試論樁基靜載現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)問題分析

常志松

（廣州鐵誠工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，廣東 廣州 510600）

試論樁基靜載現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)問題分析

常志松

（廣州鐵誠工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，廣東 廣州 510600）

筆者以樁基靜載現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)的工作經(jīng)驗(yàn)，分析了靜載試驗(yàn)對(duì)樁基理論原理，并對(duì)基靜載現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)的幾方面的問題進(jìn)行了分析。

樁基靜載；現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)；問題分析

樁基靜載現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)是一項(xiàng)方法上成立、理論上無可爭(zhēng)議的樁基檢測(cè)技術(shù)。在確定單樁極限承載力方面，也是最為準(zhǔn)確、可靠的檢驗(yàn)方法，判定某種動(dòng)載檢驗(yàn)方法是否成熟，均以靜載試驗(yàn)成果的對(duì)比誤差大小為依據(jù)。

1 理論原理

基樁（復(fù)合地基）豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)的目的是采用接近于豎向抗壓樁的實(shí)際工作條件的試驗(yàn)方法，確定基樁極限承載力，作為設(shè)計(jì)依據(jù)或?qū)こ虡兜某休d力進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)。檢測(cè)所用的加載反力裝置有三種類型，我們采用壓重平臺(tái)反力裝置，壓重物為鋼筋混凝土塊，壓重值為預(yù)估極限承載力的1.2倍。壓重在試驗(yàn)前一次性加上，并均勻穩(wěn)固放置于平臺(tái)上。油壓千斤頂逐級(jí)加載，加載值通過荷載傳感器顯示，位移傳感器顯示樁的沉降量。通過觀察樁沉降量隨荷載、時(shí)間的變化，做Q－S曲線及S－lgt曲線，分析曲線變化，得出基樁極限承載力。

2 壓重平臺(tái)對(duì)試驗(yàn)的影響

壓重平臺(tái)由主梁及副梁組成，主梁及副梁為不同型號(hào)的工字鋼。千斤頂與主梁接觸，千斤頂上的力與壓重平臺(tái)相互作用形成反力施加于基樁。由于作用于樁或復(fù)合地基上的加載點(diǎn)為千斤頂與主梁的接觸面，所以主梁工字鋼的厚薄、數(shù)量多少、長(zhǎng)短很重要。如果主梁工字鋼太薄，在加載后期承受不了千斤頂向上的頂力，容易產(chǎn)生變形、扭曲、彎曲；如果主梁工字鋼數(shù)量少，將不能承受壓重平臺(tái)的重量，產(chǎn)生向下的變形，同時(shí)在加載后期也會(huì)扭曲變形，影響平臺(tái)的平衡及安全；如果壓重平臺(tái)太小，堆載高度太高，不安全也不便于操作，而且需選用大型號(hào)的工字鋼，不經(jīng)濟(jì)也不便于搬運(yùn)。

3 試坑開挖的大小

由于沉降觀測(cè)點(diǎn)為樁承臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高，所以需開挖試坑以安放加荷板、千斤頂及荷載傳感器和位移傳感器。試坑的大小以利于安放試驗(yàn)設(shè)備、儀表，便于試驗(yàn)人員進(jìn)出觀測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為宜，不能太大。由于壓重平臺(tái)的重量一次性加上，如果試坑太大，主梁及副梁與四周地基接觸面太小，重量集中在試坑周圍的地基上，加上表面地基多為松散的耕植土，容易造成試坑坍塌，不利于檢測(cè)也危及人身安全。

4 加載分級(jí)

以灌注樁為例，灌注樁的靜載荷試驗(yàn)每級(jí)加載量為預(yù)估極限荷載值的1/10～1/15，第一級(jí)可按2倍分級(jí)荷載加荷。

如果極限承載力為700 kN，按照均勻加載的原則，每級(jí)按1/10加載，則每級(jí)加載量應(yīng)為：700×1/10＝70 kN，第一級(jí)為140 kN，以后每級(jí)為70 kN，總加載次數(shù)為9次。

如果每級(jí)按1/15加載，第一級(jí)可定為80 kN，以后每級(jí)為40 kN，總加載次數(shù)為14次。這樣根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可以知道：灌注樁的加載次數(shù)應(yīng)為9～14次，而不應(yīng)考慮為加載次數(shù)是10～15次。

在某工程中，由低應(yīng)變檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該工程的234 #樁的樁長(zhǎng)只有18 m或是在18 m處斷裂，沒有達(dá)到持力層，對(duì)該樁的極限承載力有懷疑，因此設(shè)計(jì)單位要求增加靜載荷測(cè)試，以確定其極限承載力?？紤]到該樁仍將做為工程樁，為避免將樁壓至破壞狀態(tài)，因此要求將后期每級(jí)的加載量改為正常樁加載值的一半。該工程基樁承載力設(shè)計(jì)值為800 kN，檢測(cè)過程的加載分級(jí)及檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

表1 檢測(cè)過程加載分級(jí)及檢測(cè)數(shù)據(jù)表

從表1中我們可以知道，第10級(jí)加載量為40 kN，為前8級(jí)的1/2，為設(shè)計(jì)極限承載力的1/20。此樁加載的缺陷有以下幾點(diǎn)：①超出標(biāo)準(zhǔn)要求的1/10～1/15的范圍，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求；②因?yàn)樵跈z測(cè)結(jié)果出來以前，我們不可能知道每根樁的極限承載力，以234 #樁為例，如果該樁的沉降在第8級(jí)680 kN這一級(jí)發(fā)生突變，而不是在第10級(jí)760 kN發(fā)生突變，那么減輕對(duì)樁的破壞程度的意圖就沒有達(dá)到；③加載值太小時(shí)，沉降量變化小，不足以判斷樁的極限承載力；④觀察沉降達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2 h，對(duì)樁的破壞程度大。如果加載值大，沉降變化明顯，應(yīng)及時(shí)結(jié)束檢測(cè)，減輕對(duì)樁的破壞。

通過以上討論，比較好的方案應(yīng)該是：均勻加載，將每級(jí)加載值確定為設(shè)計(jì)極限承載力的1/15。

5 極限承載力的確定

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可知，復(fù)合地基檢測(cè)確定極限承載力的方法有2種，灌注樁有3種，但操作起來有一定難度。上述教學(xué)樓的樁基礎(chǔ)為沉管灌注樁，樁徑為400 mm，單樁承載力設(shè)計(jì)值為800 kN，共檢測(cè)基樁5根，該工程139 #樁的Q－S曲線，屬于陡降型Q－S曲線，極限承載力容易判斷。

取 Q－S曲線發(fā)生明顯陡降的起點(diǎn)為極限承載力，故該樁的極限承載力為720 kN。某工程的地基處理為粉噴樁復(fù)合地基，設(shè)計(jì)樁徑為500 mm，承載力標(biāo)準(zhǔn)值為135 kPa，該工程16#樁的P－S曲線，加載共分9級(jí)，其沉降量隨加載值的變化一直比較明顯。最后一級(jí)的沉降量為19.26 mm，為前一級(jí)沉降量的2.37倍，且沉降達(dá)到穩(wěn)定。從P－S曲線分析，曲線上的比例極限不十分明顯，但從S－lgt曲線可看出最后一級(jí)曲線明顯向下彎曲，因此取前一級(jí)為極限承載力。該樁的承載力標(biāo)準(zhǔn)值為120 kPa，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

通過討論認(rèn)為：確定極限承載力需要 P－S曲線與 S－lgt曲線聯(lián)合分析確定。

6 回彈率測(cè)定的意義

討論中所涉及的上述工程16 #樁，在確定極限承載力時(shí)有分岐，其意見為：如果該組復(fù)合地基極限承載力未達(dá)到270 kPa，那么在270 kPa載荷下，該組復(fù)合地基已被破壞，不應(yīng)該有回彈現(xiàn)象，而我們?cè)跈z測(cè)過程中觀測(cè)到回彈，說明該組復(fù)合地基達(dá)到極限承載力，同時(shí)在破壞狀態(tài)下檢測(cè)時(shí)沒有觀測(cè)回彈率。

筆者通過分析認(rèn)為：粉噴樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)原理是通過將水泥砂漿打入地下，形成低強(qiáng)度的樁，樁與土共同組合成為復(fù)合地基，其目的在于利用天然地基的承載力。設(shè)計(jì)承載力不足部分由樁體承擔(dān)，所以粉噴樁與土共同作用，成為土的一部分。在頂部壓力卸除之后，根據(jù)土的特性及土的可壓縮性，可知必然會(huì)形成回彈，只是破壞狀態(tài)下的回彈率比正常狀態(tài)下小，這與彈簧的超限度拉伸情況是一樣的。

極限承載力未達(dá)到設(shè)計(jì)值不觀測(cè)回彈率的原因，是因?yàn)榇藭r(shí)的回彈率不是設(shè)計(jì)極限承載力作用下的回彈，檢測(cè)結(jié)果對(duì)評(píng)價(jià)樁的質(zhì)量好壞、變形程度意義不大。

7 檢測(cè)過程中的不足

通過分析 Q－S曲線可知，檢測(cè)過程中的不足之處主要是加載量不足。加載量不足表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

（1）壓重平臺(tái)的壓重量沒有達(dá)到設(shè)計(jì)承載力的1.2倍，后期沉降量偏小，與回彈曲線形成鴨嘴形狀。

（2）檢測(cè)過程中為了盡快開始檢測(cè)，在壓重量未完全加上的情況下開始檢測(cè)，在檢測(cè)的中間部分表現(xiàn)出荷載不足。以上述教學(xué)樓沉管灌注樁樁基的85 #樁為例，從其Q－S曲線圖中可以看出荷載在560 kN及640 kN處的沉降量明顯低于前幾級(jí)，與該工程其余4根樁的檢測(cè)曲線也有很大不同，可以排除地質(zhì)變化的影響，確定為加載量不足造成的沉降變化。在檢測(cè)過程中應(yīng)盡量避免這兩種現(xiàn)象的發(fā)生，以免影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

8 結(jié)束語

綜上所述，為滿足樁基靜載試驗(yàn)要求，我們確定方案為：復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)的主梁為1根30 #工字鋼，副梁為6根20#工字鋼，長(zhǎng)度均為6 m；極限承載力為800 kN的灌注樁，其靜載荷試驗(yàn)的主梁為2根36 #工字鋼，副梁為6根30 #工字鋼，長(zhǎng)度均為9 m。我們采用的試坑為1.5×1.5 m。經(jīng)過實(shí)踐表明，我們的方案是正確的，壓重平臺(tái)滿足檢測(cè)要求。

1 吳玉成.淺談樁基靜載試驗(yàn)存在的技術(shù)問題［J］.內(nèi)蒙古水利，2008（06）

2 韓慶祝、胡勝華、韓 朝.樁基靜載試驗(yàn)自平衡法測(cè)試原理及方法［J］.資源環(huán)境與工程，2009（06）

Analysis of On－site Static Loading Test of Piles

Chang Zhisong

The author uses the experience of on－site test for static load of piles, analyzes the theoretical principles of static load of piles test.In addition, several aspects of on－site static loading test of piles are analyzed.

static load of piles; on－site test; problems analysis

TU473.1

A

1000－8136（2010）33－0019－02