩基设计等级为甲、乙级的桩基应通过单桩静载试验确定单桩竖向承载力;对于单桩竖向承载力很高的大直径端承桩型,当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层时,可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值,试验方法应符合地基规范附录D;对于嵌岩桩,可按地基规范附录H的岩基载荷试验确定桩端岩石承载力特征值。2)建筑桩基设计等级为丙级桩基可采用静力触探及标贯试验参数,结合工程经验确定单桩竖向承载力特征值。

　　 第5.3.1和第5.3.2条规定:1)甲、乙级建筑桩基应通过单桩静载试验确定单桩竖向承载力,但地质条件简单的乙级桩基可参照地质条件相同的试桩资料,结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定;对于大直径端承型桩,也可通过深层平板(平板直径应与孔径一致)的载荷试验确定极限端阻力;对于嵌岩桩,可通过直径为0.3m岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值,也可通过直径为0.3m嵌岩短墩载荷试验确定极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值。2)丙级桩基可根据原位测试和经验参数确定。

　　 由于桩基规范第9.4.3条第2款规定,对于施工前未按照桩基规范第5.3.1条规定进行单桩静载试验的工程,应采用静载荷试验进行单桩竖向承载力检测。因此,对“甲、乙级建筑桩基应通过单桩静载试验确定单桩竖向承载力”的要求可适当放松。

　　 第3.3.1条规定,检测数量要满足设计要求,且在同一条件下不应少于3根;当预计工程桩总数在50根以内时,不应少于2根。检测规范第3.3.1条条文说明认为,“同一条件”是指“地基条件、桩长相近,桩端持力层、桩型、桩径、成桩工艺相同”。

　　 第8.5.6条第1款规定,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%。

　　 第5.3.2条第1款规定,检测数量按检测规范执行。

　　 第3.3.4条规定,当符合下列条件之一时,应采用静载试验检测:1)甲级建筑桩基应采用静载验收检测;2)施工前未按检测规范第3.3.1条进行单桩静载试验的工程;3)施工前已进行单桩静载试验,但施工过程变更了工艺参数或施工质量出现异常;4)地质条件复杂、桩施工质量可靠性低;5)本地区采用新桩型或新工艺;6)施工过程中产生挤土上浮或偏位的群桩。

　　 第3.3.5条规定,对于除本规范第3.3.4条规定外的预制桩和满足高应变法适用检测范围的灌注桩,可采用高应变法进行检测。

　　 第3.3.7条规定,对于端承型大直径灌注桩,当受设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时,可选择下列方式之一,进行持力层核验:1)采用钻芯法测定桩底沉渣厚度,并钻取岩土芯样检验桩端持力层。数量不少于10%,且不少于10根。2)采用深层平板载荷试验或岩基平板载荷试验。检测数量不少于总桩数的1%,且不少于3根。

　　 第10.2.16条规定:1)复杂地质条件下应采用静载荷试验;2)大直径嵌岩桩可根据终孔时持力层岩性报告,结合桩身质量检验报告核验。

　　 第10.2.16条条文说明认为:1)甲、乙级建筑桩基宜采用静载荷试验;2)对预制桩和满足高应变适用范围的灌注桩,当有静载对比试验时,可采用高应变法;3)对超过试验能力的大直径嵌岩桩,可根据超前钻及钻芯法检验报告提供的嵌岩深度、持力层单轴抗压强度、桩底沉渣情况和桩身混凝土质量,必要时结合岩基荷载试验和桩侧摩阻力试验进行核验。

　　 第9.4.3条规定,下列情况应进行静载试验:1)施工前已进行单桩静载试验,但施工过程变更了工艺参数或施工质量出现异常;2)施工前未按规定试桩;3)地质条件复杂、桩施工质量可靠性低;4)本地区采用新桩型或新工艺。

　　 第9.4.4条规定,除本规范第9.4.3条规定条件外的桩基及设计等级为甲、乙级的建筑桩基静载荷试验检测的辅助检测,可采用高应变动测法进行检测。

　　 1)检测规范第3.3.4条规定,同一条件下不应少于总桩数的1%,且不少于3根;当工程桩总数在50根以内时,不应少于2根。2)地基规范第10.2.16条规定,在同一条件下,不得少于3根,且不得少于总桩数的1%。3)桩基规范第9.4.3条规定检测数量同检测规范第3.3.4条规定。

　　 1)检测规范第3.3.5条规定,不宜少于总桩数的5%,且不得少于5根;2)地基规范第10.2.16条条文说明认为,不得少于总桩数的5%,且不得少于5根。3)桩基规范第9.4.4条未明确。

　　 检测规范第3.3.1条规定:“为设计提供依据的试验桩应依据设计确定的基桩受力状态,采用相应的静载试验方法确定单桩极限承载力。”

　　 地基规范第8.5.9条规定:“单桩抗拔承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确定,并应加载至破坏。”

　　 桩基规范:1)第5.4.6条第1款规定:“对于设计等级为甲级和乙级的建筑桩基,基桩的抗拔极限承载力应通过现场单桩上拔静载荷试验确定。”2)第5.4.6条第2款规定,群桩基础和丙级建筑桩基可通过计算确定承载力,可不试桩。但此条条文说明要求,丙类桩基应进行工程桩抗拔静载试验检测,且指出:“群桩的抗拔极限承载力难以通过试验确定。”其原因是,由于群桩效应,群桩整体抗拔承载力不一定是由单根桩试桩得到的单桩抗拔承载力之和,单根桩试桩没意义,而进行群桩整体抗拔试验又不现实。

　　 检测规范第3.3.1条规定,检测数量应满足设计要求,且在同一条件下不应少于3根;当预计工程桩总数在50根以内时,不应少于2根。地基规范第8.5.9条条文说明规定,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%。桩基规范未规定。

　　 检测规范第3.3.8条、地基规范第10.2.14及第10.2.17条、桩基规范第9.4.6条规定,应采用单桩静载试验检测。

　　 检测规范第3.3.8条和地基规范第10.2.17条规定,检测数量在同一条件下不应少于3根,且不少于总桩数的1%。前者还规定总数在50根以内时,不应少于2根。桩基规范未明确。

　　 检测规范第3.3.1条规定:“为设计提供依据的试验桩应依据设计确定的基桩受力状态,采用相应的静载试验方法确定单桩极限承载力。”

　　 地基规范第8.5.8条规定:“单桩水平承载力特征值应通过现场水平载荷试验确定,必要时可进行带承台的载荷试验。”

　　 桩基规范第5.7.2条规定:“对于受水平荷载较大的设计等级为甲级、乙级的建筑桩基,单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载试验确定。”

　　 检测规范第3.3.1条规定,检测数量应满足设计要求,且在同一条件下不应少于3根;当预计工程桩总数在50根以内时,不应少于2根。地基规范和桩基规范未规定。

　　 检测方法和数量与单桩竖向抗拔承载力验收检测方法和数量完全相同。

　　 检测规范第3.3.3条规定:1)每个柱下承台抽检桩数不得小于1根。2)建筑桩基设计等级为甲级,或地质条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩,抽检数量不应少于总桩数的30%,且不得少于20根;其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%,且不得少于10根。3)大直径嵌岩灌注桩或设计等级为甲级的大直径灌注桩,应在上述1)、2)两条规定的抽检桩数范围内,选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测。抽检数量不应少于总桩数的10%。4)当符合检测规范第3.2.6条第1款、第2款规定的桩(即施工质量有疑问的桩、局部地质条件出现异常的桩)数较多,或为了全面了解工程基桩的桩身完整性情况时,宜增加抽检数量。

　　 地基规范第10.2.15条规定:1)直径大于800mm的嵌岩桩应采用钻孔抽芯法或声波透射法检测。检测数量不得少于总桩数的10%,且不得少于10根,且每根柱下承台的抽检桩数不应少于 1根。2)除上述1)条以外的桩,可采用钻孔抽芯法、声波透射法或动测法检测。检测数量不得少于总桩数的10%,且不应少于10根。注意:这里没有“每根柱下承台的抽检桩数不应少于1根”的要求。

　　 桩基规范第9.4.5条规定:可采用可靠的动测法检测,对于大直径桩,还可采用钻孔抽芯法、声波透射法检测。检测数量同检测规范第3.3.3条规定。

　　 低应变法方便灵活,检测速度快,适宜于预制桩和小直径灌注桩的检测,但由于低应变法的理论基础是一维线弹性杆件模型,且激振能量小等原因,有些情况下低应变检测不适合。

　　 (1) 检测规范第8.1.2条规定:“桩身截面多变且变化幅度较大的灌注桩,应采用其他方法辅助验证低应变法检测的有效性。”

　　 (2) 由于尺寸效应的影响,对于大直径桩,采用低应变检测不准确,即使采用激振能量较大的高应变检测方法,对大直径桩仍难以取得较好的检测效果,因此,检测规范第3.3.3条规定,大直径嵌岩灌注桩或设计等级为甲级的大直径灌注桩,应选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测;对于直径大于800mm的嵌岩桩,地基规范第10.2.15条要求更严:“直径大于800mm的嵌岩桩应采用钻孔抽芯法或声波透射法检测。检测数量不得少于总桩数的10%,且不得少于10根,且每根柱下承台的抽检桩数不应少于1根。”

　　 (3) 地基规范第10.2.15条条文说明指出:一般情况下,低应变法能可靠地检测到桩顶下第一个浅部缺陷的界面,但由于激振能量小,当桩身存在多个缺陷时或桩周土阻力很大时,难以检测到桩底反射波和深层缺陷的反射波信号,影响检测结果准确。因此,当检测结果表明,桩某个深度处有缺陷(如断桩)时,不代表其下没有缺陷,特别是在处理管桩断桩问题时务必注意。当某根管桩在浅部断裂时,一般是做护壁开挖后将断桩以上部分剔除,此时务必再次对下部桩进行低应变检测,如下部桩无缺陷(断桩),可采用现浇混凝土桩接桩;如下部仍有缺陷(断桩),则应继续下挖,直到低应变检测下部桩无缺陷(断桩)后方可接桩或采取其他处理措施。

　　 (4) 检测规范第8.1.1条条文说明指出:1)低应变检测方法不适合薄壁钢管桩、大直径现浇薄壁混凝土管桩和类似于H型钢桩的异性桩;钢桩桩身质量检验以焊缝检查和焊缝探伤为主。2)低应变检测桩长不宜超过30～50m,长径比不宜超过30～50。因为若桩太长,应力波尚未反射回桩顶,甚至尚未传到桩底,其能量已完全衰减或提前反射,致使仪器测不到桩底反射信号,而无法评定整根桩的完整性。

　　 检测规范第9.1.1条规定:高应变法适用于检测基桩竖向抗压承载力和桩身完整性;对于大直径扩底桩和预估荷载-沉降(Q-S)曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩,不宜采用高应变法检测。

　　 检测规范第9.2.5条规定:“采用高应变进行承载力检测时,锤的重量与单桩竖向抗压承载力特征值的比值不得小于0.02。”此为强制性条文,应严格执行。当对直径大于600mm的灌注桩或桩长大于30m的混凝土桩的承载力进行检测时,检测规范第9.2.6条规定,尚应对桩径或桩长引起的桩-锤匹配能力下降进行补偿,即锤的重量与单桩竖向抗压承载力特征值的比值应大于0.02。从检测规范第9.2.6条条文说明可以看出,对于大直径灌注桩,锤的重量与单桩竖向抗压承载力特征值的比值应不小于0.03。

　　 检测规范第9.2.5条条文说明规定,高应变检测应遵循“重锤低击”的原则,不应采用“轻锤高击”。

　　 按检测规范第7.5.3条,混凝土芯样试件抗压强度应按下式计算:

　　 $f{}_{\text{c}\text{o}\text{r}}=4{\rm P}/\text{π}d{}^2$

　　 式中:f_cor为混凝土芯样试件抗压强度,MPa,精确至0.1MPa;P为芯样试件抗压试验测得的破坏荷载,N;d为芯样试件的平均直径,mm。

　　 混凝土芯样试件抗压强度f_cor不等于混凝土强度等级(立方体抗压强度标准值f_cu,k),检测规范第7.5.4条指出:“混凝土芯样试件抗压强度可根据本地区的强度折算系数进行修正”。检测规范第7.5.3条条文说明、第7.5.4条条文说明指出:混凝土芯样试件的强度值不等于在施工现场取样、成型、同条件养护试块抗压强度,也不等于标准养护28d的试块抗压强度;大部分实测数据表明桩身混凝土芯样试件抗压强度低于控制混凝土材料质量的立方体试件抗压强度,但降低幅度存在较大的波动范围;也有一些实测数据表明,桩身混凝土芯样试件抗压强度并不低于立方体试件抗压强度,所以规范不能采用一个统一的折减系数来反映芯样试件抗压强度与立方体试件抗压强度的差异。如广东有137组数据表明在桩身混凝土中钻芯法钻取的芯样试件抗压强度与立方体试件抗压强度的比值的统计平均值为0.749 。

　　 笔者建议,如果本地区规定了混凝土芯样试件抗压强度折算系数(即桩身的钻芯法钻取的混凝土芯样试件抗压强度f_cor与立方体抗压强度标准值f_cu,k的比值),则按本地区规定执行,如没有规定,建议参照广东省取0.75。

　　 一般检测人员知道静载试验验收检测最大加载量不应小于设计要求的单桩竖向承载力特征值的2.0倍,但对桩的承载力由桩身强度控制时试桩检测加载量如何确定、单桩竖向抗压承载力由桩身强度控制时验收检测加载量如何确定及单桩竖向抗拔承载力由桩身强度控制或裂缝宽度控制时验收检测加载量如何确定等问题,则很多检测人员不清楚。要弄清这些问题,首先要了解设计时单桩竖向承载力是如何确定的。检测规范第5.1.4条条文说明也指出:建议检测单位尽量了解设计条件,如作用和抗力的考虑、抗裂或裂缝宽度验算,这些因素将对抗拔桩的配筋和承载力取值产生影响。

　　 (1)单桩竖向承载力特征值R_a′计算:一般非嵌岩桩按桩基规范第5.2.2条、第5.6.6条计算,嵌岩桩按桩基规范第5.2.2条、第5.3.9条计算。需要说明的是,为了区别于下文的“设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a”,本文将桩基规范中“R_a”符号改为“R_a′”。

　　 (2)桩身轴心受压承载力设计值[R]计算:按桩基规范第5.8.2条式(5.8.2-1)、式(5.8.2-2)或地基规范第8.5.11条式(8.5.11)右边计算。

　　 (3)设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a取R_a′和[R]/1.35的较小值。注意:1)这里有“设计要求的”五个字,以与R_a′区别开来;2)系数“1.35”是因为[R]为设计值,应换算成标准值以与特征值R_a对应,后文中的系数取“1.35”原因均与此相同。

　　 (1)单桩竖向承载力特征值R_a′计算:按桩基规范第5.4.5条计算,取式(5.4.5-1)和式(5.4.5-2)右边的较小值。

　　 (2)桩身轴心受拉承载力设计值[N]和桩身抗裂承载力标准值[N_k]计算方法:1)对于预应力混凝土管桩,设计直接选用国标《预应力混凝土管桩》(10G409) ^[4](安徽省还可选用省标《先张法预应力混凝土抗拔管桩(抱箍式连接)》(皖G2013G404) ^[5]),[N]与[N_k]可直接从标准图中查得。2)对于灌注桩,[N]按桩基规范第5.8.7条式(5.8.7)右边计算,[N_k]按《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010) ^[6](简称混凝土规范)第7.1.1、第7.1.2条计算。

　　 (3)R_a取R_a′,[N]/1.35和[N_k]的最小值。

　　 试桩目的是为设计提供依据时,应执行检测规范第4.1.2条规定:“为设计提供依据的试验桩,应加载至桩侧与桩端的岩土阻力达到极限状态;当桩的承载力由桩身强度控制时,可按设计要求的加载量进行加载。”也就是说,一般情况下,如非嵌岩桩和持力层为软质岩(岩石饱和单轴抗压强度标准f_rk≤15MP_a)的嵌岩桩,应加载至桩侧与桩端的岩土阻力达到极限状态为止,这样就能得到桩的极限承载力标准值Q_uk,Q_uk除以2后即能得到单桩竖向承载力特征值R_a。但当桩较长、采用后注浆技术等使桩的承载力较大,或持力层为硬质岩的嵌岩桩时,桩的承载力可能由桩身强度控制,在桩侧与桩端的岩土阻力达到极限状态之前桩身可能破坏,从而桩侧与桩端的岩土阻力达不到极限状态,也就是说试验得不到桩的极限承载力(对于一般硬质岩,桩侧岩土阻力达到极限状态需要一定的桩土相对位移量,例如,中风化石英砂岩侧摩阻力充分发挥时的桩土相对位移应>12mm ^[7])。此时,最大加载量应按设计要求的加载量加载,这里“设计要求的加载量”为2[R]/1.35。因此,试桩检测时,应先预估桩的承载力是否可能由桩身强度控制,如可能由桩身强度控制,则在加载过程中,即使桩侧与桩端的岩土阻力未达到极限状态,但只要加载量达到2[R]/1.35,也应停止加载,设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a取[R]/1.35。

　　 严格意义上的试桩目的应该是9.1.1节,但实际工程中很多试桩目的是验证设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a能否达到。因为设计人员是依据R_a进行桩基施工图设计,如果试桩结果表明,设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a能达到,就继续施工工程桩,如果达不到,就按试桩得到的单桩竖向承载力修改桩基施工图。具体检测时可按以下“原则”执行:1)如果施工图仅注明设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a,检测可直接取用R_a,即最大加载量为2R_a(为慎重起见,检测人员也可再次向设计人员核实)。2)如果施工图中同时注明单桩竖向承载力特征值R_a′和桩身受压承载力设计值[R],则检测人员应按第8.1节(3)方法计算“设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a”,即R_a取R_a′和[R]/1.35的较小值;最大加载量取2R_a。这种情况一般出现在桩的承载力由桩身强度控制时。

　　 检测规范第4.1.3条规定:“工程桩验收检测时,加载量不应小于设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a的2.0倍”(地基规范第10.1.2条也有相同规定)。具体检测时执行原则与第9.1.2节中“原则”相同。

　　 当试桩目的是为设计提供依据时,应执行检测规范第5.1.2条规定:“为设计提供依据的试验桩,应加载至桩侧岩土阻力达到极限状态或桩身材料达到设计强度。”该试验是破坏性试验,不应采用工程桩。

　　 同抗压桩一样,严格意义上的抗拔桩试桩目的应该是10.1.1节部分,但实际工程中很多抗拔桩试桩目的是为验证设计要求的单桩竖向承载力能否达到。具体检测时可按以下“原则”执行:1)如果施工图仅注明设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a,检测可直接取用R_a,即最大加载量为2R_a(为慎重起见,检测人员也可再次向设计人员核实)。抗拔桩一般属于这种情况。2)如果施工图中同时提供R_a′,[N]和[N_k],则检测人员应按第8.2节(3)方法计算“设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a”,即R_a取R_a′,[N]/1.35和[N_k]的最小值;最大加载量取2R_a。这种情况出现的概率极少。

　　 检测规范第5.1.2条规定:“工程中验收检测时,施加的上拔荷载不得小于单桩竖向抗拔承载力特征值的2.0倍或使桩顶产生的上拔量达到设计要求的限值”,“当抗拔承载力受抗裂条件控制时,可按设计要求确定最大加载量”。注意,这里的“单桩竖向抗拔承载力特征值”应理解本文的“设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a”(即含义与检测规范第4.1.3条一致),而不是本文的“单桩竖向承载力特征值R_a′”。具体检测时执行原则与第10.1.2节中“原则”相同。

　　 对于为设计提供依据的试桩及采用非工程桩验证设计要求的单桩竖向抗拔承载力能否达到的试桩,应满足预估最大加载量时桩身纵筋强度要求:1)地基规范附录T第T.0.2条第1款规定:“为设计提供依据的试验,试桩钢筋按钢筋强度标准值计算的拉力应大于预估极限承载力的1.25倍(即2.5R_a)”(这里的“预估极限承载力”即为“预估最大加载量”)。2)检测规范第5.1.4条规定,桩纵筋按钢筋强度设计值计算的拉力不得小于预估的最大试验荷载(这里的“预估的最大试验荷载”即为“预估最大加载量”)。由于钢筋强度标准值与设计值之比为1/0.9=1.11,因此,该要求比地基规范附录T第 T.0.2条第1款要求松。

　　 对于采用工程桩验证设计要求的单桩竖向抗拔承载力能否达到的试桩及用于抗拔验收检测的工程桩,桩身纵筋应满足以下要求:

　　 (1)最大加载量时桩身抗裂要求

　　 对于采用工程桩作试桩,地基规范中附录T第T.0.2条第5款规定:“当采用工程桩作试桩时,桩的配筋应满足在最大试验荷载作用下桩的裂缝宽度控制条件,可采用分段配筋”;对于验收检测,检测规范第5.3.3条第4款规定,达到抗裂要求的最大上拔荷载值即可终止加载。因此,桩的配筋应满足在最大加载量作用下桩的裂缝宽度控制条件。

　　 对于灌注桩,设计时本来应该按照桩承担的上拔力标准值进行抗裂配筋,但由于上拔力标准值与桩承载力特征值R_a对应,因此,也就是按照上拔力等于R_a进行抗裂配筋,即桩纵筋满足在上拔力等于R_a作用下的裂缝宽度控制条件。由于试验时最大加载量不小于2R_a,因此,上述配筋无法满足此时的裂缝宽度控制条件,设计人员应对拟用于检测的工程桩按最大加载量2R_a重新进行抗裂配筋,以满足在最大加载量作用下桩的裂缝宽度控制条件。

　　 对于管桩,设计选用国标《预应力混凝土管桩》(10G409) ^[4]或地方标准图,要求选定的桩型号的桩身抗裂承载力标准值[N_k]不小于上拔力标准值N_kb,即不小于R_a。同灌注桩一样,由于最大加载量不小于2R_a,所以,桩身抗裂承载力标准值[N_k]可能小于最大加载量。此时,设计人员应对拟用于检测的工程桩重新选择桩型,以确保桩身抗裂承载力标准值[N_k]不小于最大加载量。

　　 (2)最大加载量时桩身纵筋强度要求

　　 由于检测规范第T.0.9条第1款和检测规范第5.3.3条第3款规定,验收检测桩钢筋应力达到钢筋强度设计值时可终止加载。因此,桩纵筋按钢筋强度设计值计算的拉力不应小于最大加载量。

　　 对于灌注桩,由于满足在最大加载量作用下裂缝宽度控制条件的纵筋应力必定不超过钢筋强度设计值(当纵筋采用HRB335和HRB400级钢时,满足在上拔力作用下裂缝宽度不大于0.2mm的纵筋应力一般分别约为钢筋强度设计值的50%和40%),因此,满足桩身裂缝控制条件的纵筋必然也能满足最大加载量时桩身纵筋强度要求。也就是说,对于灌注桩,桩身配筋由抗裂要求控制。

　　 对于管桩,设计选用国标《预应力混凝土管桩》(10G409)或地方标准图,要求选定的桩型号的桩身轴心受拉承载力设计值[N]不小于上拔力设计值(1.35N_kb,N_kb为上拔力标准值),即不小于1.35R_a。由于最大加载量不小于2R_a,所以,桩身轴心受拉承载力设计值[N]可能小于最大加载量。此时,设计人员应对拟用于检测的工程桩重新选择桩型,以确保桩身轴心受拉承载力设计值[N]不小于最大加载量,也就是桩纵筋按钢筋强度设计值计算的拉力不小于最大加载量。

　　 当设计按照桩基规范第5.4.2条规定,考虑了桩侧负摩阻力,但静载试验时未在桩中性点以上部分涂沥青或设桩套管等措施来消除桩侧摩阻力时,抗压桩最大加载量应考虑负摩阻力的影响(桩侧负摩阻力对抗拔桩有利,可偏于安全地不考虑)。由于基桩静载试验时间短,桩周软弱土层相对于桩的沉降来不及完成,对桩不产生负摩阻力。不仅如此,由于基桩静载试验时,桩相对于周边土层有向下的沉降,土层对桩产生正摩阻力。因此,在釆用桩基规范第5.4.3条式(5.4.3-1)、式(5.4.3-2)验算基桩承载力时,公式中的R_a不能直接采用静载试验得到的单桩竖向承载力特征值R_aj,而应采用R_aj扣除静载试验时中性点以上的桩侧正摩阻力特征值Q后的单桩竖向承载力特征R_a。准确的桩侧正摩阻力特征值Q是无法确定的,因为桩工作时实际中性点位置无法得知,只能采用桩基规范第5.4.4条第3款计算的理论值(计算中性点位置),与桩工作时实际中性点位置可能不一致。Q可通过在桩身中预埋测量元器件来测定。虽然该方法测定的计算中性点以上的桩侧正摩阻力特征值Q是准确的,但由于计算中性点位置可能存在误差,因此,建议偏于安全地取R_a= R_aj-1.2Q。反过来,如果设计要求的单桩竖向承载力特征值为R_α(只计入中性点以下的桩侧正摩阻力和端阻力),则静载试验的加载量不应小于2(R_aj+1.2Q),设计人员务必在施工图中注明这一要求,否则静载试验时检测人员会取加载量为2R_a。当然,设计人员如果有经验和把握,也可将系数1.2改小,甚至为1.0。

　　 Q按桩基规范第5.2.2条式(5.2.2)、第5.3.6条式(5.3.6)计算确定,由于中性点位置可能存在误差,加上按桩基规范第5.2.2条式(5.2.2)、第5.3.6条式(5.3.6)计算中性点以上的桩侧正摩阻力Q时,采用的桩极限侧摩阻力标准值q_sK与桩工作时实际的极限侧摩阻力标准值可能也不一样,双重误差更大,因此,建议取R_a= R_aj-1.0Q。反过来,如果设计要求的单桩竖向承载力特征值为R_α(只计入中性点以下的桩侧正摩阻力和端阻力),则静载试验的加载量不应小于2(R_a+1.5Q),设计人员务必在施工图中注明这一要求,否则静载试验时检测人员取加载量为2R_a。当然,设计人员如果有经验和把握,也可将系数1.5改小,甚至为1.0。

　　 如果设计考虑了负摩阻力,即单桩竖向承载力特征值R_a中的侧阻力只计入中性点以下部分桩侧正摩阻力,但静载试验时未考虑中性点以上部分桩侧正摩阻力的影响,即最大加载量为2R_a,那么按照桩基规范第5.4.3条式(5.4.3-1)进行基桩承载力验算时,采用的R_a比基桩实际具有的承载力大,不安全。

　　 如果设计没有考虑负摩阻力,即单桩竖向承载力特征值R_a中的侧阻力计入整个桩长的桩侧正摩阻力,同时静载试验时又未考虑中性点以上部分的桩侧正摩阻力的影响,即最大加载量为2R_a,那么按桩基规范第5.4.3条式(5.4.3-1)进行基桩承载力验算时,将具有双重不利因素,采用的R_a比基桩实际具有的承载力大更多,更不安全。

　　 如果设计考虑了负摩阻力,即单桩竖向承载力特征值R_a中的侧阻力只计入中性点以下部分桩侧正摩阻力,且按桩基规范第5.4.3条式(5.4.3-2)进行基桩承载力验算,考虑中性点以上部分的桩侧负摩阻力引起的下拉荷载Q_gⁿ,但静载试验时未考虑中性点以上部分的桩侧正摩阻力的影响,即最大加载量为2R_a,那么验算采用的R_a比基桩实际具有的承载力大,不安全。

　　 如果设计没有考虑负摩阻力,即单桩竖向承载力特征值R_a中的侧阻力计入整个桩长的桩侧正摩阻力,按桩基规范第5.4.3条式(5.4.3-2)进行基桩承载力验算时,未考虑中性点以上部分的桩侧负摩阻力引起的下拉荷载Q_gⁿ,静载试验又未考虑中性点以上部分的桩侧正摩阻力的影响,即最大加载量为2R_a,将具有三重不利因素,很不安全。

　　 (1)本文“设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a”,对于抗压桩,取单桩竖向承载力特征值R_a′和[R]/1.35的较小值,对于抗拔桩,取单桩竖向承载力特征值R_a′,[N]/1.35和[N_k]的最小值,也就是说是以桩抗力为依据的,实际上也可以以上部结构作用在桩顶的轴心压力标准值N_ky或上拔力标准值N_kb(即作用效应)为依据,由于抗力不小于作用效应,因此,本文方法偏于安全。对于抗压桩灌注桩和抗压、抗拔管桩,一般很难做到抗力等于作用效应,只有抗拔灌注桩由于抗裂纵筋是按照上拔力等于R_a计算的,因此基本能做到抗力等于作用效应(严格地说抗力还是比作用效应稍大些,因为抗裂纵筋选n根时配筋不够,选n+1根时又稍微大了一些,结果就只能选n+1根了,从而导致R_a比N_k稍大些)。设计人员设计时,对“设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a”取值方法和本文一致,笔者从事审图多年,至今没发现施工图中“设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a”是取等于N_ky(或N_kb)。这种偏于安全做法的最大好处是,由于留有一定的富余度,一旦桩基承载力经检测不满足设计要求,如果桩基承载力与设计要求相差不大,可能就不需要处理了;如果桩基承载力与设计要求相差较大,也能减少需要处理的桩数量。只有抗拔管桩,在选择用于承载力检测的工程桩型号时,如果按照加载量等于2R_a,已经选不到桩型了,这时才可以取R_a=N_kb(详细参见第13节例5)。

　　 (2)当桩较长,采用后注浆技术等使桩的承载力较大,或持力层为硬质岩的嵌岩桩时,桩的承载力可能由桩身承载力控制。下面以人工挖孔桩、桩纵筋为HRB400级钢筋为例,说明嵌岩桩在什么情况下桩的承载力可能由桩身承载力控制。

　　 按桩基规范第5.8.2条第1款规定,当桩顶以下5d范围内的桩身螺旋式箍筋间距不大于100mm,且符合桩基规范第4.1.1条时,桩顶轴向压力设计值N按下式计算:

　　 ${\rm N}\le \Psi {}_{\text{c}}f{}_{\text{c}}A{}_{\text{p}\text{s}}+0.9f{}_{{\text{y}}^{\prime }}A{}_{\text{s}}´(1)$

　　 式中:Ψ_c为基桩成桩工艺系数,按桩基规范第5.8.3条取值,挖孔桩为0.9;f_c为混凝土轴心抗压强度设计值;A_ps为桩身截面面积;f_y′为纵筋抗压强度设计值,对于HRB400级钢筋为360MPa;A_s′为纵筋截面面积,抗震设计时桩纵筋配筋率最小值为0.4%,即A_smax′=0.4%A_ps。

　　 因此,式(1)可以改为:

　　 ${\rm N}\le 0.9f{}_{\text{c}}A{}_{\text{p}\text{s}}+1.3A{}_{\text{p}\text{s}}(2)$

　　 按桩基规范第5.2.1条、第5.2.2条、第5.3.9条规范,嵌岩桩忽略上部土体侧阻时,桩顶轴向压力标准值N_ky:

　　 ${\rm N}{}_{\text{k}\text{y}}\le 0.5\zeta {}_{\text{r}}f{}_{\text{r}\text{k}}A{}_{\text{p}\text{s}}(3)$

　　 式中:ζ_r为桩嵌岩段侧阻和端阻综合系数,按桩基规范第5.3.9条表5.3.9取值;f_rk为岩石饱和单轴抗压强度标准值,由勘察报告提供。

　　 因为N=1.35N_ky,所以由式(2)、式(3)可得到f_c与f_rk之间的关系为:

　　 $f{}_{\text{c}}=0.75\zeta {}_{\text{r}}f{}_{\text{r}\text{k}}-1.44(4)$

　　 按式(4)可以求出各种情况下不同f_rk对应的f_c(表1)。由表1可以看出,当持力层为极软岩和极软岩～硬质岩时,对应的桩身混凝土强度等级大约在C25～C35之间(桩混凝土强度等级不应低于C25);当持力层为硬质岩时,对应的桩身混凝土强度等级至少为C35;当嵌岩深度与桩径之比为0.5、持力层岩石的f_rk为40MPa时,对应的桩身混凝土强度等级为C40;当嵌岩深度与桩径之比为1.0、持力层岩石的f_rk为60MPa时,对应的桩身混凝土强度等级为C80,普通的混凝土强度等级达不到这个要求了。

　　 以上是按照挖孔桩(Ψ_c较大)、桩纵筋能起到抗压作用分析的,当桩为旋挖桩或冲击桩(Ψ_c比挖孔桩小)或桩纵筋不能起到抗压作用时(即采用桩基规范第5.8.2条第2款式(5.8.2-2)或地基规范第8.5.11条式(8.5.11)计算),为保证试桩时桩侧与桩端的岩土阻力达到极限状态之前桩身不会被压坏,桩身混凝土强度等级要求更高。

　　 (3)文献[8]建议,当桩的抗压承载力由桩身承载力控制时,加载量可取为1.6[R]/1.35,这主要担心加载量为2[R]/1.35时桩身会压坏。实际上这种担心是没必要的,其理由如下:

　　 1)桩基规范第5.8.2条和第5.8.3条条文说明指出,通过多个工程灌注桩(泥浆护壁、后注浆)桩身受压极限承载力计算值R_u=2[R]/1.35与静载试验结果(最大加载Q_max)对比,得出如下结论:“按本规范公式(即桩基规范第5.8.2条式(5.8.2-1))计算桩身受压承载力的安全系数高于由土的支承阻力确定的单桩承载力特征值安全系数K=2.0,桩身承载力的安全可靠性处于合理水平”。也就是说,只要基桩的桩身承载力满足桩基规范第5.8.2条第1款式(5.8.2-1),在静载试验加载量达到2R_a时桩身就不会压坏。由于按桩基规范第5.8.2条第2款式(5.8.2-2)和地基规范第8.5.11条式(8.5.11)计算桩身承载力更保守(不考虑纵筋起作用),因此桩身承载力更能满足。

　　 2)从理论分析:在桩身承载力验算时,作用效应为基本组合下桩顶轴向压力设计值,是桩顶轴向压力标准值的1.35倍(即作用效应放大1.35倍);结构构件(桩)抗力设计值是标准值的1/1.4(即结构抗力缩小1.4倍);桩身配置环形箍筋且在桩顶部位箍筋加密(正好是桩身轴力最大部位),能大幅度提高桩身受压承载力(见桩基规范第4.1.1条条文说明),提高系数偏于保守地取1.1。因此,相当于综合安全系数为1.35×1.4×1.1=2.08,大于2.0。另外,还有以下有利因素:①按桩基规范第5.8.2条或地基规范第8.5.11条计算时,考虑了基桩成桩工艺系数Ψ_c,Ψ_c在0.6～0.9之间,而实际上,在桩身轴力最大的桩顶部分,由于靠近地面,成桩质量容易保证,一般不会出现质量问题,因此,在桩身轴力最大的桩顶部分,成桩工艺系数Ψ_c可以取1.0,比成桩工艺系数Ψ_c值为0.6～0.9多出的部分(0.4～0.1)成为安全储备;②从混凝土规范第4.1.3条条文说明可以看出,将混凝土立方体(150mm×150mm×150mm)抗压强度标准值换算成轴心抗压强度设计值时,需先将立方体抗压强度标准值乘以折减系数(C50以下普通混凝土为0.76),换算成棱柱强度(即轴心抗压强度标准值),而实际上桩周边有土体约束,受力情况比棱柱好得多,因此,对于桩来说,折减系数可以比0.76取得大些,系数大出的部分也成为安全储备。

　　 (4)《2016年江苏省施工图审查技术问答》中第二部分第10条有这样的问题:“根据地基规范附录T.0.9条,工程桩验收检测的抗拔力按桩身的开裂承载力确定,故其工程桩验收检测时的最大抗拔力无法达到其特征值的两倍。但有质监单位(检测中心)在工程桩验收时严格执行最大加载量,即检测单桩抗拔承载力极限值。按桩身的开裂承载力除以2,会得出工程桩不合格的结论。工程桩的检测随机性又很重要,受检的工程桩不应预先指定、特制,但工程抗拔桩又不可能统一按极限值抗裂配筋,如何解决这一矛盾?”答复是:“地基规范附录T.0.9有4条终止加载的条件,满足其一即可终止加载。GB50007附录T.0.9-4条规定,‘工程桩验收检测时,施加的上拔力应达到设计要求,当桩有抗裂要求时,不应超过桩身抗裂要求所对应的荷载’;检测规范第5.1.2条规定,‘工程桩验收检测时,施加的上拔荷载不得小于单桩承载力特征值的2.0倍或使桩顶产生的上拔量达到设计要求的限值’。验收检测应符合设计要求。如当地质监部门另有要求时,设计可提前沟通,明确做法。”以上答复仅仅将规范有关规定说了一遍,到底“如何解决这一矛盾”还是没有阐述清楚。文献[9]建议最大加载量取1.35R_a,那情况如何呢?对于管桩来说,也许在上拔力等于1.35R_a时桩抗裂还能满足,但对于灌注桩来说,由于工程桩是按照上拔力等于R_a进行抗裂配筋的,当上拔力等于1.35R_a时,桩抗裂必定不满足,需要对拟用于抗拔检测的工程桩按上拔力等于1.35R_a进行抗裂配筋。既然如此,不如直接按2R_a进行抗裂配筋,静载试验最大加载量取2R_a,从而保证R_a的安全储备满足规范要求的2倍要求。对于管桩,当R_a取值较大时,可能无法选择到直径相同且满足最大加载量为2R_a时桩身抗裂要求和桩身纵筋强度要求的桩型,此时可经有关方协商,将最大加载量改为小于2R_a(但尽可能得取大些,以争取R_a有尽可能多的安全储备)。

　　 由此可以看出,无论抗拔桩最大加载量取1.35R_a还是2R_a,都必须预先对拟用于承载力检测的桩加大配筋(灌注桩)或选择承载力(抗裂和抗拉)更高的桩型(管桩),施工结束后对这些桩进行检测,这样就同利用“声波透射法”进行桩身完整性检测一样,缺少“随机性”。但如果为了满足检测的“随机性”要求,所有工程桩均按最大加载量进行抗裂配筋(灌注桩)或选择承载力(抗裂和抗拉)更高的桩型(管桩),工程造价将大幅度提高。这是矛盾的,如何解决这一问题,至今无定论。笔者建议满足下列条件之一时,可不考虑抗拔桩承载力检测时抗裂不满足的问题:

　　 1)当抗拔桩位于稳定的无腐蚀性或微腐蚀性(按《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046—2008) ^[10]第3.1.9条,微腐蚀性可按正常环境进行设计)的地下水以下时(如长期地下水位高于地下室底板底面时),由于水中O₂含量低,钢筋锈蚀速度很慢,且抗拔静载试验时桩抗裂不满足是短期的,卸载后裂缝一般能弥合(钢筋处于弹性阶段),此时可不考虑抗拔桩承载力检测时抗裂不满足的问题,随机抽取工程桩进行抗拔承载力检测即可。

　　 2)当一个单体范围内抗拔桩均匀分布、数量较多、上部结构整体性较好、检测桩均匀分布且检测桩数量不超过总桩数的2%(即桩数不少于150根)时,可不考虑抗拔桩承载力检测时抗裂不满足的问题,随机抽取工程桩进行抗拔承载力检测即可。因为即便2%的桩出问题,对整体影响不大。

　　 (5) 也有观点认为,当桩的承载力由单桩竖向承载力特征值R_a′控制时(即R_a=R_a′),静载试验加载量应为2R_a(即2R_a′);当桩的承载力由桩身强度(抗压桩的桩身抗压强度、抗拔桩桩身纵筋抗拉强度和抗裂要求)控制时,静载试验加载量可以小于2R_a。原因是前者R_a′由岩土控制,变异性较大,而后者桩承载力由混凝土强度或钢筋强度控制,变异性较小。但桩的承载力到底由谁控制,实际情况与初步估算的结果可能不一致(仅为设计提供依据的试验桩加载至破坏,才能知道桩的承载力到底由谁控制),因为初步估算时,R_a′是根据勘察报告提供的参数(q_sk,q_pk,f_rk)值和桩长计算的,而这些参数值受勘察精度及勘察人员的水平、经验影响,不同勘察单位或不同勘察人员提供的参数值不一样,甚至差别很大,因此,按初步估算的桩的承载力由谁控制去决定加载量大小,本身就是不合理的。不仅如此,而且还会导致甲方要求勘察尽可能提高有关参数值,使桩的承载力由桩身强度(抗压桩的桩身抗压强度、抗拔桩桩身纵筋抗拉强度和抗裂要求)控制,以减小静载试验最大加载量,从而节约检测成本(静载检测费用是按吨位计算的)。例如,某工程抗压桩桩身轴心受压承载力设计值[R]=8 000kN,[R]/1.35=5 926kN,如果根据勘察报告提供的参数值和桩长计算出的单桩竖向承载力特征值R_a′为5 927kN,那么设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a为5 926kN,桩的承载力由[R]控制,此时检测最大加载量可以小于2,例如取为1.6R_a=9 482kN;如果根据勘察报告提供的参数值和桩长计算出的R_a′为5 925kN,那么R_a为5 925kN,桩的承载力由R_a′控制,此时检测最大加载量为2R_a=11 850kN。也就是说仅仅因为R_a′极其微小的改变(从5 927kN改为5 925kN,减小0.034 %)导致静载检测最大加载量有突变(从9 482kN改为11 850kN,加大25%),增加很多检测费用,明显不合理。

　　 (6)笔者了解到一些桩基检测单位在进行桩基检测时,任何情况下都不考虑桩的抗裂问题,直接选用未加大纵筋的工程桩试桩,最大加载量一律为2R_a。这是不合理的,原因如下:

　　 1)对于灌注桩,由于满足上拔力等于R_a作用下抗裂要求(裂缝宽度限值0.2mm)的纵筋应力一般不超过钢筋强度设计值的一半,因此,当加载量为2R_a时,钢筋强度仍未达到设计值,能满足桩身纵筋强度要求,但抗裂不满足规范要求。虽然在最大加载量时,钢筋应力未超过钢筋强度设计值,钢筋仍处于弹性阶段,卸载后裂缝能弥合,但如果有泥浆、细砂浸入裂缝,将会影响裂缝弥合,当位于干湿交替环境或弱腐蚀、中腐蚀和强腐蚀的环境中时,钢筋锈蚀势必严重。另外,虽然设计时裂缝宽度按0.2mm控制的桩,在加载量为2R_a时钢筋仍处于弹性阶段,但当裂缝宽度按0.3mm(桩基规范第3.5.3条规定,位于二a环境中稳定地下水以下的桩基,其最大裂缝宽度限值可为0.3mm)控制时,在加载量为2R_a时钢筋有可能处于塑性阶段,甚至于拉断。

　　 2)对于管桩,若按R_a选用工程桩,当加载量为2R_a时,不仅桩抗裂可能得不到满足,而且桩身抗拉强度也可能得不到满足,甚至会出现桩身拉断的情况。

　　 例1(抗压桩):某工程采用灌注桩,上部结构作用在桩顶的轴心压力标准值N_ky=6 000kN。根据勘察报告提供的参数和桩长,求得单桩竖向承载力特征值R_a′为6 100kN;根据桩混凝土抗压强度等级和纵筋,求得桩身轴心受压承载力设计值[R]=8 400kN,[R]/1.35≈6 222kN,设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a取R_a′和[R]/1.35的较小值,即R_a=6 100kN,大于N_ky,满足要求。设计在施工图中注明设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a为6 100kN。工程桩施工结束后,检测直接按最大加载量为2R_a=12 200kN进行承载力检测即可。但如果设计人员在施工图中注明R_a′为6 100kN,[R]为8 400kN,则检测时最大加载量应取2R_a′和2[R]/1.35的较小值,即取12 200kN和12 444kN的较小值12 200kN进行承载力检测(本例题设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a由单桩竖向承载力特征值R_a′控制)。

　　 例2(抗压桩):某工程采用嵌岩灌注桩,上部结构作用在桩顶的轴心压力标准值N_k=6 000kN。根据勘察报告提供的参数和桩长,求得单桩竖向承载力特征值R_a′为10 000kN;根据桩混凝土抗压强度等级和纵筋求得桩身轴心受压承载力设计值[R]=8 150kN,[R]/1.35=6 040kN。设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a取R_a′和[R]/1.35的较小值,即R_a=6 040kN,大于N_ky,满足要求。设计在施工图中注明设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a为6 040kN。工程桩施工结束后,检测直接按最大加载量为2R_a=12 080kN进行承载力检测即可。但如果设计在施工图中注明R_a′为10 000kN,[R]为8 150kN,则检测时最大加载量应取2R_a′和2[R]/1.35的较小值,即取20 000kN和12 080kN的较小值12 080kN进行承载力检测(本例题设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a由桩身轴心受压承载力设计值[R]控制)。

　　 例3(抗压桩):某工程采用直径400mm的管桩,上部结构作用在桩顶的轴心压力标准值N_ky=400kN。根据勘察报告提供的参数和桩长,求得单桩竖向承载力特征值R_a′为410kN;工程桩选用《预应力混凝土管桩》(10G409)中的PHC 400 AB 95,桩身轴心受压承载力设计值[R]=2 288kN,[R]/1.35=1 695。设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a取R_a′和[R]/1.35的较小值,即R_a=410kN,大于N_ky,满足要求。设计人员在施工图中注明设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a为410kN。工程桩施工结束后,直接按最大加载量为2R_a=820kN进行承载力检测即可。由于管桩混凝土强度高,桩身轴心受压承载力设计值[R]很大,一般不会出现R_a由[R]控制的情况,R_a由R_a′控制。

　　 例4(抗拔桩):某工程采用灌注桩,上部结构作用在桩顶的轴心上拔力标准值N_kb=600 kN。根据勘察报告提供的参数和桩长,求得单桩竖向承载力特征值R_a′为700kN;工程桩[N_k]取600kN进行抗裂配筋,由于10.3节(2)条已经论述,灌注桩满足抗裂要求的配筋必定满足桩身强度要求,不需进行桩身强度验算,因此,R_a取R_a′,[N_k]的较小值,即R_a=600kN,等于N_kb,满足要求。对拟作为承载力验收检测的工程桩,按2R_a=1 200 kN进行抗裂配筋。最后,在施工图中注明设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a为600kN(抗拔)。工程桩施工结束后,对拟作为承载力验收检测的工程桩,按最大加载量为2R_a=1 200kN进行承载力检测。

　　 例5(抗拔桩):某工程采用直径400mm的管桩,上部结构作用在桩顶的轴心上拔力标准值N_kb为350kN。根据勘察报告提供的参数和桩长,求得单桩竖向承载力特征值R_a′为600kN;工程桩选用《预应力混凝土管桩》(10G409)中的PHC 400 AB 95,桩身轴心受拉承载力设计值[N]=536kN,桩身抗裂承载力标准值[N_k]=550kN,[N]/1.35=397kN。R_a取R_a′,[N]/1.35和[N_k]的最小值,即R_a=397kN,大于N_kb,满足要求。对于拟作为承载力验收检测的工程桩,由于[N]/1.35=397kN<2×397=794kN,[N_k]=550kN<2×397=794kN,因此,桩身强度及抗裂要求均不满足。重新选用PHC 400 C 95,虽然[N_k]=961kN>2×397=794kN,但[N]=995kN,[N]/1.35=737kN<2×397=794kN,不满足要求。由于该种型号桩已经是承载力最大的型号桩,已经没有选择了,因此,改为R_a=N_k=350kN,[N_k]=961kN>2×350=700kN,[N]/1.35=737kN>2×350=700kN,满足要求。最后,在图中注明设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a为350kN(抗拔)。工程桩施工结束后,对拟作为承载力验收检测的工程桩,按最大加载量为2R_a=700kN进行承载力检测。

　　 (1)设计等级为甲、乙级的基桩应进行试桩,设计等级为丙级的基桩一般可不试桩。

　　 (2)高应变法检测桩承载力不适合大直径扩底桩和预估荷载-沉降(Q-S)曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩;进行桩承载力检测时,锤的重量与单桩竖向抗压承载力特征值的比值不得小于0.02;检测大直径灌注桩时,锤的重量与单桩竖向抗压承载力特征值的比值应不小于0.03;高应变检测应遵循“重锤低击”的原则。

　　 (3)采用低应变检测大直径桩不准确,大直径嵌岩灌注桩或甲级的大直径灌注桩,应选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测;低应变法检测桩身完整性时,不适合薄壁钢管桩、大直径现浇薄壁混凝土管桩、类似于H型钢桩的异性桩和桩身截面多变且变化幅度较大的灌注桩;低应变法检测桩身完整性时,桩长不宜超过30～50m,长径比不宜超过30～50;低应变法只能检测到桩顶下第一个缺陷的界面,第一个缺陷以下的缺陷界面检测不到。

　　 (4)钻芯法钻取的混凝土芯样试件抗压强度一般低于混凝土的抗压强度等级,其折算系数(即桩身的钻芯钻取的混凝土芯样试件抗压强度f_cor与立方体抗压强度标准值f_cu,k的比值)本地区如有规定,按本地区规定执行,如没有规定,建议参照广东省取0.75。

　　 (5)为设计提供依据的抗压试桩,加载量应加载至桩侧与桩端的岩土阻力达到极限状态;当桩的承载力由桩身强度控制时,最大加载量为2[R]/1.35;为设计提供依据的抗拔试桩,加载量应加载至桩侧岩土阻力达到极限状态。下列试验最大加载量均为设计要求的单桩竖向承载力特征值R_a的2.0倍:1)试桩目的是验证设计要求的单桩竖向抗压(或抗拔)承载力能否达到时;2)单桩竖向抗压(或抗拔)承载力验收检测。对于管桩,当R_a取值较大,以至于无法选择到相同直径且满足最大加载量为2R_a时桩身抗裂要求和桩身纵筋强度要求的桩型,此时最大加载量可小于2R_a,但应尽可能取大些,以争取R_a有尽可能多的安全储备。

　　 (6)需考虑负摩阻力的基桩承载力静载试验检测的最大加载量应考虑中性点以上部分桩侧摩阻力的不利影响。如果设计考虑了负摩阻力,但静载试验检测时未考虑中性点以上部分桩侧摩阻力的不利影响,将不安全;如果设计未考虑负摩阻力,同时静载试验检测时又未考虑中性点以上部分桩侧摩阻力的不利影响,将更不安全(摩擦型桩),甚至于很不安全(端承型桩)。

　　 (7)对于为设计提供依据的试桩(不能采用工程桩)及采用非工程桩验证设计要求的单桩竖向抗拔承载力能否达到的试桩,桩身纵筋应满足最大加载量2R_a时桩身纵筋强度要求,即桩身纵筋按钢筋强度设计值计算的拉力不小于2R_a。对于采用工程桩验证设计要求的单桩竖向抗拔承载力能否达到的试桩及用于抗拔验收检测的工程桩,桩身纵筋应满足以下要求:1)满足最大加载量2R_a时桩身抗裂要求,即满足在上拔力等于2R_a作用下裂缝宽度控制条件。但建议下列情况除外:当桩位于稳定的无腐蚀性或微腐蚀性的地下水以下时(如长期地下水位高于地下室底板底面时),或一个单体范围内桩均匀分布、上部结构整体性好、检测桩均匀分布且检测桩数量不超过总桩数2%时。2)满足最大加载量2R_a时桩身纵筋强度要求,即桩纵筋按钢筋强度设计值计算的拉力不小于2R_a。