淺析樁基靜載荷試驗應變測量及應用

摘 要：基樁靜載荷試驗需要時時根據工程和現場的要求來進行調整、選擇。要求我們具有扎實的基礎和良好的專業知識，來應對各種挑戰。

關鍵詞：樁基靜載荷試驗；應變測量；應用

中圖分類號：U443.15 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2013）-12-0231-02

1.前言

檢測樁基承載力的方法中靜載荷試驗是最為可靠的。需要龐大、笨重的反力設備或者要用堆積重物方法的傳統靜載荷試驗由于費時、費力、跟加費錢，嚴重的提高了靜載荷試驗的成本。隨著科學技術的發展，到二十世紀八十年代，國外學者發明了一種樁基承載力檢測方法那就是利用樁身本身的側摩擦阻力作為靜載荷試驗的反力試樁法，它將載荷箱放在了樁身或者是樁基的底部。這種方法反力系統簡單，操作方便，而且此法節省時間，系統加載量小，對操作布置需要的場地也很小，現在大噸位的裝機承載能力廣泛的用在了在工程實際中。隨著我國經濟的快速發展，靜載荷樁基實驗在國內得到了很好地發展，新的樁型在工程施工中不斷地出現，樁基檢測的手段也不斷的更新換代，這也更好的檢驗了工程質量。現在最直接、最可靠地方法就是現場進行的靜載荷實驗以檢測其抗壓等能力。對一些新型樁型必須要檢驗其單樁承載能力這就要進行現場靜載荷試驗。

2.靜載荷應變測量

2.1應變測量的原理

在基樁測試中運用不多但是技術成熟的就是應用電阻應變計測量。鋼筋和混凝土構成的基樁復合截面彈性模量可以根據鋼筋和混凝土彈性模量來求得。基樁的側摩阻力可以由實測得出的截面應變來計算求得截面內力來求得。在工程實際中，應變傳感器埋放的基樁截面是豎向排列的，這樣就可以測得每一個截面的應變并計算求得各個截面的內力，這樣就可以得到基樁荷載和基樁側摩擦阻力的分布狀況。這就是靜載荷應變量測量的原理。

2.2理論分析

首先，我們要將基樁截面視作是由鋼筋和混凝土做成的復合截面，運用材料力學的知識采用復合截面的理論計算復合截面的復合截面的彈性模量E。而截面的壓力則可以測量并且求得復合截面的應變來求取，應為復合截面上鋼筋、混凝土所受力就是截面上所受的載荷。而兩截面的所受壓力只差則是這段樁身的側摩擦阻力。要測取某截面載荷傳遞分布狀況，則需要我們在這個截面到樁頂這段樁身之間由高到低或由低到高的分層埋置多組應變計[1]。某一載荷作用下的基樁某截面下樁的沉降值量就是基樁樁頂實測的下沉量減去樁身壓縮的值量。由此可以計算得到對應載荷的某一截面下沉量。

2.3應變測量的誤差分析

在樁基靜載荷實驗應變測量中，與其它的應力應變測量方法相比，運用電阻應變計和電阻應變儀組成的應力應變測試實驗具有測量精度高、測量靈敏度高等優點，但是相對的也就存在著有時候測量誤差會很大的問題。因為測量過程中有著各種各樣的因素影響著測量精度，比如，常見的測量精度有應變計誤差、粘結劑誤差、應變儀和連接導線誤差等等。

在基樁靜載荷應力應變實驗中，影響實驗測量效果的最主要因素是應變計的橫推效應。粘結劑誤差主要是因為使用粘結劑的粘結厚度布置不均勻或者太厚而是應變計蠕變增大，機械之后增加，因此為避免粘結劑引起的誤差應該盡量使粘結劑厚度變薄，粘結方向盡力控制。在測量中，橋臂電阻不受全橋測量電路以及導線電阻的影響，因此對于這兩項我們完全不必進行修正。額瑞昱板橋電路，我們則需要進行修正[4]，其修正值為￡=霉，（1+2r/R）。而應變計的誤差我們則可以使用多次測量去測量平均數的方法減小因為人為操作不當應變計儀器而引起的測量偶然誤差。

3.1堆載法與靜載荷測試方法

堆載法。堆載反力裝置是用鋼梁在樁頂設置一個承重的平臺，并在平臺上堆起重物，而平臺上的重物則依靠放置在裝訂的起重千斤頂將其頂起，因此可以將力的作用反而施加在裝身上。型鋼或者根據需要而自行加工的箱梁都可作為反力裝置的主梁，而且承重平臺的形狀也可以根據工程需要而定制，例如方形、圓形或矩形等。平常常見的沙袋、鋼錠、土袋、水箱等均可以做堆載法中的堆載。

錨樁法：在工程實際應用中根據反力錨的不同我們將錨樁反力裝置分為兩種，一種就是我們平常所說的錨樁反力量裝置，它提供反力是通過將反力架和連接在錨樁；另一種錨樁，力裝置是錨桿反力裝。它提供反力是依靠已經鉆入地下的數個螺旋。把分布在基樁四周的對稱的幾根用錨筋和反力裝置相連的錨桿[2]，接著反力架被樁頂的千斤頂頂起，錨樁為其提供反力，錨桿的數量、反力架強度和與其所連接的錨桿共同決定了反力大小。工程現場的條件與承載噸數一般不會影響到錨桿反力裝置。通常工程樁兼用作錨桿是減少工程成本的有效手段，因此在現場條件可以的情況下應盡量應用工程樁以減小工程施工成本。在靜載荷實驗中我們需要注意的是，試驗藥觀測錨桿的上拔量，因此要十分注意，避免出現因操作不當而引起的拔干斷桿事故。

在一些相對小型的工程或者場地比較有限的工程中，小噸位基樁與復合地基樁這兩種方法就顯示出了他們的優越性，小巧方便，工程上很有便捷性和操作性。因為地錨所受到的螺旋鉆的受力方向不同，我們據此將其分為斜拉式與豎直式，斜拉式又稱為傘式。在受力方向上，螺旋鉆受到土的豎向阻力和水平阻力兩種力的是斜拉式，只受到土豎向阻力的是豎直式。螺旋葉片的大小與地層土質兩者共同決定了地錨反力的大小。在復合地基試驗中，有很多實驗單位會使用地錨，因此我們一定要注意在使用過程中復合地基會被地錨擾動，因而影響實驗的可靠性的問題。

另外在現在越來越重視減少成產成本，充分合理應用現有材料的管理條件下，我們會對反力裝置進行改進。比如，錨樁和堆重平臺的聯合布置，充分利用建筑物、地貌地形等替代反力裝置降低工程成本[3]。

3.2堆載法與錨樁法的優缺點

堆載法。堆載法的優點有很多，比如它廣泛使用的堆載反力梁裝置，搭建簡單方便的承重平臺，載荷試驗可適用范圍寬，適用性強，基樁鋼筋配比可以相對較少，降低了實驗成本，可以隨機的對工程樁進行抽樣檢測，增加了工程檢測的可靠性，其反力裝置的重要組成部分千斤頂，可以實現較均勻緩慢地將力反到基樁上，對于減少電動油泵的因加載反力不均而引起的過沖現象，有利于控制載荷量大小。它的缺點是在實驗之前，地面會受到對重物通過支撐墩傳導到其上的力，從而導致基樁周圍的土受到一定的影響。有研究稱，當在和過大超過兩千千牛時，地面被影響的深度可能會有四十五米之多。當靜載荷基樁實驗的噸位較大時，若堆重物是沙袋等安裝時間會比較長，會帶來一定的安全隱患，因此需要處理，防止倒塌等事故的發生。

錨樁法。錨樁法的優點是反力裝置安裝快速方便，降低了實驗成本，特別是大噸位實驗。缺點是反力裝置安裝過程中，不易控制載荷的對中，在開始時易產生過沖現象。工程樁錨桿會對自身產生影響，若不用則成本大增，切適應性較差，對大載荷基樁的檢測不能做到隨機抽樣。

在現場實踐中，兩種方法都有要注意的問題，例如堆載法的“兩個中心一致”錨樁法的“對稱性”問題等。

參考文獻：

[1]陳輝.淺析超高層建筑樁基的設計與施工要點[J].中國非金屬礦工業導刊.2008（04）：27-28

[2]張京.樁基大型靜載荷試驗——巖土測試技術開發實例[J].內蒙古石油化工.2000（01）：56-58

[3]賀為民，李松嶺，孫銘心.高承載力單樁靜載試驗分析[J].西部探礦工程.2001（06）：71-73

[4]李吉林，張旭虎.大唐國際東營一期49.5MW風電場工程樁基施工及其原體試驗[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）.2010（09）：89-91

作者簡介：馮匯川，1962年出生，男，河北南宮人，1983年畢業于西安長安大學水文地質與工程地質專業，工程師。