巖基載荷試驗的試驗成果及其運用分析

王濤，孔凡林

（1重慶市建筑科學研究院有限公司，重慶 400016；2重慶建筑工程職業(yè)學院，重慶 400072）

1 巖基載荷試驗的相關(guān)內(nèi)容

1.1 適用范圍

國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007—2011）中規(guī)定，巖基載荷試驗用于確定完整、較完整、較破碎巖石地基作為天然地基或者樁基礎(chǔ)持力層時的承載力，試驗可以參照該標準附錄H進行[1]。國家行業(yè)標準《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）第5.3.2條第三款規(guī)定：對于嵌巖樁，可通過直徑為0.3m巖基平板載荷試驗確定極限端阻力標準值，也可通過直徑為0.3m嵌巖短墩載荷試驗確定極限側(cè)阻力標準值和極限端阻力標準值[2]，該標準沒有列出參照附錄；重慶市地方標準《建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工驗收規(guī)范》（DBJ 50-200—2014）和《工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（DBJ 50/T-043—2016）中的規(guī)定表述和國家標準一致。

1.2 試驗數(shù)據(jù)成果分析

在國家標準和地方標準的規(guī)定中，每一場地同一巖性荷載試驗的數(shù)量不少于3個。承載力特征值的確定都是以比例界限值與極限荷載除以3相比，取小值作為巖質(zhì)地基承載力特征值。不同的是地方標準《工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（DBJ 50/T-043—2016）中規(guī)定了巖質(zhì)地基極限承載力及極限承載力標準值的確定方法。重慶地方標準《工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（DBJ 50/T-043—2016）附錄C.08中規(guī)定，試驗中出現(xiàn)下述現(xiàn)象之一時，即可終止加載：（1）承壓板周邊巖體出現(xiàn)明顯隆起或徑向裂縫持續(xù)發(fā)展；（2）沉降量讀數(shù)不斷變化，在24h內(nèi)，沉降速率有增大的趨勢；（3）壓力加不上或勉強加上而不能保持穩(wěn)定[3]。符合終止加載條件的前一級荷載應(yīng)視為極限荷載，該極限荷載為極限承載力。也就是說，試驗點的極限荷載為極限承載力，而極限承載力標準值是當試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時，取其平均值作為巖石地基承載力極限標準值；當試驗實測值極差超過平均值的30%時，應(yīng)取最小值作為巖石地基承載力極限標準值。

2 巖基載荷試驗成果的運用

2.1 國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007—2011）規(guī)定，初步設(shè)計時單樁豎向承載力特征值可按下式估算[1]：

式中：qpa、qsia為樁端端阻力、樁側(cè)阻力特征值，由當?shù)仂o載荷試驗結(jié)果統(tǒng)計分析。

當樁端嵌入完整及較完整的硬質(zhì)巖中時，可按下式估算單樁豎向承載力特征值[1]：由此可知，公式的使用條件是樁端嵌入完整及較完整的硬質(zhì)巖的樁，而公式（1）的適用條件則針對樁端嵌入破碎巖和軟質(zhì)巖時的樁，重慶地區(qū)分布的中風化泥巖、泥質(zhì)砂巖大多屬于此類。采用公式（1）的時候，需要實測樁側(cè)阻力特征值，沒測試的情況下按照勘察報告提供的數(shù)據(jù)取用。按照公式（2）計算，則不考慮嵌入巖石的樁側(cè)阻力，偏于安全但不經(jīng)濟。

2.2 國家行業(yè)標準《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）沒有規(guī)定如何利用巖基載荷試驗的成果，僅僅規(guī)定了根據(jù)巖石單軸抗壓強度確定嵌巖樁單樁豎向極限承載力[2]，可按下列公式進行計算：

式中：Qsk、Qrk——分別為土的總極限側(cè)阻力、嵌巖段總極限阻力；qsik——樁周第層土的極限側(cè)阻力，無當?shù)亟?jīng)驗時，可根據(jù)成樁工藝按本規(guī)范表5.3.5-1取值；frk——巖石飽和單軸抗壓強度標準值，黏土巖取天然濕度單軸抗壓強度標準值；ζr——嵌巖段側(cè)阻和端阻綜合系數(shù)，與嵌巖深徑比hr/d、巖石軟硬程度和成樁工藝有關(guān)。

2.3 重慶市地方標準《建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工驗收規(guī)范》

《建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工驗收規(guī)范》（DBJ 50-200—2014）第5.2.2條款規(guī)定，單樁豎向承載力特征值應(yīng)按下式確定[4]：

式中：Quk——單樁豎向極限承載力標準值；K——安全系數(shù)，采用載荷板試驗或按本規(guī)范第5.3.8條確定樁基豎向極限承載力時，K=3。

該標準第5.3.8條款規(guī)定，干作業(yè)成孔且清底干凈的嵌巖樁，嵌入完整、較完整巖石段總極限阻力標準值根據(jù)現(xiàn)場載荷板試驗所得樁端地基極限承載力標準值確定時，可按下列公式計算[4]：

當嵌巖深度小于0.5倍樁徑或短邊長度時，

當嵌巖深度不小于0.5倍且小于1倍樁徑或短邊長度時，

當嵌巖深度不小于1倍樁徑或短邊長度時，

式中：fuk——現(xiàn)場載荷板試驗所得樁端地基極限承載力標準值；Ap——嵌巖段樁端橫截面面積；β——考慮嵌固力影響后的承載力綜合系數(shù)。

由此可見，根據(jù)現(xiàn)場載荷板試驗所得樁端地基極限承載力標準值進行樁基承載力計算時的條件是：干作業(yè)成孔且清底干凈的嵌巖樁，嵌入完整、較完整巖石段。工程上主要指的是人工挖孔樁和有條件清底干凈的干作業(yè)旋挖樁，而對于樁端存在地下水的情況沒有明確規(guī)定，技術(shù)人員應(yīng)注意適用的條件問題[5]。

3 試驗檢測中和設(shè)計中應(yīng)注意的問題

通過原位測試獲取巖土參數(shù)，是確?；A(chǔ)特別是樁基工程技術(shù)可靠、安全適用、經(jīng)濟合理的主要手段。工程實踐中工程技術(shù)人員應(yīng)嚴格執(zhí)行標準、嚴謹科學地使用測試數(shù)據(jù)。

3.1 試驗檢測過程中應(yīng)注意的問題

（1）試驗的目的及依據(jù)應(yīng)明確和科學。試驗的目的是獲取巖石地基極限承載力標準值時，應(yīng)采用重慶地方標準《工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（DBJ 50/T-043—2016）；試驗的目的是獲取巖石地基承載力特征值時，應(yīng)采用國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007—2011）。

（2）試驗的場地巖體完整性等場地條件應(yīng)做詳細描述。試驗的巖體應(yīng)確保為完整、較完整、較破碎巖石地基，而且每一場地、同一巖性荷載試驗的數(shù)量不少于3個。

（3）試驗數(shù)據(jù)的分析整理應(yīng)科學合理。應(yīng)對試驗點終止加載時的現(xiàn)象進行描述，試驗數(shù)據(jù)中應(yīng)明確比例界限并做相關(guān)計算。

（4）建議每個試驗點取樣進行巖石單軸抗壓強度檢測。依據(jù)重慶地方標準《建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工驗收規(guī)范》，比較載荷試驗計算的樁基承載力與以單軸抗壓強度計算的承載力的大小，便于后期指導工程建設(shè)階段的施工和驗收。

3.2 設(shè)計計算中應(yīng)注意的問題

（1）應(yīng)注意適用條件。對于人工挖孔樁和有條件清底干凈的干作業(yè)旋挖樁，嵌入完整、較完整巖石段總極限阻力標準值可以根據(jù)現(xiàn)場載荷板試驗所得樁端地基極限承載力標準值直接確定，依據(jù)重慶地方標準《建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工驗收規(guī)范》第五章第5.3.8條款規(guī)定進行設(shè)計計算；而對于地質(zhì)條件復(fù)雜、其他工藝類型的樁基，應(yīng)根據(jù)試驗報告或地勘報告中提供的巖石地基載荷試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合工程地質(zhì)條件、樁基設(shè)計類型綜合采用計算。

（2）試驗提供巖石地基承載力特征值時，以國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定進行設(shè)計計算。

4 結(jié)論

國家標準《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中沒有明確巖基載荷試驗的使用條款，其僅僅規(guī)定樁基設(shè)計計算以巖石單軸抗壓強度為計算公式是不夠的，建議在今后的修編中予以補充修訂。國家標準和地方標準中有關(guān)巖基載荷試驗的規(guī)定存在容易混淆的概念，例如特征值和標準值的問題，以及適用條件的問題等，工程技術(shù)人員在工程試驗和設(shè)計中應(yīng)注意其適用條件。