一种单桩竖向抗拔静载试验装置技术领域：本发明属于一种地基基础工程试验用的设备，特别是一种单桩竖向抗拔静载
试验装置。
背景技术：为保证桩基工程的质量，在桩基施工过程中，对单桩的承载能力进行检测是
必不可少的。目前，静载试验是检测单桩承载力最直观、最可靠的方法。桩基础中的桩受力
形式分为三种：①、承受竖向抗压力；②、承受竖向抗拔力；③、承受水平力。桩基础中的
桩可能承受一种或数种力，以承受竖向抗拔力为主的桩简称抗拔桩。抗拔桩现普遍应用于受
浮力的地下人防工程、斜拉桥的锚桩基础、电视塔等高耸构筑物及一些水工工程。
抗拔承载力检测结果和数据的准确性与真实性，对于工程质量的保证有着至关重要的意
义。影响抗拔桩的抗拔力检测结果的因素很多，主要有反力装置的配置、仪器设备的安装和
操作。反力装置设计的科学性和安装的准确性对减小试验误差起到决定性的作用。反力装置
安装的便利性，也直接影响了检测的效率和成本。
现有技术1为中国专利ZL201120461629.8公开了“一种单桩竖向抗拔静载试验装置，
包括试验桩，其特征在于，装置的组成和操作过程，有平整场地、搭建反力支架、摆设钢梁、
装设反力支架、放置上部反力装置、装设千斤项、上部反力装置与下部反力装置连接、下部
反力装置的焊接器，与试验桩的钢筋进行焊接、启动千斤顶，上部反力装置带动下部反力装
置，进行试验操作，测量桩的竖向抗拔数据；所述操作过程，平整场地、搭建反力支架，根
据试验荷载的大小，选择材料，平整场地，设立反力支架，对场地地基土进行的处理，保证
地基土的强度；反力支架的长度和宽度；场地条件，强度要求必须满足荷载的反力方向，反
力支架的中心与桩中心在同一轴线上，且两个支架与桩的距离要相等；所述摆设钢梁，根据
试验荷载的大小，选择钢梁，钢梁的最大宽度，不大于反力装置的最小宽度；所述装设反力
支架、放置上部反力装置，反力支架与千斤顶放在钢梁的中间，反力支架的中心点、千斤顶
的中心点与桩在同一轴线上；千斤顶，在安放的高度不应高出承载上反力装置的支架；所述
装设千斤顶，上部反力装置的放置，于千斤顶的上部，各件中心点重合；所迷上部反力装置
与下部反力装置于以连接，设锚栓，上部反力装置与下部反力装置连接，通过传力杆连接，
锚栓穿过预制孔洞，反力装置与传力杆的距离，于梁两侧的宽度为2cm～5cm；下部反力装置
上表面至梁的下表面净距离为20cm～25cm；所述下部反力装置的焊接器，与试验桩钢筋进行
焊接、根据桩径大小，选用焊接器的直径；根据荷载大小，选用焊接器的铁板的厚度。桩身
钢筋与焊接器连接时，桩身钢筋弯曲角度为1～10度；试验桩露出地面的高度，控制在20～
25cm，试验桩自由段钢筋的高度，控制在20cm：所述启动千斤顶，上部反力装置带动下部反
力装置，测量桩的竖向抗拔数据，操作千斤顶，千斤顶项起上部反力装置，上部反力装置通
过传力杆带动下部反力装置，下部反力装置带动焊接器，焊接器与桩身钢筋连接，达到桩的
竖向抗拔作用，测量桩的竖向抗拔数据，根据试验结果判定单桩竖向抗拔能力性能。”
现有技术1的这种单桩竖向抗拔静载试验装置在实际使用中存在如下缺陷和不足：
1、反力装置结构复杂，不易安装拆卸，无法适用于不同桩型、不同桩径的基桩的检测试
验需要。“上部反力装置与下部反力装置连接、下部反力装置的焊接器，与试验桩的钢筋进行
焊接”，显然试验时需要根据桩的直径大小专门制备相应规格的焊接器，而在实际试验过程中，
焊接器的直径与被检桩头的直径往往存在不匹配，需要根据被检桩的受力钢筋位置定制不同
直径的焊接器，焊接器外周与被检桩头受力竖向受力钢筋焊接过后，外形形状发生改变，二
次使用困难；由于上部反力装置与下部反力装置均结构复杂，又要与相应规格的焊接器联结，
再通过相应规格的焊接器实施与被检桩头的竖向受力钢筋一一焊接后才能进行试验，试验结
束后则需要将焊接器与被检桩头的受力竖向受力钢筋一一脱开才能拆卸。
2、产生较大试验误差，不能满足试验的准确性和真实性的要求。由于“桩身钢筋与焊接
器连接时，桩身钢筋弯曲角度为1～10度”，这就必然导致试验时受检桩的竖向受力钢筋不能
完全垂直受力，无法保证每根钢筋均匀出力，由此产生较大试验误差，不能满足试验的准确
性和真实性的要求，若不能完全垂直受力状况严重，将导致桩头爆裂，致使试验失败。
由此可见，研究并设计一种反力装置结构简单，安装拆卸方便，无需多余定制专门配件
就能适用于不同桩型、不同桩径的基桩的检测试验，避免了受检桩的竖向受力钢筋与反力装
置之间连接时出现弯曲角度，保证了抗拔承载力试验结果的准确性和被检桩头完好的单桩竖
向抗拔静载试验装置是必要的。
发明内容：本发明的目的是克服现有技术的不足，研究并设计一种反力装置结构简单，
安装拆卸方便，无需多余定制专门配件就能适用于不同桩型、不同桩径的基桩的检测试验，
避免了受检桩的竖向受力钢筋与反力装置之间连接时出现弯曲角度，保证了抗拔承载力试验
结果的准确性和被检桩头完好的单桩竖向抗拔静载试验装置。
实现本发明目的的技术方案是：一种单桩竖向抗拔静载试验装置，包括顶部露出有数根
竖向受力钢筋的被测试单桩，对称配置于被测试单桩两侧夯实的天然地基地面的左、右竖直
基准桩，对称架设于左、右基准桩上的左、右水平基准梁，对称配置于被测试单桩两侧与左、
右基准梁之间的左、右位移计，对称配置于被测试单桩两侧夯实的天然地基地面上的左、右
支墩，架设于左、右支墩顶部的钢梁，配置于钢梁中点上面的测试用液压千斤顶，其特征是
反力装置包括套接于钢梁中点部位且顶部内侧配合于液压千斤顶顶部的条板状矩形中空传力
框，用于联结竖向受力钢筋的圆盘状锚篮，轴向联结于传力框下面与锚篮中心的圆形连接柱，
所述锚篮以圆盘中心对称地放射状均匀分布有至少3圈截面呈长条形的数十个通孔，锚篮上
相邻2圈通孔之间设有数条环形加强筋，锚篮上还设计有至少3对以圆盘中心对称地放射状
条形加强筋，所述锚篮配置有下端焊接于竖向受力钢筋上端、穿过通孔且上端配合有螺母以
固定的数根螺栓。
所述条板状矩形中空传力框的条板宽度大于液压千斤顶顶部直径。所述条板状矩形中空
传力框的内框高度大于液压千斤顶高度与钢梁截面高度之和。
所述摆设的钢梁，应根据试验荷载的大小选择，钢梁的最小宽度不小于液压千斤顶直径，
钢梁的最大宽度不大于矩形中空传力框的净宽。
本发明的基桩竖向抗拔静载试验装置的试验操作过程如下：
所述钢梁穿过本发明试验装置的矩形中空传力框，吊运钢梁和反力装置至支墩上部，使
钢梁以受检桩为中心左右对称搭设。
所述液压千斤顶放置在钢梁的中心，吊装本发明试验装置，平稳安置于液压千斤顶的上
部，使得矩形中空传力框的中心点、液压千斤顶的中心点与受检桩的中心在同一轴线上。
所述本发明试验装置的锚篮部分通过螺栓与下部受检桩受力竖向受力钢筋进行连接，螺
栓上部穿过锚篮部分的通孔，每个螺栓垫上垫片、旋上螺母，用扭矩扳手定量地拧紧每个螺
母，使受检桩的每根受力钢筋受力几乎完全一样，真正达到了受力均匀。
所述液压千斤顶开始加载，液压千斤顶提升本发明试验装置带动螺栓向上，达到对受检
桩施加竖向抗拔荷载的作用。根据测定受检桩的抗拔位移和抗拔承载力判定单桩竖向抗拔承
载力的结果。
本发明实施得到的基桩竖向抗拔静载试验装置，经试用，与现有技术相比显示了如下有
益效果：
1、反力装置结构简单，容易安装拆卸，且无需多余定制专门配件就能适用于不同桩型、
不同桩径的基桩的检测试验需要。与现有技术1公开的一种单桩竖向抗拔静载试验装置相比，
反力装置仅仅包括中空传力框，圆盘状锚篮，轴向联结于传力框下面与锚篮中心的圆形连接
柱，结构明显简单，更关键的是圆盘状锚篮的至少3圈放射状截面呈长条形的数十个通孔，
完全能适应不同桩型、不同桩径的基桩的受检桩竖向受力钢筋在检测试验时穿过后，通过螺
栓与下部受检桩的每根竖向受力钢筋进行检测试验要求的竖向连接，实现了无需多余定制专
门的焊接器配件就能适用于不同桩型、不同桩径的基桩的检测试验需要。
2、大幅度减少了试验误差，保证了检测试验的准确性和真实性要求，也保证了被检桩头
完好。正由于圆盘状锚篮的至少3圈放射状截面呈长条形的数十个通孔，完全能适应不同桩
型、不同桩径的基桩的受检桩每根竖向受力钢筋在检测试验时穿过后，通过螺栓与下部受检
桩的每根竖向受力钢筋进行检测试验要求的竖向连接，不会出现现有技术1中“桩身钢筋与
焊接器连接时，桩身钢筋弯曲角度为1～10度”的情况，也不需要根据被检桩头的直径定制
不同直径的焊接器，而且能检测到全部被检桩头竖向受力钢筋，加之，本发明试验装置的锚
篮部分通过螺栓与下部受检桩竖向受力钢筋进行连接，螺栓上部穿过锚篮的相应通孔，每个
螺栓垫上垫片、旋上螺母，用扭矩扳手定量拧紧每个螺母，使受检桩的每根竖向受力钢筋受
力几乎完全一样，真正达到了受力均匀一致。这就大幅度减少了试验误差，满足了试验的准
确性和真实性的要求，更不可能出现导致桩头爆裂，致使试验失败的严重情况。
附图说明：图1为符合本发明主题的结构示意图；图2为本发明反力装置的结构示意
图；图3为本发明反力装置的圆盘状锚篮的结构示意图。
具体实施方式：为了使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的及功效明白了解，
下面结合具体图示对本发明进一步说明：
如图1、2、3所示，一种单桩竖向抗拔静载试验装置，包括顶部露出有数根竖向受力钢
筋41的被测试单桩4，对称配置于被测试单桩4两侧夯实的天然地基地面凹低处的左、右竖
直基准桩5，对称架设于左、右基准桩5上的左、右水平基准梁6，对称配置于被测试单桩4
两侧与左、右基准梁6之间的左、右位移计7，对称配置于被测试单桩4两侧夯实的天然地
基地面上的左、右支墩8，架设于左、右支墩8顶部的钢梁9，配置于钢梁9中点上面的测试
用液压千斤顶10，其特征是反力装置包括套接于钢梁7中点部位且顶部内侧配合于液压千斤
顶8顶部的条板状矩形中空传力框1，用于联结竖向受力钢筋41的圆盘状锚篮3，轴向联结
于传力框1下面与锚篮3中心的圆形连接柱2；
如图3所示，所述锚篮3以圆盘中心对称地放射状均匀分布有至少3圈截面呈长条形的
数十个通孔31，数十个通孔31截面呈长条形的设计适应了不同桩型、不同桩径的基桩的竖
向受力钢筋41的分布需要，达到使每1根基桩的竖向受力钢筋41均能穿过合适的通孔31，
以便在检测试验过程中均受到竖向的反力，而不会出现“桩身钢筋弯曲角度为1～10度”的
情况。
如图3所示，锚篮3上相邻2圈通孔31之间设有数条环形加强筋32，锚篮3上还设计
有至少3对放射状条形加强筋33，放射状条形加强筋这种设计达到了增加锚篮的结构强度，
以保证检测试验的顺利进行。
如图3所示，所述锚篮3配置有下端焊接于竖向受力钢筋41上端、穿过通孔31且上端
配合有螺帽以固定的数根螺栓34，这种设计可以使每个螺栓垫上垫片、旋上螺母，用扭矩扳
手预拧每个螺母，使受检桩的每根竖向受力钢筋受力均匀，确保了试验的准确性和真实性。
如图1、2所示，所述条板状矩形中空传力框1的条板宽度大于液压千斤顶8顶部直径。
这种设计一方面可以保证液压千斤顶8顶部位于中空传力框1的条板内侧，以顺利进行检测
试验；另一方面也保证了处于液压千斤顶8矩形中空传力框两侧侧板之间，不会从钢梁9上
面滑落。
如图1、2所示，所述条板状矩形中空传力框1的内框两侧侧板间距大于钢梁9的截面宽
度。所述条板状矩形中空传力框1的内框高度大于液压千斤顶8高度与钢梁9截面高度之和。
具体实施中中空传力框1的内框两侧侧板间距只需稍大于钢梁9的截面宽度，中空传力框1
的内框高度大于液压千斤顶8高度与钢梁9截面高度之和，为给检测试验时液压千斤顶8施
加反力时的行程留下足够距离，通常为200-400毫米。上述两项设计的技术效果是一方面确
保钢梁9穿过条板状矩形中空传力框1的内框，另一方面给检测试验时液压千斤顶8施加反
力时的行程留下足够距离。
为了试验证本发明的使用效果，下面给出两个具体的检测试验实例：
实例1某大学城图书馆41.2m高的六层建筑，设计采用Φ1200mm长螺旋钻孔灌注桩，
桩身混凝土强度C30，桩长22.1m，依据岩土工程勘察资料估算单桩极限抗拔承载力值3300kN，
为指导设计施工和为设计提供设计依据，在工程施工前进行试桩，基桩为摩擦端承桩，桩端
持力层为中风化凝灰岩。场地地层自上而下分别为：素填土、粉质粘土、碎石夹粉质粘土、
全风化凝灰岩、强风化凝灰岩、中风化凝灰岩组成。根据本工程实际场地地基情况，选用长
2m、宽1m、高0.5m的混凝土26块架设支墩，选用长9m、高0.9m、宽0.5m的钢梁，钢梁能
承受7200kN的荷载，选用最大出力为630kN的液压千斤顶。钢梁两侧搭设于支墩上左右宽度
各为1m；本发明抗拔试验装置的矩形中空传力框的中心点、液压千斤顶的中心点与受检桩的
中心在同一轴线上。本发明中的反力装置通过螺栓与下部受检桩受力主筋进行连接，螺栓上
部穿过锚篮部分的通孔，每个螺栓垫上垫片、旋上螺母，用扭矩扳手预拧每个螺母，使受检
桩的每根受力钢筋受力均匀。安装其它测试装置，开始试验：单桩抗拔测试结果，如表1所
示：
表1
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试验过程中，加载持荷稳定，位移计读数稳定，根据本次试验结果判定，单桩竖向抗拔
极限承载力值为3300kN。
实例2某安置房小区项目，设计采用Φ350mm预制混凝土静压桩，桩身混凝土强度C80，
桩长18m，设计单桩抗拔承载力极限值920kN，在工程桩施工完成后，采用静载试验检测单桩
竖向抗拔承载力极限值是否满足设计要求，基桩为摩擦型端承桩，桩端持力层为强风化安山
岩。场地地层自上而下分别为：素填土、粉质粘土、碎石土、强风化安山岩、中风化安山岩。
该桩设计受力主筋6根Φ16。根据本工程实际场地地基情况，选用长2m、宽1m、高0.5m的
混凝土26块架设支墩，选用长9m、高0.8m、宽0.35m的钢梁，钢梁能承受3000kN的荷载，
选用最大荷载为2000kN的液压千斤顶。钢梁两侧搭设于支墩上左右宽度各为1m；本发明中
的矩形中空传力框的中心点、液压千斤顶的中心点与受检桩的中心在同一轴线上。
本发明中的反力装置通过螺栓与下部受检桩受力主筋进行连接，螺栓上部穿过锚篮部分
的通孔，每个螺栓垫上垫片、旋上螺母，用扭矩扳手预拧每个螺母，使受检桩的每根受力钢
筋受力均匀。安装其它测试装置，开始试验：单桩抗拔测试结果，如表2所示：
表2
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试验过程中，加载持荷稳定，位移计读数稳定，根据试验结果判定：单桩竖向抗拔极
限承载力值为920kN，单桩竖向抗拔承载力特征值为460kN。