深層平板靜載荷試驗(yàn)和低應(yīng)變反射波法的應(yīng)用

朱世鳳

1 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

該科研中心位處湖北省武漢市,樓高5層,框架結(jié)構(gòu),建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí),建筑抗震設(shè)防類別為丙類,抗震設(shè)防烈度為6度,設(shè)計(jì)使用年限為50年。本工程所處地段場(chǎng)地類別為Ⅱ類,基礎(chǔ)形式采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和人工挖孔墩,墩端持力層為強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。

2 工程地質(zhì)條件概況

1)地形地貌特征:該科研中心地貌單元屬于長(zhǎng)江Ⅲ級(jí)階地剝蝕壟崗地帶,有新近填的雜填土。地勢(shì)起伏較大,標(biāo)高在38.48～43.55(以孔口標(biāo)高計(jì))。2)土層結(jié)構(gòu)特征:依據(jù)該科研中心提供的《場(chǎng)地巖土工程勘察報(bào)告書》,本工程場(chǎng)地勘察深度范圍內(nèi)地層分5層,土層自上而下分述如下:第①層:雜填土(Qml):場(chǎng)區(qū)局部分布,工程性質(zhì)差。第②層粉質(zhì)黏土():場(chǎng)區(qū)局部分布,中壓縮性,強(qiáng)度一般,工程性質(zhì)一般。第③層殘積粉質(zhì)黏土(Qel):場(chǎng)區(qū)局部分布,低壓縮性,強(qiáng)度較高,工程性質(zhì)好。第④層中風(fēng)化硅質(zhì)巖(P1g):場(chǎng)區(qū)局部分布,可視為不可壓縮性,工程性質(zhì)好。第⑤-1層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖(P1g):場(chǎng)區(qū)局部分布,低壓縮性,高強(qiáng)度,工程性質(zhì)好。第⑤-2層中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖(P1g):場(chǎng)區(qū)局部分布,可視為不可壓縮性,工程性質(zhì)好。

3 檢測(cè)情況

本工程深層平板靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)目的為檢驗(yàn)墩端土層承載力qpa,檢測(cè)數(shù)量為3點(diǎn),基墩低應(yīng)變反射波法檢測(cè)目的是檢定墩身混凝土結(jié)構(gòu)完整性,檢測(cè)數(shù)量為13根。試驗(yàn)的承壓板直徑和試井直徑相同,皆為0.8 m。為保證試井底部土層的天然濕度,避免試井底部巖土層擾動(dòng),在承壓板下鋪設(shè)了小于20 mm厚的砂墊層找平。

4 檢測(cè)方法及原理

4.1 深層平板靜載荷試驗(yàn)

該試驗(yàn)加載裝置由承壓板、千斤頂、反力系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、觀測(cè)系統(tǒng)組成。利用井圈護(hù)壁和平洞頂土體自重和土體抗剪強(qiáng)度提供反力,采用分級(jí)維持荷載相對(duì)穩(wěn)定法的加載方式,在剛性承壓板上向地基逐級(jí)施加豎向荷載,觀測(cè)各級(jí)荷載下豎向位移與時(shí)間的關(guān)系。荷載分級(jí)、讀數(shù)間隔時(shí)間、各級(jí)荷載下的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)、終止試驗(yàn)的條件等皆按DB 42/269-2003建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。加載量由并聯(lián)于千斤頂上經(jīng)計(jì)量標(biāo)定的優(yōu)于0.4級(jí)的壓力表測(cè)油壓,經(jīng)事先計(jì)量標(biāo)定的千斤頂率定曲線換算荷載,沉降量由經(jīng)計(jì)量檢定合格的百分表測(cè)量。

4.2 基樁低應(yīng)變反射波法

低應(yīng)變反射波法是在樁頂豎向激振,彈性波沿樁身向下傳播,彈性波在樁身存在著明顯波阻抗差異的界面(如樁底、斷樁或嚴(yán)重離析等部位)或樁身截面變化(如縮頸或擴(kuò)徑)部位將引起反射。經(jīng)接收、放大、濾波和數(shù)據(jù)處理,可籍以一維波動(dòng)理論的時(shí)域分析和頻域輔助分析判定基樁完整性。依據(jù)DB 42/269-2003建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范,按以下原則對(duì)樁身混凝土結(jié)構(gòu)的完整性進(jìn)行分類:

Ⅰ類樁:樁身結(jié)構(gòu)完整。

Ⅱ類樁:樁身結(jié)構(gòu)基本完整,存在輕微缺陷,對(duì)樁身結(jié)構(gòu)完整性有一定影響,不影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮。

Ⅲ類樁:樁身結(jié)構(gòu)存在明顯缺陷,完整性介于Ⅱ類樁和Ⅳ類樁之間,對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有一定影響,宜采用鉆芯法或聲波透射法等其他方法進(jìn)一步判斷或直接進(jìn)行處理。

Ⅳ類樁:樁身結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重缺陷,不宜考慮其承載作用。

對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁,依據(jù)DB 42/489-2008,低應(yīng)變檢測(cè)中存在缺陷的Ⅱ類和Ⅲ類樁均應(yīng)進(jìn)行處理。

5 檢測(cè)結(jié)果

5.1 深層平板靜載荷試驗(yàn)

試墩1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)檢測(cè)點(diǎn),當(dāng)荷載加至設(shè)計(jì)要求的墩端阻力設(shè)計(jì)值的2倍1 200 kPa時(shí),終止加載。檢測(cè)點(diǎn)沉降皆小于0.04d=32 mm(d為承壓板直徑),沉降與荷載的關(guān)系曲線形態(tài)為緩變形,墩端地基土尚處于局部破壞階段,取最大加載量的一半和比例界限荷載值的較小值作為試驗(yàn)土層承載力特征值 qpa,墩端土層的qpa值為600 kPa。墩端地基土層的深層平板靜載荷試驗(yàn)成果匯總?cè)绫?所示。

5.2 基墩低應(yīng)變反射波法

根據(jù)實(shí)測(cè)波形分析計(jì)算,本工程墩身結(jié)構(gòu)完整性試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表1 墩端土深層平板靜載荷試驗(yàn)結(jié)果表

表2 墩身混凝土結(jié)構(gòu)完整性檢測(cè)結(jié)果表

6 檢測(cè)結(jié)論

6.1 深層平板靜載試驗(yàn)

本工程所測(cè)點(diǎn)位采用深層平板靜載荷試驗(yàn)確定的墩端阻力極限值的均值為1 200 kPa,極差為0。取墩端阻力極限值為1 200 kPa,特征值為600 kPa,滿足設(shè)計(jì)要求。

6.2 基墩低應(yīng)變反射波法

本工程檢測(cè)13根工程樁,其中,Ⅰ類樁10根,占所測(cè)樁數(shù)的76.92%;Ⅱ類樁 3根,占所測(cè)樁數(shù)的23.08%;Ⅲ類樁0根,占所測(cè)樁數(shù)的0%;Ⅳ類樁0根,占所測(cè)樁數(shù)的 0%。

[1] JGJ 106-2003,建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 卓維松.PHC樁豎向承載力靜載試驗(yàn)與數(shù)值模擬分析[J].山西建筑,2009,35(7):106-107.

[4] DB 42/469-2003,建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].