淺談樁基工程靜載試驗(yàn)檢測技術(shù)

【摘要】隨著我國高速鐵路、高速公路、高層建筑的飛速發(fā)展，樁基的應(yīng)用越來越廣泛，樁基是隱蔽性工程項(xiàng)目，所以樁基承載力的檢測尤為重要，樁基靜載試驗(yàn)?zāi)軌蛘鎸?shí)的檢測樁基承載力，因而樁基靜載試驗(yàn)是檢測、保證樁基工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】樁基 靜載試驗(yàn) 檢測

1引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)提高，建筑業(yè)也得到了快速發(fā)展，高大的建筑以前所未有的速度增加，對建筑地基基礎(chǔ)的要求也越來越高。樁基基礎(chǔ)作為一種重要的基礎(chǔ)形式，越來越多地得到了廣泛的應(yīng)用，所以樁基檢測的要求也更加嚴(yán)格。從目前來看，樁基工程的質(zhì)量主要由兩個因素決定，即樁承載能力和樁身質(zhì)量，而樁承載力是這兩者中的主要因素。單樁承載力的精確測試對于建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都起重要的作用。長期以來，國內(nèi)和國外有大量的方法確定單樁承載力，一般可分為兩類：第一類是對項(xiàng)目現(xiàn)場試樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)和動載檢測；第二類是通過其它手段，先得到樁身的側(cè)阻力和樁端阻力，再通過計(jì)算求得單樁承載力。在確定單樁極限承載力方面，樁基靜載試驗(yàn)是最準(zhǔn)確可靠的測試方法，現(xiàn)在均以靜載試驗(yàn)成果的對比誤差大小為依據(jù)來判斷某種動載檢驗(yàn)方法是否成熟可靠。因此，每一種地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)處理規(guī)范都把單樁靜載試驗(yàn)擺在首要位置。樁基靜載試驗(yàn)分為以下幾類：（1）單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)：確定單樁豎向抗壓極限承載力；判定豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求；通過樁身內(nèi)力及變形測試測定樁側(cè)、樁端阻力；驗(yàn)證高應(yīng)變法及其他檢測方法的單樁豎向抗壓承載力的檢測結(jié)果。（2）單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)：確定單樁豎向抗拔極限承載力；判定豎向抗拔承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求；通過樁身內(nèi)力及變形測試，測定樁的抗拔摩阻力；（3）單樁水平靜載試驗(yàn)：檢測樁的水平承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求；測量相應(yīng)水平荷載作用下的樁身應(yīng)力。

2試驗(yàn)原理

在靜載試驗(yàn)中，作用于樁上的荷載一般由反力裝置提供。反力裝置的好壞直接影響著試驗(yàn)的過程和結(jié)果，常用的有堆載反力梁裝置和錨樁反力梁裝置。單樁豎向抗壓極限承載力主要由二個因素決定：一是地基土對樁的極限支承能力；二是樁身材料強(qiáng)度。一般由第二因素決定。在豎向受壓荷載的作用下，樁頂?shù)暮奢d由樁的側(cè)摩阻力和樁的端阻力承擔(dān)，在最初的受荷階段，樁頂?shù)奈灰坪苄?，荷載由樁上側(cè)表面的土阻力承擔(dān)，然后以剪切應(yīng)力的形式傳遞給樁周土體，樁身應(yīng)力和樁身應(yīng)變隨深度遞減。隨著荷載的增加，樁頂?shù)奈灰萍哟?，樁的?cè)摩阻力由上而下逐步被發(fā)揮出來，當(dāng)達(dá)到極限值后，持續(xù)增加的荷載則由樁端上阻力全部承擔(dān)，隨著樁端持力層的壓縮和塑性擠出，樁頂?shù)奈灰圃鲩L率加大，當(dāng)樁端阻力達(dá)到極限值后，樁頂?shù)奈灰蒲杆僭龃笕缓笃茐?，此時樁所承受的荷載就是樁的極限承載力。

3試驗(yàn)方法及步驟

在測試方法上，“慢速維持荷載法”是我國大部分的檢測規(guī)范（規(guī)定）制定的方法，具體作法是在樁上按一定要求分級加載荷載，在樁下沉未達(dá)到某一規(guī)定的相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)前，該級荷載保持不變；當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時，繼續(xù)加載下一級荷載；當(dāng)達(dá)到規(guī)定的終止試驗(yàn)條件時停止加載；然后再分級卸載到零。試驗(yàn)周期一般為3～7天?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7-89）和《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）都提供了試驗(yàn)方法。但有關(guān)試樁入土后的間隔時間、測讀下沉量間隔時間、分級標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)終止條件以及卸載規(guī)定等項(xiàng)目，各規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定不完全一樣。例如《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）規(guī)定：每級加載為預(yù)估極限的1/10～1/15，第一級可按2倍分級荷載加荷。每級加載后間隔5、10、15min各測讀一次，以后每隔15min測讀一次，累計(jì)1h以后每隔30min測讀一次。每次測讀值計(jì)入試驗(yàn)記錄表。每一小時的沉降不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（由1.5h內(nèi)連續(xù)三次觀測值計(jì)算），課認(rèn)為已達(dá)相對穩(wěn)定，可加一級荷載。

4試驗(yàn)結(jié)果

在依靠樁的沉降來確定樁的極限承載力方面，我國《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7-89）規(guī)定：當(dāng)Q-s曲線無明顯的拐點(diǎn)時，可取樁頂總沉降量為40㎜時相應(yīng)的荷載值為單樁極限承載力；《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）規(guī)定：對于緩變型Q～s曲線一般可取s=40～60mm對應(yīng)的荷載，對大直徑樁可取s=0.03～0.06D（D為樁端直徑，大樁徑取低值，小樁徑取高值）所對應(yīng)的荷載值；對于細(xì)長樁（l/d>80）可取s=60～80mm對應(yīng)的荷載。

5現(xiàn)存問題

采用錨樁橫梁反力裝置，會引起錨樁的上拔和壓樁的下沉，采用壓重平臺反力裝置，會引起壓重平臺的下沉，采用錨樁壓重聯(lián)合反力裝置或者利用靜壓樁機(jī)自身的重量裝置，會引起上述聯(lián)合作用，其結(jié)果將造成土中應(yīng)力重分布，導(dǎo)致試驗(yàn)場地表面的沉降差異，進(jìn)而影響Q-S曲線的精確性；在埋有測試元件的樁基礎(chǔ)中，測試技術(shù)及測試元件的不確定性會導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)的誤差；在長期觀測中，由于測試元件、測試方案及測試方法的誤差，造成無法對既有樁基礎(chǔ)工程的工作狀態(tài)做出正確的判斷，從而影響設(shè)計(jì)上對樁基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同工作性能的正確理解。

6展望

從國外的發(fā)展情況來看，將來的試驗(yàn)手段會更加多樣化、便捷化，快速荷載試驗(yàn)法是未來發(fā)展的一個方向。同時，樁承載力自平衡試驗(yàn)方法是大承載力樁基靜載試驗(yàn)的一種發(fā)展方向，但這種技術(shù)方法還剛剛興起，其理論基礎(chǔ)還亟待完善。我國作為樁基工程的使用量和檢測量的大國，隨著國際交流的不斷廣泛開展和測試?yán)碚摷夹g(shù)的不斷完善，相信我國的樁基靜載試驗(yàn)將越來越走向成熟。

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