平板載荷試驗異常曲線分析研究

林 立

（東莞市建設(shè)工程檢測中心，廣東 東莞 523809）

0 引言

在工程建設(shè)過程中，基礎(chǔ)下地基土承載力的測定尤為重要，直接關(guān)系到建筑物的整體性安全。因此，常用平板載荷試驗測試天然土地基、處理土地基和復(fù)合地基以及強（全）風(fēng)化巖地基的承載力和變形參數(shù)。通過試驗，繪制壓力與沉降量的對應(yīng)曲線，并按相關(guān)公式計算出土的沉降量。目前，多數(shù)檢測人員僅從數(shù)據(jù)結(jié)果判定，沒有結(jié)合Q-s、s-lgt曲線形態(tài)特征、原始數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況等方面綜合考慮，有時會產(chǎn)生誤判。因此，全面歸納分析地基土平板檢測異常曲線的圖形特征刻不容緩，不僅能提高檢測人員的從業(yè)水平，還能預(yù)防檢測結(jié)論誤判，起到對比借鑒的作用。

1 檢測曲線主要特征

1.1 Q-s 曲線特征

通常，Q-s曲線有緩變型和陡降型兩種。平板試驗曲線一般存在比例界限荷載、極限荷載（基本試驗）。當(dāng)無法確認比例界限時，可采用沉降相對變形值對應(yīng)的荷載（不大于最大試驗荷載的一半）作為特征值。典型工程驗收點位的Q-s曲線是變化緩慢，曲率順滑，破壞特征不明顯；而在突發(fā)狀況下產(chǎn)生的異常曲線通常有波動段和陡降段等不規(guī)律圖形。

1.2 s-lgt 曲線特征

s-lgt曲線反映檢測過程中每級荷載作用下，本級沉降是否達到地基土承壓板沉降相對穩(wěn)定標準，能否加壓至下一級。

2 異常曲線統(tǒng)計分析

經(jīng)過大量地基土平板載荷試驗異常情況的統(tǒng)計分析，總結(jié)出以下多種不同類型的異常曲線。通過研究這些曲線的圖形表現(xiàn)特征，分析出異常曲線產(chǎn)生的原因和對結(jié)果的影響，能更加全面地判定檢測結(jié)果的有效性。

2.1 “壓頂”現(xiàn)象

堆載法平板載荷試驗檢測前，由于地基土承載力較低或大雨導(dǎo)致平臺支墩下沉，造成主梁壓住千斤頂并引起向下沉降。受檢點土體因受到豎向荷載，產(chǎn)生壓縮變形。如果“壓頂”力過大，S-lgt曲線前幾級出現(xiàn)重疊現(xiàn)象；Q-s曲線前幾級呈平緩直線型，總沉降量變小，不僅會影響最終沉降值，還易出現(xiàn)本級沉降量大于上一級沉降量 5 倍的現(xiàn)象，造成地基土承載力誤判（見圖 1）。

圖1 “壓頂”現(xiàn)象曲線圖

為避免出現(xiàn)“壓頂”現(xiàn)象，檢測單位首先應(yīng)收集相關(guān)地質(zhì)報告，通過釬探或動力觸探等方式檢測土質(zhì)承載力。根據(jù)試驗最大荷載和平臺支墩面積，綜合判定試驗場地土質(zhì)是否需要加固。其次，根據(jù)土質(zhì)情況，可合理增大主梁與千斤頂之間的預(yù)留距離。

2.2 Q-s 曲線首級沉降大

平板載荷試驗前，為防止壓板不均勻沉降，應(yīng)在地基土與承壓板之間鋪設(shè)中粗砂。按規(guī)范要求，開機前應(yīng)進行預(yù)壓，防止產(chǎn)生非土體沉降。而工程檢測中，檢測人員容易忽略此步驟，易造成首級沉降過大，導(dǎo)致總沉降量比實際更大，影響結(jié)果判定（見圖 2）。

圖2 首級荷載沉降曲線圖

2.3 地基土承載力失真

2.3.1 承壓板選取不當(dāng)

1）復(fù)合地基承壓板選取有誤。主要原因是沒有正確考慮復(fù)合樁的布樁方式（如矩形、梅花狀等），造成受檢復(fù)合樁所承載的處理面積計算出錯。

2）天然土承壓板選取有誤。主要原因是未按指定規(guī)范選取合適承壓板。比如軟土地基，選取的承壓板尺寸過小，總沉降相對大板會增大，導(dǎo)致不合格率升高，地基承載力變小，如圖 3 所示。左邊采用大板，結(jié)果合格；右邊采用小板，結(jié)果不合格。

圖3 大小板檢測對比圖（左大右?。?/p>

2.3.2 檢測參數(shù)設(shè)置錯誤

靜載儀參數(shù)設(shè)置時，率定公式輸入錯誤，與標定書不符；最大試驗荷載、儀器編號（壓力傳感器、位移傳感器、千斤頂）輸錯等。

2.3.3 位移傳感器出錯

靜載儀數(shù)據(jù)顯示壓力值不斷上升，但位移數(shù)據(jù)不動，一般由于傳感器伸縮桿卡死造成（見圖 4）。所以，試驗前一定要開機預(yù)檢，備帶設(shè)備。

圖4 位移傳感器故障曲線圖

2.3.4 壓力傳感器故障

當(dāng)靜載儀Q-s曲線出現(xiàn)頻繁上下跳動，油泵表壓顯示正常而儀器界面壓力值波動不穩(wěn)（見表 1），常見為傳感器進水、儀器接頭破損或接觸不良等引起。因此，試驗前宜做好相關(guān)的防水措施和自檢準備。

表1 壓力傳感器故障數(shù)據(jù)表

2.3.5 千斤頂故障

1）千斤頂保壓功能損壞，常見為壓力穩(wěn)不住，油泵不停補壓。

2）千斤頂內(nèi)頂卡死，無法往上出力，壓力加不上，平臺出現(xiàn)異響，地基土沉降不再變化，如圖 5 所示。

圖5 千斤頂故障曲線圖

2.3.6 平臺傾斜

由于地基土軟硬不一，堆載平臺重心與形心不一致，造成平臺上頂過程中發(fā)生傾斜現(xiàn)象，承壓板因受力不均而側(cè)偏，導(dǎo)致 2 個（或 4 個）位移傳感器計數(shù)偏差過大，甚至造成結(jié)果失真［1-4］。

2.4 卸載后位移變負

在水鄉(xiāng)片區(qū)或軟土地區(qū)，由于土質(zhì)含水率很大，檢測基準樁受擠壓上浮，造成卸載后位移為負。在此類場地檢測時，一定要打牢基準樁，控制好基準樁、支墩與承壓板之間的距離。在場外設(shè)置觀測點，不間斷監(jiān)測基準樁標高，如圖 6 所示。

圖6 卸載后位移變負曲線圖

2.5 檢測時效性

工地現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)異常情況突發(fā)，需中止檢測（如周邊土嚴重擾動、大雨或設(shè)備故障等），待二次開機時，數(shù)據(jù)銜接不一致，曲線圖不順滑。因此，對于時間間隔較長、場地土含水率變化較大的情況，宜重新檢測。

2.6 一點多做

由于市場惡性競爭，某些單位低價投中標，導(dǎo)致壓板檢測出現(xiàn)“一點多做”的不良行為。為了杜絕此類情況發(fā)生，監(jiān)管部門可以要求現(xiàn)場檢測人員在每個檢測點位按要求照 3 次相（堆載前定位照、堆載后全景照、吊運后現(xiàn)場檢測痕跡照），并實時上傳監(jiān)管系統(tǒng)。

2.7 檢測數(shù)據(jù)造假

檢測過程中，由于監(jiān)管失位，個別檢測員通過改裝油泵壓力表、改置千斤頂校準公式、位移傳感器下塞墊片等不法手段，弄虛作假，人為制造看似合格曲線（見表 2）。所以，監(jiān)管機構(gòu)應(yīng)仔細核查原始曲線數(shù)據(jù)，重點檢查油壓、位移量有無實時變動，即可辨真?zhèn)巍?/p>

表2 壓板檢測原始記錄局部表

3 監(jiān)管分析

3.1 數(shù)據(jù)監(jiān)管

由于工程檢測行業(yè)門檻低、收益快、監(jiān)督管理不到位等方面的原因，造成該行業(yè)市場主體為了逐利，弄虛作假，改數(shù)據(jù)、假數(shù)據(jù)現(xiàn)象時有發(fā)生，拉低了整個行業(yè)的公正性，數(shù)據(jù)作假成為整個檢測行業(yè)魚龍混雜的癥結(jié)所在。為扭轉(zhuǎn)這一局面，質(zhì)監(jiān)部門應(yīng)強制性要求各檢測單位將現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)實時采集上傳至政府監(jiān)管部門，并確保上傳功能不受人工干預(yù)；檢測業(yè)務(wù)的合同信息、檢測預(yù)開機和結(jié)束時間應(yīng)提前上報；檢測方案宜由質(zhì)檢部門、甲方、監(jiān)理共同確定，杜絕檢測點位的選取由施工方操控；檢測機構(gòu)應(yīng)當(dāng)在當(dāng)?shù)刈〗ú块T申領(lǐng)資質(zhì)許可，并通過國家（?。┯嬃空J證的檢測項目評估，在允許范圍內(nèi)從事建設(shè)工程質(zhì)量檢測活動，禁止無資質(zhì)、超越資質(zhì)、出借資質(zhì)等方式承攬建筑工程的檢測業(yè)務(wù)。

3.2 設(shè)備監(jiān)管

檢測前，應(yīng)由檢測人員在質(zhì)檢部門監(jiān)督網(wǎng)填報工地使用的儀器設(shè)備編號（必須備案），確保檢測公正性；現(xiàn)場檢測過程中，如出現(xiàn)安全隱患（暴雨等），檢測員應(yīng)及時采取措施保障設(shè)備安全；檢測單位應(yīng)提升倉庫設(shè)備管理水平，建立儀器出入登記制度和設(shè)備計量備案制度，謹防設(shè)備遺失；為加強倉庫設(shè)備存放的安全性，宜安裝庫內(nèi)攝像頭；添置設(shè)備存放架，規(guī)范設(shè)備存放區(qū)域，有效地提高設(shè)備拿放和清點的效率。

3.3 人員監(jiān)管

檢測結(jié)果的準確性最關(guān)鍵的因素在于現(xiàn)場檢測人員的專業(yè)水平和職業(yè)道德，只有提高檢測員的實操能力和理論基礎(chǔ)，塑造良好的職業(yè)操守，才能管控好現(xiàn)場檢測。主要監(jiān)管點如下：現(xiàn)場檢測人員應(yīng)持證上崗；檢測前，檢測人員應(yīng)通知監(jiān)理、施工方到場核對并確認檢測點位；復(fù)核壓板檢測標高是否與設(shè)計標高一致；堆載過程，應(yīng)確?；鶞蕵叮海?、支撐墩與受檢樁的間距滿足規(guī)范要求，并對檢測平臺搭建過程拍照取證，防止點位錯誤和堆載不到位；正確安裝好 GPS，防止無法傳輸檢測數(shù)據(jù)；加強安全教育，強制要求戴安全帽、穿勞保鞋、拉警戒線；多層次校核現(xiàn)場試驗參數(shù)（最大試驗荷載、千斤頂編號、壓力傳感器編號、位移傳感器編號、校準公式等）的準確性。

4 結(jié)語

通過對大量平板載荷試驗曲線分析研究，總結(jié)出各種異常檢測情況的曲線圖形及產(chǎn)生的原因和對結(jié)果判定的影響，提出了對應(yīng)的管理與技術(shù)措施，有效地防止檢測造假和檢測異常情況的發(fā)生，為檢測數(shù)據(jù)真實有效提供了保障。Q