復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)操作要點(diǎn)

趙燕+劉言

摘 要：復(fù)合地基承載力特征值最直接、最準(zhǔn)確的確定方法就是復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，靜載試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果對(duì)復(fù)合地基施工質(zhì)量復(fù)核、擬建建筑層數(shù)、基礎(chǔ)類型、結(jié)構(gòu)類型、使用安全、工程投資等方面影響很大，因此要求復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果必須準(zhǔn)確、可靠。

關(guān)鍵詞：復(fù)合地基； 單樁復(fù)合地基基； 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)； 面積置換率； 承壓板； 砂墊層； 基準(zhǔn)梁； 監(jiān)控； 反力裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.258

建筑復(fù)合地基包括：砂石樁復(fù)合地基、水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基、水泥土攪拌樁復(fù)合地基、旋噴樁復(fù)合地基、灰土樁復(fù)合地基。規(guī)范上將復(fù)合地基定義為：部分土體被增強(qiáng)或被置換，形成由地基土和豎向增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載的人工地基。

復(fù)合地基承載力特征值最直接、最準(zhǔn)確的確定方法就是復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，靜載試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果對(duì)復(fù)合地基施工質(zhì)量復(fù)核、擬建建筑層數(shù)、基礎(chǔ)類型、結(jié)構(gòu)類型、使用安全、工程投資等方面影響很大，因此要求復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果必須準(zhǔn)確、可靠。復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)分為單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)和多樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，現(xiàn)對(duì)復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)的要點(diǎn)做盡一步的總結(jié)。

1 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)準(zhǔn)備階段的控制

1.1 資料的收集

（1）搜集詳細(xì)的巖土工程勘察資料、上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料等；對(duì)復(fù)合地基受力較大部位、轉(zhuǎn)角部位或受力復(fù)雜等部位重點(diǎn)控制；（2）收集施工資料，詳細(xì)掌握施工過程中的異常情況、軟弱地層（淤泥或雜填土等）、擾動(dòng)土或流砂液化地層等資料；以便確定對(duì)異常部位的重點(diǎn)控制；（3）設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)文件，準(zhǔn)確計(jì)算試驗(yàn)參數(shù)；（4）復(fù)核設(shè)計(jì)持力層與巖土勘察報(bào)告是否相符、樁間土地基巖性、樁間土承載力能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1.2 面積置換率

面積置換率是由增強(qiáng)體或樁的截面面積與該增強(qiáng)體承擔(dān)處理的地基面積比；在一個(gè)工程中，可能采用一種或兩種以上的樁型或布樁間距，這就要求我們按設(shè)計(jì)圖紙認(rèn)真計(jì)算面積置換率。采用多種地基處理方法綜合使用的地基處理工程驗(yàn)收檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)采用大尺寸承載壓板進(jìn)行載荷試驗(yàn)，也就是取較小置換率進(jìn)行承載板及加載量的計(jì)算。

1.3 試驗(yàn)參數(shù)、設(shè)備的確定

（1）最大加載力（單位：kN）計(jì)算方法：最大加載力（kN）=復(fù)合地基承載力特征值（單位：kPa）×2（安全系數(shù)）×承壓板面積（單位：m2）

1噸≈10kN

運(yùn)算過程中單位應(yīng)保持一致。

（2）壓重平臺(tái)配重量：壓重平臺(tái)配重量（kN/T）=最大加載力（kN/T）×1.2

（3）分級(jí)加載。單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）（以下簡(jiǎn)稱規(guī)范）規(guī)定：加載等級(jí)可分為（8-12）級(jí)。從理論上講，分級(jí)越多，試驗(yàn)結(jié)果越準(zhǔn)確，但試驗(yàn)時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)工期來(lái)講不允許。如何確定加載等級(jí)，這就需要大量的經(jīng)驗(yàn)，一般與最大加載量、樁間土持力層巖性、水位影響等多方面確定，最大加載量越大分級(jí)應(yīng)越多、土層穩(wěn)定性越差分級(jí)應(yīng)越多。

（4）千斤頂、壓力裝置的選擇。靜載試驗(yàn)均采用千斤頂與油泵相連的形式，由千斤頂施加荷載，常用千斤頂有50T、100T、200T、320T、500T等型號(hào)；試驗(yàn)多采用自動(dòng)自動(dòng)化靜載試驗(yàn)設(shè)備，測(cè)力用荷重傳感器測(cè)量荷重或壓力傳感器測(cè)定油壓，實(shí)現(xiàn)加卸荷與穩(wěn)壓自動(dòng)化控制，在方便使用的同時(shí)一定要對(duì)壓力傳感器、千斤頂或整個(gè)測(cè)力系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。

在選擇千斤頂型號(hào)時(shí)通常根據(jù)最大加載力確定，最大加載力應(yīng)在千斤頂量程的30%-80%之間，選擇千斤頂型號(hào)過小，會(huì)造成油壓過大，油路出現(xiàn)問題，數(shù)據(jù)失準(zhǔn)；選擇的千斤頂型號(hào)過大，會(huì)造成“大稱稱輕物”的現(xiàn)象，數(shù)據(jù)誤差大。

1.4 承壓板的選擇

正確選擇承壓板面積是確保靜載試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的重要條件，承壓板的面積由增強(qiáng)體或樁的截面面積除以面積置換率計(jì)算而得，確定承壓板的面積后確定承壓板的形狀；承壓板有圓形和方形，現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)布樁方式選擇承壓板形狀：當(dāng)采用矩形布樁時(shí)可用方形承壓板，數(shù)據(jù)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)安裝都比較方便；當(dāng)采用梅花布樁且樁間距較小時(shí)盡可能采用圓形承壓板，以避免周圍樁頭影響承壓板放置，或因承壓板距離樁頭太近受側(cè)限而影響數(shù)據(jù)，或?qū)е鲁袎喊逯車鷺稖\部斷樁。

規(guī)范附錄 B.0.2條規(guī)定：復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)承壓板應(yīng)具有中夠剛度。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中，以320T千斤頂，1.5m×1.5m承壓板為例，千斤頂外徑僅為30—35cm，若直接將千斤頂放于承壓板之上，相當(dāng)于承壓板僅受中心點(diǎn)荷載作用，很難保證承壓板不變形，檢測(cè)數(shù)據(jù)隨之失準(zhǔn)；這就要求承壓板應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)鋼材，承壓板厚度經(jīng)過驗(yàn)算能夠承擔(dān)試驗(yàn)最大加載量，必要時(shí)承壓板上面做上承臺(tái)和支撐，一定要保證承壓板不發(fā)生變形。

1.5 反力裝置

復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)的力裝置一般不具備錨樁條件，常采用堆重平臺(tái)反力裝置，平臺(tái)上的配重用混凝土塊、小砂袋、大砂包、鋼塊等材料。配重應(yīng)在試驗(yàn)開始前一次加上，均勻穩(wěn)固地放置在平臺(tái)上。

堆重平臺(tái)的支墩也是試驗(yàn)控制的關(guān)鍵，參照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106）規(guī)定，壓重施加于地基土的壓應(yīng)力不宜大于地基土承載力特征值的1.5倍。支墩的接地面積應(yīng)滿足要求外，支墩的穩(wěn)定性也要保證安全，做好支墩防傾覆措施。還應(yīng)減少支墩側(cè)向壓力過大造成附近樁頭淺部斷樁、地基沉陷現(xiàn)象發(fā)生。

2 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)過程中的控制

2.1 砂墊層

《規(guī)范》附錄B.0.3條規(guī)定承壓板底面以下宜鋪設(shè)粗砂或中粗砂墊導(dǎo)，墊層厚度可取100mm--150mm……墊層施工的夯填度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；《規(guī)范》條文說(shuō)明中指出，墊層厚度越大，樁間土分擔(dān)的承載力越大；在確定墊層厚度時(shí)可根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告中地基持力層樁間土的承載力特征值（一般在130KPa--200KPa之間），將按墊層厚度（100mm--150mm）對(duì)應(yīng)關(guān)系用內(nèi)插法求得。該墊層厚度是指夯填度滿足設(shè)計(jì)要求的厚度，若墊層夯填度達(dá)不到要求，將直接導(dǎo)致前幾級(jí)沉降過大，影響試驗(yàn)結(jié)果。

2.2 基準(zhǔn)梁

《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106）4.2.4第3條規(guī)定基準(zhǔn)梁應(yīng)具有足夠的剛度，梁的一端應(yīng)固定在基準(zhǔn)樁上，別一端應(yīng)簡(jiǎn)支于基準(zhǔn)樁上?！兑?guī)范》B.0.4規(guī)定，基準(zhǔn)梁及加荷平臺(tái)支點(diǎn)宜設(shè)在試坑以外，且與承壓板的凈距不應(yīng)小于2m。現(xiàn)場(chǎng)容易產(chǎn)生以下錯(cuò)誤做法：

（1）不打設(shè)基準(zhǔn)樁，用磚塊支撐腳手架鋼管，兩端用砂袋壓住，這樣基準(zhǔn)樁極不準(zhǔn)定；（2）基準(zhǔn)梁長(zhǎng)度不夠，不能滿足與承壓板的凈距要求；（3）基準(zhǔn)梁剛度不夠，安裝表座產(chǎn)生顫動(dòng)；（4）基準(zhǔn)梁與表座不配套，使用磁性表座固定不牢；

以上幾點(diǎn)均極宜造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差。

2.3 過程中的監(jiān)控

復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)應(yīng)全過程進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容主要包含以下方面：

（1）防護(hù)，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)做好警示及封閉防護(hù)，防止好奇人員觸碰設(shè)備；（2）停電處理，通常使用的全自動(dòng)靜載荷測(cè)試設(shè)備停電后自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，再次供電恢復(fù)試驗(yàn)，但應(yīng)及時(shí)查找停電原因，盡快恢復(fù)供電。（3）施工影響，如在同一個(gè)基坑內(nèi)有施工作業(yè)的人員和機(jī)械，及容易誤碰設(shè)備，弄斷數(shù)據(jù)線或電纜線等事故發(fā)生；還應(yīng)防止場(chǎng)地外大型機(jī)械振動(dòng)影響。（4）防雨防潮，帶電工作的設(shè)備、測(cè)量?jī)x器做好防雨防潮工作，防止儀器設(shè)備進(jìn)水損壞；尤其在夏季突降暴雨，甚至整個(gè)基坑內(nèi)深積水，應(yīng)提前做好相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。（5）堆重平臺(tái)的穩(wěn)定，防止加載過程中壓重平臺(tái)一側(cè)一旦被頂起，極易造成整個(gè)壓重平臺(tái)坍塌，因此在后幾級(jí)加載后應(yīng)及時(shí)對(duì)平臺(tái)進(jìn)行檢查，并注意人身安全。（6）儀器設(shè)備行程已達(dá)到限量，如通常使用的千斤頂最大行程為20cm，因千斤頂與主梁距離過大，墊鐵少等原因造成提前行程已滿，無(wú)法繼續(xù)試驗(yàn)；油泵內(nèi)液壓油不足應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充；位移傳感器行程滿后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行移表。（7）防止基坑邊坡坍塌，在未進(jìn)行護(hù)坡、地質(zhì)條件不穩(wěn)定的基坑內(nèi)試驗(yàn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離邊坡，防止塌方事故發(fā)生。（8）地下水位影響，基坑內(nèi)需要人工降水時(shí)降低水位應(yīng)滿足施工技術(shù)要求，基間土不得循環(huán)受到浸泡，增加沉降的穩(wěn)定時(shí)間。（9）防止在加載過程中地基突然破壞，沉降急劇下降，導(dǎo)致承壓板傾斜、千斤頂偏心后傾倒。（10）試驗(yàn)卸載應(yīng)做好觀察和控制，防止因卸載過快支墩承受不了平臺(tái)重量發(fā)生坍塌事故。

3 數(shù)據(jù)分析

確定復(fù)合地基承載力特征值是按照記錄有數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪制壓力～沉降（P～S）曲線，并對(duì)各分級(jí)結(jié)果進(jìn)行匯總；根據(jù)《規(guī)范》B.0.10條規(guī)定判斷極限荷載、比例界限時(shí)，應(yīng)具有較強(qiáng)的專業(yè)理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)Φ鼗鶑椥宰冃?、彈塑性變形和完全塑性變形階段準(zhǔn)確認(rèn)定，不可對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行更改。

4 總結(jié)

在一個(gè)土木網(wǎng)站上重復(fù)一個(gè)口號(hào)“巖土不是科學(xué)是經(jīng)驗(yàn)”，我們?cè)谧⒅亟?jīng)驗(yàn)的積累外，還要不斷學(xué)習(xí)新的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)知識(shí)，學(xué)習(xí)同行業(yè)先進(jìn)技術(shù)，多總結(jié)，盡一步提高復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)的檢測(cè)水平。

參考文獻(xiàn)：

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