单桩竖向抗拔静载荷试验是采用接近于竖向抗拔桩来确定单桩的竖向抗拔极限承载力的试验方法。国内、外桩的抗拔试验惯用方法是慢速维持荷载法。
在上拔荷载作用下，桩身首先将荷载以摩阻力的形式传递到桩周土中，其规律与承受竖向抗压荷载时一样，侧摩阻力也是从上到下逐步发挥，只不过力的方向刚好相反。初始阶段，上拔阻力主要由浅部土层提供，桩身的拉应力主要分布在桩的上部，随着桩身上拔位移量的增加，桩身应力逐渐向下扩展，桩的中、下部的上拔土阻力逐渐发挥。当桩端位移量超过某一数值(通常为6～10mm)时，就可以认为整个桩身的土层抗拔阻力达到极限，其后抗拔阻力就会下降。此时，如果继续增加上拔荷载，就会产生破坏。破坏时往往会使桩周土也一起产生剪切破坏，并表现为在桩的周围产生环状拉张裂隙、向上隆起的桩周土破坏锥，而且桩的埋深越大，这种现象越明显，见图2-22所示。
图2-22 单桩竖向抗拔荷载作用下，桩和桩周土的基本破坏模式
一、单桩竖向抗拔静载试验装置
单桩竖向抗拔静载试验的设备主要由：主梁、次梁、反力桩或反力支墩等的反力装置；千斤顶等的加载装置；压力表、压力传感器或荷重传感器等的荷载测量装置；千分表或位移传感器等位移测量装置等所组成(图2-23)。
图2-23 单桩竖向抗拔静载试验装置示意图
单桩竖向抗拔静载试验宜采用反力桩(或工程桩)提供支座反力。反力桩顶面应平整并具有足够强度，以保证反力梁的稳定性；反力桩顶面直径(或边长)不宜小于反力梁的宽度，否则应加垫钢板，以确保试验设备安装稳定性；也可据现场情况采用天然地基提供支座反力；两边支座处的地基强度应相近，且两边支座与地面的接触面积宜相同。施加于地基的压应力，不宜超过地基承载力特征值的1.5倍。反力架系统应具有至少1.2倍的安全系数。
选用千斤顶、测量仪表、压力传感器或荷重传感器时，应注意具有足够的行程和量程。安装测试系统必须保证其受力的独立性，考虑到有可能出现桩周土破坏锥而影响量测的准确性，基准梁和千分表的安装，必须独立于测量扰动环境之外。
二、单桩竖向抗拔静载试验的技术规范
单桩竖向抗拔静载试验宜采用慢速维持荷载法。需要时，也可采用多循环加载卸载方法。慢速维持荷载法可按下面要求进行：
1.加、卸载等级
采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，第一级可取分级荷载的2倍，以后逐级加载至破坏或达到试验要求。终止加载后，开始卸载。卸载也应逐级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍。加、卸载时，应使荷载传递均匀、连续、无冲击。每级荷载在维持过程中的变化幅度，不得超过分级荷载的± 10%。
2.桩顶上拔量的测量
加载时，每级荷载施加后按第5min、15min、30min、45min、60min测读桩顶上拔量，以后每隔30min测读一次。卸载时，每级荷载维持1h，按第15min、30min、60min测读桩顶下沉回弹量；卸载至零后，测读桩顶残余上拔量，维持时间为3h，其测读时间为第15min、30min，以后每隔30min测读一次。试验时应注意观察桩身混凝土的开裂情况。
3.变形相对稳定标准
在每级荷载作用下，桩顶的上拔量在每小时内不超过0.1mm，并连续出现两次，可视为稳定。当桩顶上拔量达到相对稳定时，方可施加下一级荷载。
4.终止加载标准
当出现下列情况之一时，可终止加载：
(1)在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级上拔荷载作用下的上拔量的5倍；
(2)按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量超过100mm时；
(3)按钢筋抗拉强度控制，钢筋应力达到钢筋强度标准值的0.9倍；
(4)对于验收抽样检测的工程桩，达到设计要求的最大上拔荷载值。
如果在较小荷载下出现某级荷载的桩顶上拔量大于前一级荷载下的5倍时，应分析原因。对试验桩，必要时可继续加载，当桩身混凝土出现多条环向拉张裂缝后，桩顶位移会出现小的突变，但此时并非真正达到桩的极限抗拔力。
三、桩的抗拔极限承载力的确定
首先将试验数据转换为相关判断曲线。这类曲线的形式有：上拔荷载U与桩顶上拔量δ之间的关系曲线(U—δ曲线)和桩顶上拔量δ与时间对数之间的曲线(δ—lgt曲线)。但当上述两种曲线难以判别时，可辅以δ—lgU曲线或lgU—lgδ曲线，以确定拐点位置。拐点的具体确定方法如下：
(1)根据曲线特征确定桩的抗拔极限承载力对于陡变型的U—δ曲线，可根据U—δ曲线的特征点，即：与陡升起始点相对应的荷载值为桩的抗拔极限承载力。
典型的单桩竖向抗拔U—δ曲线可分三段：第一段为直线段，U—δ按比例增加；第二段为曲线段，随着桩土相对位移的增大，上拔位移量比侧阻力增加的速率快；第三段呈近似直线段，此时即使上拔荷载增加很小，桩的位移量仍急剧上升，同时桩周地面往往出现环向裂缝；第三段起始点所对应的荷载值，即为桩的竖向抗拔极限承载力值(图2-24)。
(2)根据上拔量随时间变化特征，确定桩的抗拔极限承载力取δ—lgt曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显弯曲的前一级荷载值，如图2-25。
图2-24 根据U—δ曲线特征确定桩的抗拔极限承载力
图2-25 根据δ—lgt曲线特征确定桩的抗拔极限承载力
(3)当在某级荷载下抗拔钢筋断裂时，取其前一级荷载为该桩的抗拔极限承载力值。
(4)根据lgU—lgδ曲线确定单桩竖向抗拔极限承载力时，可取lgU—lgδ双对数曲线第二拐点所对应的荷载，为桩的竖向极限抗拔承载力值。
四、单桩竖向抗拔承载力特征值
单桩竖向抗拔极限承载力统计值，按以下方法确定：成桩工艺、桩径和单桩竖向抗拔承载力设计值相同的受检桩数不少于3根时，可进行单位工程单桩竖向抗拔极限承载力统计值计算；参加统计的受检桩试验结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗拔极限承载力；当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因并结合工程具体情况综合确定。必要时可增加受检桩数量；对桩数为3根或3根以下的柱下承台，应取最小值。
单位工程同一条件下的单桩竖向抗拔承载力特征值，应按单桩竖向抗拔极限承载力统计值的一半取值。当工程桩不允许带裂缝工作时，取桩身开裂的前一级荷载作为单桩竖向抗拔承载力特征值，并与按极限荷载一半取值确定的单桩竖向抗拔承载力特征值，宜相比后取小值。