深層平板靜載荷試驗和低應變反射波法的應用

朱世鳳

1 工程結(jié)構(gòu)設計概況

該科研中心位處湖北省武漢市,樓高5層,框架結(jié)構(gòu),建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級,建筑抗震設防類別為丙類,抗震設防烈度為6度,設計使用年限為50年。本工程所處地段場地類別為Ⅱ類,基礎形式采用柱下獨立基礎和人工挖孔墩,墩端持力層為強風化粉砂質(zhì)泥巖。

2 工程地質(zhì)條件概況

1)地形地貌特征:該科研中心地貌單元屬于長江Ⅲ級階地剝蝕壟崗地帶,有新近填的雜填土。地勢起伏較大,標高在38.48～43.55(以孔口標高計)。2)土層結(jié)構(gòu)特征:依據(jù)該科研中心提供的《場地巖土工程勘察報告書》,本工程場地勘察深度范圍內(nèi)地層分5層,土層自上而下分述如下:第①層:雜填土(Qml):場區(qū)局部分布,工程性質(zhì)差。第②層粉質(zhì)黏土():場區(qū)局部分布,中壓縮性,強度一般,工程性質(zhì)一般。第③層殘積粉質(zhì)黏土(Qel):場區(qū)局部分布,低壓縮性,強度較高,工程性質(zhì)好。第④層中風化硅質(zhì)巖(P1g):場區(qū)局部分布,可視為不可壓縮性,工程性質(zhì)好。第⑤-1層強風化粉砂質(zhì)泥巖(P1g):場區(qū)局部分布,低壓縮性,高強度,工程性質(zhì)好。第⑤-2層中風化粉砂質(zhì)泥巖(P1g):場區(qū)局部分布,可視為不可壓縮性,工程性質(zhì)好。

3 檢測情況

本工程深層平板靜載荷試驗檢測目的為檢驗墩端土層承載力qpa,檢測數(shù)量為3點,基墩低應變反射波法檢測目的是檢定墩身混凝土結(jié)構(gòu)完整性,檢測數(shù)量為13根。試驗的承壓板直徑和試井直徑相同,皆為0.8 m。為保證試井底部土層的天然濕度,避免試井底部巖土層擾動,在承壓板下鋪設了小于20 mm厚的砂墊層找平。

4 檢測方法及原理

4.1 深層平板靜載荷試驗

該試驗加載裝置由承壓板、千斤頂、反力系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)組成。利用井圈護壁和平洞頂土體自重和土體抗剪強度提供反力,采用分級維持荷載相對穩(wěn)定法的加載方式,在剛性承壓板上向地基逐級施加豎向荷載,觀測各級荷載下豎向位移與時間的關(guān)系。荷載分級、讀數(shù)間隔時間、各級荷載下的穩(wěn)定標準、終止試驗的條件等皆按DB 42/269-2003建筑地基基礎檢測技術(shù)規(guī)范進行。加載量由并聯(lián)于千斤頂上經(jīng)計量標定的優(yōu)于0.4級的壓力表測油壓,經(jīng)事先計量標定的千斤頂率定曲線換算荷載,沉降量由經(jīng)計量檢定合格的百分表測量。

4.2 基樁低應變反射波法

低應變反射波法是在樁頂豎向激振,彈性波沿樁身向下傳播,彈性波在樁身存在著明顯波阻抗差異的界面(如樁底、斷樁或嚴重離析等部位)或樁身截面變化(如縮頸或擴徑)部位將引起反射。經(jīng)接收、放大、濾波和數(shù)據(jù)處理,可籍以一維波動理論的時域分析和頻域輔助分析判定基樁完整性。依據(jù)DB 42/269-2003建筑地基基礎檢測技術(shù)規(guī)范,按以下原則對樁身混凝土結(jié)構(gòu)的完整性進行分類:

Ⅰ類樁:樁身結(jié)構(gòu)完整。

Ⅱ類樁:樁身結(jié)構(gòu)基本完整,存在輕微缺陷,對樁身結(jié)構(gòu)完整性有一定影響,不影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮。

Ⅲ類樁:樁身結(jié)構(gòu)存在明顯缺陷,完整性介于Ⅱ類樁和Ⅳ類樁之間,對樁身結(jié)構(gòu)承載力有一定影響,宜采用鉆芯法或聲波透射法等其他方法進一步判斷或直接進行處理。

Ⅳ類樁:樁身結(jié)構(gòu)存在嚴重缺陷,不宜考慮其承載作用。

對預應力管樁,依據(jù)DB 42/489-2008,低應變檢測中存在缺陷的Ⅱ類和Ⅲ類樁均應進行處理。

5 檢測結(jié)果

5.1 深層平板靜載荷試驗

試墩1號、2號、3號檢測點,當荷載加至設計要求的墩端阻力設計值的2倍1 200 kPa時,終止加載。檢測點沉降皆小于0.04d=32 mm(d為承壓板直徑),沉降與荷載的關(guān)系曲線形態(tài)為緩變形,墩端地基土尚處于局部破壞階段,取最大加載量的一半和比例界限荷載值的較小值作為試驗土層承載力特征值 qpa,墩端土層的qpa值為600 kPa。墩端地基土層的深層平板靜載荷試驗成果匯總?cè)绫?所示。

5.2 基墩低應變反射波法

根據(jù)實測波形分析計算,本工程墩身結(jié)構(gòu)完整性試驗結(jié)果如表2所示。

表1 墩端土深層平板靜載荷試驗結(jié)果表

表2 墩身混凝土結(jié)構(gòu)完整性檢測結(jié)果表

6 檢測結(jié)論

6.1 深層平板靜載試驗

本工程所測點位采用深層平板靜載荷試驗確定的墩端阻力極限值的均值為1 200 kPa,極差為0。取墩端阻力極限值為1 200 kPa,特征值為600 kPa,滿足設計要求。

6.2 基墩低應變反射波法

本工程檢測13根工程樁,其中,Ⅰ類樁10根,占所測樁數(shù)的76.92%;Ⅱ類樁 3根,占所測樁數(shù)的23.08%;Ⅲ類樁0根,占所測樁數(shù)的0%;Ⅳ類樁0根,占所測樁數(shù)的 0%。

[1] JGJ 106-2003,建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50007-2002,建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

[3] 卓維松.PHC樁豎向承載力靜載試驗與數(shù)值模擬分析[J].山西建筑,2009,35(7):106-107.

[4] DB 42/469-2003,建筑地基基礎檢測技術(shù)規(guī)范[S].