孫濤 何亮

摘 要：ASTM英文全稱是American Society for Testing and Materials，中文譯名為美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)。本文主要介紹ASTM體系下 D3689即基樁軸向靜態(tài)拉伸載荷試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法內(nèi)的單樁豎向抗拔試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)操作程序。首先簡(jiǎn)述該規(guī)范的試驗(yàn)設(shè)備，試驗(yàn)方法等內(nèi)容，其次從實(shí)際操作的角度與國(guó)內(nèi)抗拔試驗(yàn)的一般做法進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較，同時(shí)介紹了在應(yīng)用該規(guī)范進(jìn)行抗拔試驗(yàn)時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，最后給出工程實(shí)例，對(duì)ASTMD3689這本規(guī)范的特點(diǎn)進(jìn)行了歸納，并提出一些建議。

關(guān)鍵詞：ASTMD3689 基樁軸向靜態(tài)拉伸載荷試驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)方法

中圖分類號(hào)：TU474 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（c）-0081-02

ASTM D3689，可稱為基樁軸向靜態(tài)拉伸載荷試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法，適用于單樁或群樁的豎向抗拔試驗(yàn)，同時(shí)也適用于傾斜樁的軸向抗拔試驗(yàn)。規(guī)范提供了試驗(yàn)的一般程序，也贊成引入更詳細(xì)的要求與程序，在實(shí)際操作中更加靈活。本文只介紹單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)操作方法。

1 規(guī)范簡(jiǎn)介

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

規(guī)范對(duì)于試驗(yàn)設(shè)備的介紹主要從加載系統(tǒng)、測(cè)讀系統(tǒng)以及反力系統(tǒng)三個(gè)方面進(jìn)行介紹。

首先，加載系統(tǒng)主要指千斤頂系統(tǒng)，包括千斤頂、液壓泵及液壓表，規(guī)范要求除非使用已校準(zhǔn)壓力傳感器，其余在每次試驗(yàn)或一個(gè)檢測(cè)工程之前，應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。使用雙千斤頂或者多千斤頂，應(yīng)保證所使用千斤頂規(guī)格相同，并處于同一加載系統(tǒng)中。為保證試驗(yàn)順利進(jìn)行，規(guī)范建議采用雙重加載系統(tǒng)，這里主要是指載荷的測(cè)讀，除使用液壓表外，還應(yīng)使用壓力傳感器或相應(yīng)裝置備用。當(dāng)主系統(tǒng)失效時(shí)，可以起用備用系統(tǒng)以完成試驗(yàn)。當(dāng)千斤頂配套液壓表精度不夠時(shí)，應(yīng)配置壓力傳感器或相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。規(guī)范提倡使用可滿足試驗(yàn)要求的單個(gè)千斤頂進(jìn)行試驗(yàn)工作，當(dāng)采用多千斤頂時(shí)，建議除已使用的液壓表外，每臺(tái)千斤頂還應(yīng)各多配置一塊液壓表，以便相互校準(zhǔn)。

其次，測(cè)讀系統(tǒng)主要指計(jì)量系統(tǒng)，其各組成部分都應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)記，并采用預(yù)防措施，防止試驗(yàn)計(jì)量系統(tǒng)和參考系統(tǒng)因溫度變化和其他干擾因素受到影響。計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)包含主系統(tǒng)及次要系統(tǒng)，彼此獨(dú)立，以便對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)提供檢驗(yàn)，調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)的意外干擾，并在需要重新設(shè)置計(jì)量器具的情況下保持?jǐn)?shù)據(jù)的連續(xù)性。計(jì)量器具可采用百分表系統(tǒng)，線鏡尺系統(tǒng)，水平儀系統(tǒng)以及其他測(cè)讀系統(tǒng)。對(duì)于所有試驗(yàn)的主測(cè)量系統(tǒng)都應(yīng)采用百分表系統(tǒng)，且使用四個(gè)以相距90度的角度安置的計(jì)量器。

最后，反力系統(tǒng)要求試驗(yàn)梁或重物應(yīng)盡量保證擺放在試驗(yàn)樁的中央。試驗(yàn)梁的尺寸與強(qiáng)度應(yīng)滿足試驗(yàn)要求，避免在加載過(guò)程中試驗(yàn)梁（包括任何連接的反力框架）過(guò)度變形，并事先預(yù)估試驗(yàn)樁的總上拔位移，在試驗(yàn)梁與試驗(yàn)樁頂部之間留有充足空間，保證試驗(yàn)順利進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)樁的連接處，應(yīng)防止在最大試驗(yàn)荷載下發(fā)生滑移、斷裂或過(guò)度伸長(zhǎng)?；鶞?zhǔn)梁應(yīng)有足夠的鋼度，以便支承儀器儀表，使讀數(shù)不因鋼度發(fā)生過(guò)度的變化。如果使用鋼基準(zhǔn)梁，梁的一端應(yīng)可以在長(zhǎng)度隨溫度變化的同時(shí)可水平自由移動(dòng)?；鶞?zhǔn)梁應(yīng)相互獨(dú)立，如果因鋼度不夠必須將梁交叉連接，由于兩個(gè)梁均受到影響，則必須采取額外的預(yù)防措施避免基準(zhǔn)系統(tǒng)受到意外干擾。

1.2 試驗(yàn)程序

規(guī)范介紹了多種野外試驗(yàn)的操作程序，本文只介紹其中的標(biāo)準(zhǔn)操作程序。

首先，對(duì)單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)，最大加載值應(yīng)達(dá)到試驗(yàn)樁設(shè)計(jì)荷載的200%。以單樁設(shè)計(jì)抗拔荷載的25%為分級(jí)荷載。每級(jí)加載后，直到移動(dòng)速度不大于0.01英寸/小時(shí)（0.25 mm/h），可加載下一級(jí)，但時(shí)間不得長(zhǎng)于2小時(shí)。加載至最大荷載后，若試驗(yàn)樁在12小時(shí)內(nèi)未發(fā)生破壞，且樁頭在1小時(shí)內(nèi)的移動(dòng)不大于0.01英寸，則開始卸載；否則將維持總荷載至24小時(shí)。在完成規(guī)定的維荷時(shí)間之后，以最大加載值的25%為分級(jí)荷載進(jìn)行卸荷，卸載每級(jí)的維荷時(shí)間為1小時(shí)。如果樁發(fā)生破壞，則應(yīng)繼續(xù)試驗(yàn)，直到上拔量等于試驗(yàn)樁樁頭直徑或?qū)蔷€尺寸的15%。

其次，在加載或卸載前后，應(yīng)立即讀取并記錄此時(shí)刻時(shí)間、荷載和樁頂位移的讀數(shù)。每級(jí)讀數(shù)時(shí)間為第2、4、8、15、45、60、80、100和120分鐘。如荷載維持時(shí)間超過(guò)2小時(shí)，則每隔1小時(shí)讀取并記錄讀數(shù)。在卸載過(guò)程中，每級(jí)荷載以30分鐘的間隔讀取并記錄讀數(shù)。在總荷載卸載至零后，在第1、2和12小時(shí)之后讀取并記錄讀數(shù)。

2 操作簡(jiǎn)介與比較

2.1 單位制

ASTM D3689所采用的單位制為英制單位，計(jì)量系統(tǒng)單位一般使用英寸（inch），加載系統(tǒng)單位一般使用巴（bar）或普賽（PSI）。國(guó)內(nèi)基樁檢測(cè)一般采用的單位制為國(guó)際單位制，計(jì)量系統(tǒng)單位一般使用毫米（mm），加載系統(tǒng)單位一般使用兆帕（MPa）。為了便于操作，可在試驗(yàn)工作前對(duì)單位進(jìn)行簡(jiǎn)單換算。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備安裝

對(duì)于試驗(yàn)設(shè)備的安裝，采用中心頂升的可參看圖1，兩側(cè)同時(shí)頂升的可參看圖2。為使受力均衡，試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)盡量對(duì)稱。D3689對(duì)于樁頭受力的細(xì)節(jié)介紹的很詳細(xì)，因?yàn)樵囼?yàn)測(cè)試的是軸向抗拔力，在此過(guò)程中不可避免的要產(chǎn)生可使樁頭旋轉(zhuǎn)的力或使樁頭水平方向受力，這些大都與試驗(yàn)設(shè)備安裝有關(guān)。從美標(biāo)規(guī)范上來(lái)看，建議采用的是在樁內(nèi)預(yù)埋通長(zhǎng)軸向連接桿（單桿或雙桿），盡量減少抗拔樁其他方向受力，但很多情況下抗拔的試驗(yàn)設(shè)備均與樁內(nèi)的預(yù)埋鋼筋連接，所以試驗(yàn)前應(yīng)設(shè)計(jì)好連接方向，盡量使鋼筋受軸向力作用，減少其他方向受力。

2.3 加載及讀數(shù)

從加載上來(lái)看，其最大加載值與國(guó)內(nèi)試驗(yàn)的最大加載值相仿，均為設(shè)計(jì)荷載的2倍。加載分級(jí)一般為8級(jí)，分級(jí)荷載為設(shè)計(jì)荷載的25%；國(guó)內(nèi)常用的分級(jí)為10級(jí)，分級(jí)荷載為設(shè)計(jì)荷載的20%。對(duì)于卸載，國(guó)內(nèi)規(guī)范對(duì)于不同用途的樁規(guī)定不同，工程樁基本不涉及測(cè)讀回彈，但D3689并沒有區(qū)分試驗(yàn)樁與工程樁，所以全部需要測(cè)讀回彈數(shù)據(jù)。在記錄時(shí)間上，試驗(yàn)的整體持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，記錄數(shù)據(jù)較多，對(duì)于加載程序與卸載程序要求比較細(xì)致，在記錄讀數(shù)時(shí)應(yīng)時(shí)時(shí)計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，以便更好控制試驗(yàn)進(jìn)度。

3 工程實(shí)例

某項(xiàng)目試驗(yàn)樁，采用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)18 m，樁直徑0.5 m，砼強(qiáng)度為C40，整樁配8φ20通長(zhǎng)鋼筋籠，安全工作荷載525 kN，設(shè)計(jì)驗(yàn)證荷載350 kN，設(shè)計(jì)給出加載程序?yàn)槿h(huán)加載法，第一循環(huán)最大加載值為350 kN，第二循環(huán)最大加載值為610 kN，第三循環(huán)最大加載值為1140 kN，本次試驗(yàn)采用穩(wěn)定速率：（1）當(dāng)上拔量s<10 mm，穩(wěn)定速率采用0.1 mm/h；（2）當(dāng)上拔量10 mm≤s≤24 mm，穩(wěn)定速率采用（1%s）mm/h；（3）當(dāng)上拔量24 mm

4 歸納與建議

ASTM D3689相對(duì)于國(guó)內(nèi)規(guī)范有二個(gè)比較明顯的特點(diǎn)。首先，此規(guī)范只是一個(gè)所謂的程序手冊(cè)，即這個(gè)抗拔規(guī)范僅僅是指導(dǎo)實(shí)際操作，雖然后面也附上了一些影響試驗(yàn)的要點(diǎn)因素，但并不像國(guó)內(nèi)的基樁檢測(cè)規(guī)范給出特征值或者極限值的判斷標(biāo)準(zhǔn)，或者說(shuō)計(jì)算方法；其次，ASTM規(guī)范操作十分靈活，例如觀測(cè)時(shí)間、加載方法（荷載分級(jí)）等，都可以根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容加以調(diào)整，在操作中還要以設(shè)計(jì)單位的程序文件為主，也希望通過(guò)此文的介紹能夠給國(guó)內(nèi)同行操作予以參考。

參考文獻(xiàn)

[1] ASTM D3689 Standard Test Method for Individual Piles Under Static Axial Tensile Load[Z].