壓板靜載試驗(yàn)在天然地基中的應(yīng)用

曾 琤 廣州開發(fā)區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心，廣東 廣州 510530

1 引言

壓板靜載試驗(yàn)是其他原位試驗(yàn)方法的起源，在同類型試驗(yàn)中，壓板靜載試驗(yàn)優(yōu)勢(shì)顯著，因此得以廣泛應(yīng)用。該實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，是在既定尺寸剛性版上，逐漸施加荷載，并在這一過程中，觀察記錄在不同荷載作用下，地基壓力與變形的原位試驗(yàn)。借助該實(shí)驗(yàn)，可清楚地了解地基荷載與沉降發(fā)生的關(guān)系，明確地基承載力、土的變形模量，計(jì)算土的不排水抗剪強(qiáng)度。考慮到平板荷載試驗(yàn)的影響深度在兩倍承載板寬度以內(nèi)，因此僅作為了解淺層地基土特性的方法。實(shí)際工程為確保采集數(shù)據(jù)能夠滿足工程設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，通常將平板荷載試驗(yàn)開展于高于基礎(chǔ)底部標(biāo)高的部位。

2 壓板靜載試驗(yàn)在天然地基中的應(yīng)用案例

2.1 工程概況

某市區(qū)一家五金制造有限公司廠區(qū)—1、2、3 廠房。該工程屬于一層鋼結(jié)構(gòu)，建筑占地面積達(dá)到8000m2，地基土層以粉質(zhì)粘土為主。設(shè)計(jì)規(guī)定地基土承載力規(guī)范值為100kPa，壓板靜載試驗(yàn)要求的最大試驗(yàn)荷載需達(dá)到200kPa。為確保試驗(yàn)點(diǎn)地基土承載力特征滿足設(shè)計(jì)需求，建設(shè)單位與有關(guān)單位通過協(xié)商，最終確定了9 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。

2.2 試驗(yàn)方法與儀器設(shè)備

本次試驗(yàn)使用的是壓重平臺(tái)反力裝置，以該裝置作為荷載反力。實(shí)驗(yàn)開始前，將超過最大試驗(yàn)荷載的荷載一次性加上平臺(tái)，試驗(yàn)過程中，使用油壓千斤頂逐步加載。壓板選用的是長寬均為1000mm 的方形鋼板。檢測(cè)儀器則使用的是型號(hào)為RS－JYB 樁基靜載測(cè)試儀與分析系統(tǒng)。測(cè)試過程中，由機(jī)器自行采樣、記錄。

試驗(yàn)加載共分8 級(jí)實(shí)施，各級(jí)加載為最大試驗(yàn)荷載的1/8。第一級(jí)按照2 倍分級(jí)荷載進(jìn)行加載。使用RS－JYB 樁基靜載測(cè)試儀，將其加載方式設(shè)為“自動(dòng)”，開啟判穩(wěn)開關(guān)。在各級(jí)荷載作用下，待承壓板沉降速率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，再施加下一級(jí)荷載。承載板沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為:試驗(yàn)荷載未超過或等于特征對(duì)應(yīng)的荷載時(shí)，每小時(shí)內(nèi)承壓板沉降量低于0.1mm。試驗(yàn)荷載超過特征值對(duì)應(yīng)的荷載時(shí)，則每小時(shí)內(nèi)承壓板沉降量低于0.25mm。沉降觀察:于壓板四角裝置位移傳感器，各級(jí)荷載施加后，取5、15、30、15、60min 時(shí)檢測(cè)承壓板沉降量，之后間隔30min 檢測(cè)一次。卸載時(shí)，根據(jù)第5、15、30min 時(shí)檢測(cè)出的承壓板稱將量，卸載下一級(jí)荷載。荷載歸為零后持續(xù)時(shí)間120min，取5、15、30、60、90、120min 作為測(cè)讀時(shí)間。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):本文試驗(yàn)過程中，所有已知的檢測(cè)方法、技術(shù)操作、樣本采集以和數(shù)據(jù)分析等，均以廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》為參考依據(jù)。

2.3 檢測(cè)結(jié)果

試驗(yàn)點(diǎn)所獲得的試驗(yàn)荷載與沉降數(shù)據(jù)，詳情如表1 所示。試驗(yàn)點(diǎn)p－s 曲線、s－lgt 曲線圖如圖1 所示。(本文僅出示1 廠房21 軸交A軸試驗(yàn)點(diǎn)的附圖)

表1 地基載荷試驗(yàn)結(jié)果匯總表

?

圖1 p－s 曲線和s－lgt 曲線

2.4 結(jié)果分析

本次設(shè)置的9 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)在施加荷載達(dá)到200kPa 時(shí)，均出現(xiàn)不同程度的沉降現(xiàn)象，沉降量并不一致，不過p－s 曲線圖呈緩變型，比例界限不清晰。取特征值對(duì)應(yīng)的相對(duì)變形值(s/b=0.012)，進(jìn)行承載力特征值的計(jì)算。所得結(jié)果顯示，1 號(hào)廠房2 軸交A 軸、12 軸交D 軸、21 軸交A 軸試驗(yàn)點(diǎn)以及2 廠房9 軸交D 軸點(diǎn)、3 廠房4 軸交D 軸、8 軸交A 軸試驗(yàn)點(diǎn)的極限承載力均超過200kPa，承載力特征值為100kPa，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

1 廠房27 軸交D 軸、2 廠房3 軸交A 軸、3 廠房17 軸交C 軸，其極限承載力與承載力特征值均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3 廠房17 軸交C 軸，因承壓板周圍的土明顯向外擠出，累計(jì)沉降量與承壓板寬度之比，在大禹或等于0.06 時(shí)會(huì)終止加載。3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的極限承載力分別為175kPa、175kPA 和125kPa。承載力特征值分別為88kPa、88kPa 以及62kPa，均未達(dá)到設(shè)計(jì)有要求。

結(jié)合規(guī)范相關(guān)內(nèi)容得知，在平板載荷試驗(yàn)結(jié)果提示不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需按照實(shí)際值與要求值的偏差，加倍擴(kuò)大抽檢。本文試驗(yàn)共有3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，故需擴(kuò)大抽檢6 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。倘若檢測(cè)結(jié)果仍然不理想，則考慮土層以粉質(zhì)粘土為主，增強(qiáng)其壓縮性，設(shè)計(jì)部門可通過商討，采取惡化時(shí)的工程技術(shù)措施，進(jìn)行解決。常見措施包括:局部采用處理地基、復(fù)合地基、上部結(jié)構(gòu)選擇沉降較大的簡支結(jié)構(gòu)等方式，增強(qiáng)地基承載能力。

3 結(jié)束語

綜上所述，壓板靜載荷試驗(yàn)有助于準(zhǔn)確了解地基基礎(chǔ)土的承載能力與變形指標(biāo)，很大程度上提高了檢測(cè)地基是否滿足設(shè)計(jì)要求的準(zhǔn)確性，非常適用于各類填土、含碎石的土類。由填土、含碎石土類建設(shè)的地基基礎(chǔ)，其承載能力容易受到堆填時(shí)間、施工工藝等多方面因素的影響。傳統(tǒng)原位試驗(yàn)與土工試驗(yàn)并不能很好地實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)。相較之下，壓板靜載試驗(yàn)獲得的效果更為理想，因此得以廣泛應(yīng)用。本文通過試驗(yàn)分析，對(duì)壓板靜載試驗(yàn)在天然地基中的應(yīng)用進(jìn)行探討，積累了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，希望能夠給業(yè)內(nèi)同行帶來一些啟發(fā)，進(jìn)一步促進(jìn)同類型工程載荷試驗(yàn)準(zhǔn)確度的提升，為促進(jìn)地基載荷檢測(cè)水平的提升略盡綿力。