孫濤 何亮

摘 要：ASTM英文全稱是American Society for Testing and Materials，中文譯名為美國材料與試驗協(xié)會。本文主要介紹ASTM體系下 D3689即基樁軸向靜態(tài)拉伸載荷試驗標準方法內(nèi)的單樁豎向抗拔試驗的標準操作程序。首先簡述該規(guī)范的試驗設備，試驗方法等內(nèi)容，其次從實際操作的角度與國內(nèi)抗拔試驗的一般做法進行簡單的比較，同時介紹了在應用該規(guī)范進行抗拔試驗時應該注意的事項，最后給出工程實例，對ASTMD3689這本規(guī)范的特點進行了歸納，并提出一些建議。

關鍵詞：ASTMD3689 基樁軸向靜態(tài)拉伸載荷試驗 標準方法

中圖分類號：TU474 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0081-02

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

1 規(guī)范簡介

1.1 試驗設備

規(guī)范對于試驗設備的介紹主要從加載系統(tǒng)、測讀系統(tǒng)以及反力系統(tǒng)三個方面進行介紹。

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壓力傳感器，其余在每次試驗或一個檢測工程之前，應對整個系統(tǒng)進行校準。使用雙千斤頂或者多千斤頂，應保證所使用千斤頂規(guī)格相同，并處于同一加載系統(tǒng)中。為保證試驗順利進行，規(guī)范建議采用雙重加載系統(tǒng)，這里主要是指載荷的測讀，除使用液壓表外，還應使用壓力傳感器或相應裝置備用。當主系統(tǒng)失效時，可以起用備用系統(tǒng)以完成試驗。當千斤頂配套液壓表精度不夠時，應配置壓力傳感器或相應設備進行試驗。規(guī)范提倡使用可滿足試驗要求的單個千斤頂進行試驗工作，當采用多千斤頂時，建議除已使用的液壓表外，每臺千斤頂還應各多配置一塊液壓表，以便相互校準。

其次，測讀系統(tǒng)主要指計量系統(tǒng)，其各組成部分都應進行相應標記，并采用預防措施，防止試驗計量系統(tǒng)和參考系統(tǒng)因溫度變化和其他干擾因素受到影響。計量系統(tǒng)應包含主系統(tǒng)及次要系統(tǒng)，彼此獨立，以便對觀測數(shù)據(jù)提供檢驗，調(diào)節(jié)測量系統(tǒng)的意外干擾，并在需要重新設置計量器具的情況下保持數(shù)據(jù)的連續(xù)性。計量器具可采用百分表系統(tǒng)，線鏡尺系統(tǒng)，水平儀系統(tǒng)以及其他測讀系統(tǒng)。對于所有試驗的主測量系統(tǒng)都應采用百分表系統(tǒng)，且使用四個以相距90度的角度安置的計量器。

最后，反力系統(tǒng)要求試驗梁或重物應盡量保證擺放在試驗樁的中央。試驗梁的尺寸與強度應滿足試驗要求，避免在加載過程中試驗梁（包括任何連接的反力框架）過度變形，并事先預估試驗樁的總上拔位移，在試驗梁與試驗樁頂部之間留有充足空間，保證試驗順利進行。試驗設備與試驗樁的連接處，應防止在最大試驗荷載下發(fā)生滑移、斷裂或過度伸長?；鶞柿簯凶銐虻匿摱?，以便支承儀器儀表，使讀數(shù)不因鋼度發(fā)生過度的變化。如果使用鋼基準梁，梁的一端應可以在長度隨溫度變化的同時可水平自由移動?；鶞柿簯嗷オ毩?，如果因鋼度不夠必須將梁交叉連接，由于兩個梁均受到影響，則必須采取額外的預防措施避免基準系統(tǒng)受到意外干擾。

1.2 試驗程序

規(guī)范介紹了多種野外試驗的操作程序，本文只介紹其中的標準操作程序。

首先，對單樁豎向抗拔靜載荷試驗，最大加載值應達到試驗樁設計荷載的200%。以單樁設計抗拔荷載的25%為分級荷載。每級加載后，直到移動速度不大于0.01英寸/小時（0.25 mm/h），可加載下一級，但時間不得長于2小時。加載至最大荷載后，若試驗樁在12小時內(nèi)未發(fā)生破壞，且樁頭在1小時內(nèi)的移動不大于0.01英寸，則開始卸載；否則將維持總荷載至24小時。在完成規(guī)定的維荷時間之后，以最大加載值的25%為分級荷載進行卸荷，卸載每級的維荷時間為1小時。如果樁發(fā)生破壞，則應繼續(xù)試驗，直到上拔量等于試驗樁樁頭直徑或?qū)蔷€尺寸的15%。

其次，在加載或卸載前后，應立即讀取并記錄此時刻時間、荷載和樁頂位移的讀數(shù)。每級讀數(shù)時間為第2、4、8、15、45、60、80、100和120分鐘。如荷載維持時間超過2小時，則每隔1小時讀取并記錄讀數(shù)。在卸載過程中，每級荷載以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小時之后讀取并記錄讀數(shù)。

2 操作簡介與比較

2.1 單位制

ASTM D3689所采用的單位制為英制單位，計量系統(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）。國內(nèi)基樁檢測一般采用的單位制為國際單位制，計量系統(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，可在試驗工作前對單位進行簡單換算。

2.2 試驗設備安裝

對于試驗設備的安裝，采用中心頂升的可參看圖1，兩側同時頂升的可參看圖2。為使受力均衡，試驗設備應盡量對稱。D3689對于樁頭受力的細節(jié)介紹的很詳細，因為試驗測試的是軸向抗拔力，在此過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，這些大都與試驗設備安裝有關。從美標規(guī)范上來看，建議采用的是在樁內(nèi)預埋通長軸向連接桿（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設備均與樁內(nèi)的預埋鋼筋連接，所以試驗前應設計好連接方向，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)

從加載上來看，其最大加載值與國內(nèi)試驗的最大加載值相仿，均為設計荷載的2倍。加載分級一般為8級，分級荷載為設計荷載的25%；國內(nèi)常用的分級為10級，分級荷載為設計荷載的20%。對于卸載，國內(nèi)規(guī)范對于不同用途的樁規(guī)定不同，工程樁基本不涉及測讀回彈，但D3689并沒有區(qū)分試驗樁與工程樁，所以全部需要測讀回彈數(shù)據(jù)。在記錄時間上，試驗的整體持續(xù)時間較長，記錄數(shù)據(jù)較多，對于加載程序與卸載程序要求比較細致，在記錄讀數(shù)時應時時計算相關數(shù)據(jù)，以便更好控制試驗進度。

3 工程實例

某項目試驗樁，采用長螺旋鉆孔灌注樁，樁長18 m，樁直徑0.5 m，砼強度為C40，整樁配8φ20通長鋼筋籠，安全工作荷載525 kN，設計驗證荷載350 kN，設計給出加載程序為三循環(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，本次試驗采用穩(wěn)定速率：（1）當上拔量s<10 mm，穩(wěn)定速率采用0.1 mm/h；（2）當上拔量10 mm≤s≤24 mm，穩(wěn)定速率采用（1%s）mm/h；（3）當上拔量24 mm

4 歸納與建議

ASTM D3689相對于國內(nèi)規(guī)范有二個比較明顯的特點。首先，此規(guī)范只是一個所謂的程序手冊，即這個抗拔規(guī)范僅僅是指導實際操作，雖然后面也附上了一些影響試驗的要點因素，但并不像國內(nèi)的基樁檢測規(guī)范給出特征值或者極限值的判斷標準，或者說計算方法；其次，ASTM規(guī)范操作十分靈活，例如觀測時間、加載方法（荷載分級）等，都可以根據(jù)試驗內(nèi)容加以調(diào)整，在操作中還要以設計單位的程序文件為主，也希望通過此文的介紹能夠給國內(nèi)同行操作予以參考。

參考文獻

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