樁基承載力檢測方法研究

摘要：如何檢測樁基承載力的大小已經(jīng)成為了專家們關(guān)注的焦點(diǎn)。靜載試驗(yàn)法、高應(yīng)變法以及鉆芯法都在樁基承載力的檢測上表現(xiàn)了自身的實(shí)力，如何根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇適合的檢測方法，又成為了新的難題。文章研究了樁基承載力檢測的三種方法，以更好地做好樁基承載力檢測工作。

關(guān)鍵詞：樁基承載力檢測；靜載試驗(yàn)；高應(yīng)變法；鉆芯法

中圖分類號(hào)：TU753?；?；?；?；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?；?；?；?；文章編號(hào)：1009-2374（2014）18-0012-03

在樁基工程之中，樁基承載力的大小顯得尤為重要，這關(guān)系著樁基的穩(wěn)定及建筑物的安全。為了能更好地做好樁基承載力檢測工作，對(duì)樁基承載力檢測中最主要的三種方法進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，分別是靜載試驗(yàn)、高應(yīng)變法、鉆芯法。下面就對(duì)這三種試驗(yàn)方法展開具體的討論。

1靜載試驗(yàn)、高應(yīng)變法、鉆芯法概述

在建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于樁基承載力方面有著專門的描述：Qu代表的是樁基極限承載力，K代表的是安全系數(shù)，樁基承載力的特征值Ra是樁基極限承載力除以安全系數(shù)所得到的商，R代表的是樁基承載力在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用的數(shù)值。在一般情況下，我們將安全系數(shù)取為整數(shù)2，這樣一來我們就可以得到下面這三個(gè)式子，即：

Ra=Qu/2

R=1.2Ra（這是約定俗成的數(shù)）

Qu=5R/3

從這三個(gè)式子中，我們能夠清楚地知道樁基承載力中各參數(shù)之間的關(guān)系，通過承載力設(shè)計(jì)值R，就可以得到樁基極限承載力Qu。

那么我們又如何通過靜載試驗(yàn)、高應(yīng)變法、鉆芯法等檢測方法來確定樁基的承載力呢？下文進(jìn)行論述。

1.1靜載試驗(yàn)

靜載試驗(yàn)就是采用接近于樁基實(shí)際工作條件的載荷來確定樁基的承載力，主要試驗(yàn)方法是維持荷載法。某工程為Φ800mm的混凝土灌注樁，承載力的特征值Ra為3000kN。圖1為現(xiàn)場載荷試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)，經(jīng)校核、匯總后繪制出Q-s曲線：

圖1?；靜載試驗(yàn)Q-s曲線圖

由Q-s曲線圖，再結(jié)合s-lgt曲線及s-lgQ曲線，我們就可以按下列6個(gè)方法綜合分析確定樁基的極限承載力Qu了。第一，如果Q-s曲線發(fā)生明顯的陡降變化，那么Qu值就是發(fā)生陡降的起始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載值。第二，如果Q-s曲線緩慢變化，那么Qu值可以根據(jù)沉降量來確定：對(duì)直徑小于800mm的樁，宜取s=40mm對(duì)應(yīng)的荷載值；對(duì)于直徑大于或等于800mm的樁，取s=0.05d（d為樁端直徑）且s不大于80mm對(duì)應(yīng)的荷載值；當(dāng)樁長大于25m時(shí)，還應(yīng)考慮樁身彈性壓縮量，但荷載值對(duì)應(yīng)的總沉降量不得大于80mm。第三，如果s-lgt曲線的末尾發(fā)生了突降的變化，這時(shí)荷載的取值就要參考前一級(jí)別的荷載值。第四，如果發(fā)生在摩擦灌注樁身上時(shí)，這時(shí)荷載的取值就要參考到s-lgQ曲線突然發(fā)生下降的那個(gè)起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值。第五，如果發(fā)生在大直徑鉆孔灌注樁的身上，這時(shí)荷載的取值就接近于最大的承載力。第六，如果樁基的頂部沉降不徹底時(shí)，這時(shí)荷載的取值也是偏向于最大的承載力。當(dāng)然，如果在樁基的材料已經(jīng)不是完好無損情況下進(jìn)行試驗(yàn)，荷載的取值就要參考前一級(jí)別的具體情況。

綜合上述分析，就可以確定該工程靜載試驗(yàn)Q-s曲線屬于緩變型，樁基極限承載力Qu>6000kN。

1.2高應(yīng)變法

在進(jìn)行高應(yīng)變法的過程中，當(dāng)樁基頂部受到強(qiáng)有力的沖擊脈沖的時(shí)候，樁周土及樁端巖土的阻力就會(huì)出現(xiàn)，這時(shí)就可以發(fā)現(xiàn)在樁基頂部的力跟速度會(huì)呈現(xiàn)波形的狀況。這樣一來，我們就可以根據(jù)行波的知識(shí)，列出波動(dòng)方程，經(jīng)過計(jì)算從而得到樁基的極限承載力。

假設(shè)樁為一維線彈性桿，測點(diǎn)下樁長L，橫截面積A，樁材彈性模量為E，樁材質(zhì)量密度為ρ，樁身內(nèi)應(yīng)力波傳播速度（俗稱彈性波速）為C（C2=E/ρ），廣義波阻抗或樁身截面力學(xué)阻抗為Z=AρC；其樁身應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可寫為：σ=E·ε；F=A·E·ε

假設(shè)土阻力是由靜阻力和動(dòng)阻力兩部分組成：

推導(dǎo)可得樁的一維波動(dòng)方程：

分析方法采用Case法和實(shí)測曲線擬合法：

記沖擊速度峰對(duì)應(yīng)時(shí)間為t1，t2=t1+2L/C為樁底反射對(duì)應(yīng)時(shí)間，根據(jù)實(shí)測的力、速度曲線F（t）、v（t）推導(dǎo)可得case法判定樁的承載力的計(jì)算公式為：

實(shí)測曲線擬合法采用了較復(fù)雜的樁-土力學(xué)模型，選擇實(shí)測力或速度或上行波作為邊界條件進(jìn)行擬合，擬合完成時(shí)計(jì)算曲線應(yīng)與實(shí)測曲線基本吻合，樁側(cè)土摩阻力應(yīng)與地質(zhì)資料基本相符，貫入度的計(jì)算值應(yīng)與實(shí)測值基本吻合，從而獲得樁的承載力。

某工程Φ1400mm的混凝土灌注樁，承載力的特征值Ra為3500kN。高應(yīng)變法采用16噸重錘，1.5m落距，彈性波速為3900m/s的自由落錘方式進(jìn)行，試驗(yàn)參數(shù)及測試結(jié)果見表1。

由測試結(jié)果可知，該工程樁基極限承載力均>7000kN，符合設(shè)計(jì)要求。

1.3鉆芯法

鉆芯法是通過單動(dòng)雙管金剛石鉆具抽取砼芯和巖芯，能夠直觀觀察樁身砼質(zhì)量、樁底沉渣、持力層情況、樁長等情況；同時(shí)通過砼芯樣和巖芯樣飽和和天然強(qiáng)度抗壓試驗(yàn)，或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，就能判斷樁身砼強(qiáng)度和持力層巖芯強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求，從而綜合判定基樁的質(zhì)量。

某工程為人工挖孔灌注樁，樁徑為Φ1500mm，混凝土強(qiáng)度為C35，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)持力層為中風(fēng)化巖層，地基承載力特征值?；r≥7.36MPa，單樁承載力的特征值Ra為15700kN。鉆芯法檢測結(jié)果見表2。

由檢測結(jié)果可知，該工程混凝土強(qiáng)度及樁端持力層均超出設(shè)計(jì)要求，故可推斷單樁承載力均>15700kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

2三種檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)

每種方法和理論都有著自己的閃光點(diǎn)和不足之處，上面三種檢測方法同樣有著自己的優(yōu)缺點(diǎn)，下面進(jìn)行分別論述。

2.1靜載試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

靜載試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于在試驗(yàn)的過程中，所應(yīng)用到的技術(shù)方法都比較簡單，因此對(duì)于工作人員的要求不高；靜載試驗(yàn)所得出的結(jié)果通常情況下都比較準(zhǔn)確，誤差都比較小，這使得靜載試驗(yàn)擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。但靜載試驗(yàn)也有著自身的不足，其缺點(diǎn)在于在試驗(yàn)過程中，要花費(fèi)大量的人力物力財(cái)力，對(duì)試驗(yàn)場地要求較高，同時(shí)對(duì)于大噸位載荷試驗(yàn)存在著一定的安全隱患。因此在檢測采用次數(shù)上就比其他的檢測方法要少得多。

2.2高應(yīng)變法的優(yōu)缺點(diǎn)

高應(yīng)變法的優(yōu)點(diǎn)在于在試驗(yàn)的過程中，所用到的設(shè)備比較輕巧方便，不笨重；在檢測速度上也比其他檢測方法的速度快；與其他檢測方法相比，高應(yīng)變法在資金的使用上也比較節(jié)?。慌c靜載試驗(yàn)相比，在檢測范圍上也要大很多，而且一些靜載試驗(yàn)無法做到的事，高應(yīng)變法也能夠輕而易舉地完成，比如說在樁基打樁的過程中，高應(yīng)變法就能夠隨時(shí)檢測到樁身的應(yīng)力，可以隨時(shí)了解錘擊效率的高低，可以指明確定樁基長度的方法，可以告知該如何選擇沉樁工藝參數(shù)。高應(yīng)變法的缺點(diǎn)在于如果在試驗(yàn)過程中掌握不好力道，就會(huì)使樁基受到破壞。

2.3鉆芯法的優(yōu)缺點(diǎn)

鉆芯法的優(yōu)點(diǎn)在于比較科學(xué)、直觀，而且實(shí)用性強(qiáng)。在實(shí)際檢測的過程中，可以做到一次通過，就可以知道樁基及持力層各方面的狀況，比如樁身砼質(zhì)量、樁底沉渣、持力層情況、樁長等情況。鉆芯法的缺點(diǎn)在于用于檢測的時(shí)間比較多，在資金使用上花費(fèi)比較多，而且在檢測的過程中沒有做到面面俱到，通常只是以點(diǎn)帶面，這就很容易造成在檢測過程中漏掉重要的信息；最為致命的缺點(diǎn)是鉆芯法屬于破壞性的試驗(yàn)，容易對(duì)于樁基產(chǎn)生不良影響。

3對(duì)于大直徑端承樁，采用鉆芯法代替靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變法進(jìn)行檢測的可行性

從上面我們已經(jīng)了解了三種檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于靜載檢測或者高應(yīng)變法的缺點(diǎn)已經(jīng)了然于心。那么在進(jìn)行大直徑端承樁承載力檢測的時(shí)候，受工程場地及荷載噸位的限制，一般難以采用靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變法進(jìn)行，故不妨采用鉆芯法進(jìn)行。在鉆芯法檢測過程中，沿長度方向在樁身上鉆取樁身混凝土芯樣及樁端巖土芯樣，然后觀看和測試鉆取的芯樣，根據(jù)測試結(jié)果評(píng)價(jià)成樁質(zhì)量、持力層情況，從而推斷樁基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。大量的工程實(shí)踐證實(shí)了鉆芯法用于檢測大直徑端承樁的成樁質(zhì)量是符合要求的。由于大直徑端承樁只受樁端端承力的影響而不受樁周土摩擦阻力影響，這樣一來我們就可以通過觀察樁身砼質(zhì)量、樁長、樁底沉渣、持力層情況、砼芯樣及巖土芯樣抗壓強(qiáng)度值等情況，推斷出樁基的承載力。綜合上述分析表明，對(duì)于大直徑端承樁，采用鉆芯法代替靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變法進(jìn)行樁承載力檢測是具有可行性的。

4結(jié)語

綜上所述，我們已經(jīng)對(duì)三種檢測方法有了詳細(xì)的了解，在檢測樁基承載力的過程中，要根據(jù)工程實(shí)際的情況，實(shí)事求是，采用不同的檢測方法，這樣才能夠做到檢測的科學(xué)性、針對(duì)性，而絕不能夠照本宣科。

參考文獻(xiàn)

[1]?；中華人民共和國建設(shè)部.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?；（GB50007-2011）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版?；社，2012.

[2]?；中華人民共和國建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ106-?；2003）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

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[4]?；廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站.工程樁質(zhì)量檢?；測技術(shù)培訓(xùn)教材[M].北京：中國建筑工業(yè)出版?；社，2009.

[5]?；徐攸在.樁基工程檢驗(yàn)手冊(cè)[M].北京：中國水利?；水電出版社，2004.

作者簡介：肖偉才（1986—），男，廣州市穩(wěn)建工程檢測有限公司助理工程師，研究方向：地基基礎(chǔ)工程檢測及基坑工程變形監(jiān)測。

每種方法和理論都有著自己的閃光點(diǎn)和不足之處，上面三種檢測方法同樣有著自己的優(yōu)缺點(diǎn)，下面進(jìn)行分別論述。

2.1靜載試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

靜載試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于在試驗(yàn)的過程中，所應(yīng)用到的技術(shù)方法都比較簡單，因此對(duì)于工作人員的要求不高；靜載試驗(yàn)所得出的結(jié)果通常情況下都比較準(zhǔn)確，誤差都比較小，這使得靜載試驗(yàn)擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。但靜載試驗(yàn)也有著自身的不足，其缺點(diǎn)在于在試驗(yàn)過程中，要花費(fèi)大量的人力物力財(cái)力，對(duì)試驗(yàn)場地要求較高，同時(shí)對(duì)于大噸位載荷試驗(yàn)存在著一定的安全隱患。因此在檢測采用次數(shù)上就比其他的檢測方法要少得多。

2.2高應(yīng)變法的優(yōu)缺點(diǎn)

高應(yīng)變法的優(yōu)點(diǎn)在于在試驗(yàn)的過程中，所用到的設(shè)備比較輕巧方便，不笨重；在檢測速度上也比其他檢測方法的速度快；與其他檢測方法相比，高應(yīng)變法在資金的使用上也比較節(jié)??；與靜載試驗(yàn)相比，在檢測范圍上也要大很多，而且一些靜載試驗(yàn)無法做到的事，高應(yīng)變法也能夠輕而易舉地完成，比如說在樁基打樁的過程中，高應(yīng)變法就能夠隨時(shí)檢測到樁身的應(yīng)力，可以隨時(shí)了解錘擊效率的高低，可以指明確定樁基長度的方法，可以告知該如何選擇沉樁工藝參數(shù)。高應(yīng)變法的缺點(diǎn)在于如果在試驗(yàn)過程中掌握不好力道，就會(huì)使樁基受到破壞。

2.3鉆芯法的優(yōu)缺點(diǎn)

鉆芯法的優(yōu)點(diǎn)在于比較科學(xué)、直觀，而且實(shí)用性強(qiáng)。在實(shí)際檢測的過程中，可以做到一次通過，就可以知道樁基及持力層各方面的狀況，比如樁身砼質(zhì)量、樁底沉渣、持力層情況、樁長等情況。鉆芯法的缺點(diǎn)在于用于檢測的時(shí)間比較多，在資金使用上花費(fèi)比較多，而且在檢測的過程中沒有做到面面俱到，通常只是以點(diǎn)帶面，這就很容易造成在檢測過程中漏掉重要的信息；最為致命的缺點(diǎn)是鉆芯法屬于破壞性的試驗(yàn)，容易對(duì)于樁基產(chǎn)生不良影響。

3對(duì)于大直徑端承樁，采用鉆芯法代替靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變法進(jìn)行檢測的可行性

從上面我們已經(jīng)了解了三種檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于靜載檢測或者高應(yīng)變法的缺點(diǎn)已經(jīng)了然于心。那么在進(jìn)行大直徑端承樁承載力檢測的時(shí)候，受工程場地及荷載噸位的限制，一般難以采用靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變法進(jìn)行，故不妨采用鉆芯法進(jìn)行。在鉆芯法檢測過程中，沿長度方向在樁身上鉆取樁身混凝土芯樣及樁端巖土芯樣，然后觀看和測試鉆取的芯樣，根據(jù)測試結(jié)果評(píng)價(jià)成樁質(zhì)量、持力層情況，從而推斷樁基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。大量的工程實(shí)踐證實(shí)了鉆芯法用于檢測大直徑端承樁的成樁質(zhì)量是符合要求的。由于大直徑端承樁只受樁端端承力的影響而不受樁周土摩擦阻力影響，這樣一來我們就可以通過觀察樁身砼質(zhì)量、樁長、樁底沉渣、持力層情況、砼芯樣及巖土芯樣抗壓強(qiáng)度值等情況，推斷出樁基的承載力。綜合上述分析表明，對(duì)于大直徑端承樁，采用鉆芯法代替靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變法進(jìn)行樁承載力檢測是具有可行性的。

4結(jié)語

綜上所述，我們已經(jīng)對(duì)三種檢測方法有了詳細(xì)的了解，在檢測樁基承載力的過程中，要根據(jù)工程實(shí)際的情況，實(shí)事求是，采用不同的檢測方法，這樣才能夠做到檢測的科學(xué)性、針對(duì)性，而絕不能夠照本宣科。

參考文獻(xiàn)

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[5]?；徐攸在.樁基工程檢驗(yàn)手冊(cè)[M].北京：中國水利?；水電出版社，2004.

作者簡介：肖偉才（1986—），男，廣州市穩(wěn)建工程檢測有限公司助理工程師，研究方向：地基基礎(chǔ)工程檢測及基坑工程變形監(jiān)測。

每種方法和理論都有著自己的閃光點(diǎn)和不足之處，上面三種檢測方法同樣有著自己的優(yōu)缺點(diǎn)，下面進(jìn)行分別論述。

2.1靜載試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

靜載試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于在試驗(yàn)的過程中，所應(yīng)用到的技術(shù)方法都比較簡單，因此對(duì)于工作人員的要求不高；靜載試驗(yàn)所得出的結(jié)果通常情況下都比較準(zhǔn)確，誤差都比較小，這使得靜載試驗(yàn)擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。但靜載試驗(yàn)也有著自身的不足，其缺點(diǎn)在于在試驗(yàn)過程中，要花費(fèi)大量的人力物力財(cái)力，對(duì)試驗(yàn)場地要求較高，同時(shí)對(duì)于大噸位載荷試驗(yàn)存在著一定的安全隱患。因此在檢測采用次數(shù)上就比其他的檢測方法要少得多。

2.2高應(yīng)變法的優(yōu)缺點(diǎn)

高應(yīng)變法的優(yōu)點(diǎn)在于在試驗(yàn)的過程中，所用到的設(shè)備比較輕巧方便，不笨重；在檢測速度上也比其他檢測方法的速度快；與其他檢測方法相比，高應(yīng)變法在資金的使用上也比較節(jié)??；與靜載試驗(yàn)相比，在檢測范圍上也要大很多，而且一些靜載試驗(yàn)無法做到的事，高應(yīng)變法也能夠輕而易舉地完成，比如說在樁基打樁的過程中，高應(yīng)變法就能夠隨時(shí)檢測到樁身的應(yīng)力，可以隨時(shí)了解錘擊效率的高低，可以指明確定樁基長度的方法，可以告知該如何選擇沉樁工藝參數(shù)。高應(yīng)變法的缺點(diǎn)在于如果在試驗(yàn)過程中掌握不好力道，就會(huì)使樁基受到破壞。

2.3鉆芯法的優(yōu)缺點(diǎn)

鉆芯法的優(yōu)點(diǎn)在于比較科學(xué)、直觀，而且實(shí)用性強(qiáng)。在實(shí)際檢測的過程中，可以做到一次通過，就可以知道樁基及持力層各方面的狀況，比如樁身砼質(zhì)量、樁底沉渣、持力層情況、樁長等情況。鉆芯法的缺點(diǎn)在于用于檢測的時(shí)間比較多，在資金使用上花費(fèi)比較多，而且在檢測的過程中沒有做到面面俱到，通常只是以點(diǎn)帶面，這就很容易造成在檢測過程中漏掉重要的信息；最為致命的缺點(diǎn)是鉆芯法屬于破壞性的試驗(yàn)，容易對(duì)于樁基產(chǎn)生不良影響。

3對(duì)于大直徑端承樁，采用鉆芯法代替靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變法進(jìn)行檢測的可行性

從上面我們已經(jīng)了解了三種檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于靜載檢測或者高應(yīng)變法的缺點(diǎn)已經(jīng)了然于心。那么在進(jìn)行大直徑端承樁承載力檢測的時(shí)候，受工程場地及荷載噸位的限制，一般難以采用靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變法進(jìn)行，故不妨采用鉆芯法進(jìn)行。在鉆芯法檢測過程中，沿長度方向在樁身上鉆取樁身混凝土芯樣及樁端巖土芯樣，然后觀看和測試鉆取的芯樣，根據(jù)測試結(jié)果評(píng)價(jià)成樁質(zhì)量、持力層情況，從而推斷樁基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。大量的工程實(shí)踐證實(shí)了鉆芯法用于檢測大直徑端承樁的成樁質(zhì)量是符合要求的。由于大直徑端承樁只受樁端端承力的影響而不受樁周土摩擦阻力影響，這樣一來我們就可以通過觀察樁身砼質(zhì)量、樁長、樁底沉渣、持力層情況、砼芯樣及巖土芯樣抗壓強(qiáng)度值等情況，推斷出樁基的承載力。綜合上述分析表明，對(duì)于大直徑端承樁，采用鉆芯法代替靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變法進(jìn)行樁承載力檢測是具有可行性的。

4結(jié)語

綜上所述，我們已經(jīng)對(duì)三種檢測方法有了詳細(xì)的了解，在檢測樁基承載力的過程中，要根據(jù)工程實(shí)際的情況，實(shí)事求是，采用不同的檢測方法，這樣才能夠做到檢測的科學(xué)性、針對(duì)性，而絕不能夠照本宣科。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：肖偉才（1986—），男，廣州市穩(wěn)建工程檢測有限公司助理工程師，研究方向：地基基礎(chǔ)工程檢測及基坑工程變形監(jiān)測。