靜載試驗基本概念及要點簡述

王瑞芳

(山西建筑工程(集團)總公司建筑工程研究所，山西太原 030006)

1 概述

“萬丈高樓平地起”，在建筑工程中，地基與基礎的作用毋庸贅言。而人工地基和基樁的檢測作為控制地基(樁基)質量的重要環節，是按國家有關試驗標準，應用科學技術手段，取得代表地基和基樁質量特征的有關數據，作為施工依據，客觀、準確反映地基和基樁質量的真實水平，是保證工程建設的安全性、合理性以及降低成本的一項重要工作。提起人工地基檢測業務，人們通常俗稱“測樁”，而提起“測樁”，又經常與“靜載”劃等號。其實，人工地基檢測涵蓋的范圍較廣，還包括強夯、墊層的承載力、濕陷性、液化消除等。通過CFG、砂石、水泥土等形成土體增強體(也就是廣義的“樁”)，與地基土共同承擔荷載的復合地基作為其中最主要的組成部分，作為基礎的樁基，檢測時往往以“樁”為試驗主體，即為“測樁”。而測樁也不僅限于靜載試驗，低應變、高應變、鉆芯法等也是常見的測樁方法，但靜載荷試驗是人們公認的最常規、最直觀、最準確的測量地基和基樁承載力的方法，也是國家相關規范、標準強制性條文規定的驗收檢測方法。靜載試驗是指在樁或承壓板頂部逐級施加壓力，觀測樁頂隨時間產生的沉降，以確定承載力的試驗方法。靜載試驗的分級、加卸載方法、試驗步驟、終止加載條件、結果判定等，規范中已有明文說明，無需抄錄。本文僅對靜載試驗實際工作中應掌握的參數、用途及注意事項等做一些總結。另外，本文中“靜載”僅指豎向抗壓試驗，不涉及水平、抗拔和浸水試驗。

2 靜載試驗應掌握的設計參數

檢測人員在工作中經常會遇到這樣的情況:某個工地委托方告知“我們這兒要做靜載，你們報個價吧，1根多少錢”，這樣毫無頭緒的話往往讓人無所適從。要做靜載試驗，首先必須了解和掌握該工程地基或樁基的設計參數，有的放矢，才能做出試驗安排，進行相應報價。那么哪些參數是委托方必須要提供、檢測人員必須要了解的。

2.1 人工地基與樁基

天然地基的承載力不能承受基礎傳遞的全部荷載，需經人工處理后作為地基的土體稱為人工地基，屬于地基的范疇，其基礎可為條形基礎、筏板基礎、獨立基礎等。而樁基即樁基礎，屬于基礎的范疇。不同的地基或基礎，對應不同的試驗方法。人工地基載荷試驗方法參見JGJ 79-2012建筑地基處理技術規范附錄A，B，C;基樁靜載試驗參見JGJ 106-2003建筑基樁檢測技術規范;墊層、強夯和擠密等地基的靜載荷試驗參見GB 50025-2004濕陷性黃土地區建筑規范附錄J。此外還有天然地基也涉及靜載試驗，但一般為巖土勘察階段使用，檢測階段較少遇到，主要有淺層平板載荷試驗和深層平板載荷試驗兩種，可參見GB 50007-2002建筑地基基礎設計規范和GB 50021-2001巖土工程勘察規范。

2.2 基樁靜載試驗

首先要明確一個概念，樁基礎的檢測是“基樁檢測”而非“樁基檢測”。基樁即樁基礎中的單樁，是我們的檢測對象，而非整個樁基礎(還包括承臺等不屬于我們檢測范圍的內容)。基樁檢測應掌握的主要參數如下:

1)樁型。常見的有混凝土灌注樁、人工挖孔混凝土樁、素混凝土樁、預應力管樁等。樁型也是區分復合地基和樁基的主要方法之一。2)樁長、樁身混凝土強度等。這是低應變檢測和曲線分析不可缺少的重要參數。3)總樁數。用于決定靜載試驗檢測數量。4)樁端持力層。這點經常被人們所忽略，其實土層性質在Q—s曲線分析時對樁身受力特征有顯著影響。另外在低應變檢測中判斷是否嵌巖樁也很重要。5)承載力要求。靜載試驗的目的就是要驗證承載力是否滿足要求。需要注意的是要分清圖紙上的承載力要求是特征值Ra還是極限值Qu。6)試驗目的。一般有3種情況:試樁、工程樁驗收、補充檢測(復檢)。試樁的樁長、混凝土強度、承載力要求等一般要比工程樁高，檢測數量以3根居多;工程樁驗收則按設計要求的承載力、數量進行檢測;補充檢測(復檢)則要視初檢情況而定。7)反力形式。常見的有堆載(壓重平臺反力裝置)、錨樁(橫梁反力裝置)、堆錨結合、地錨反力等。基樁靜載試驗用錨樁還是堆載，對試驗成本和報價影響很大，承載力偏大時相差可達5倍以上甚至更高。此外，在工程實踐中，在檢測預應力管樁時還經常使用現場的靜壓樁機作為反力，大大降低了檢測成本。但需要指出的是，使用靜壓樁機作為靜載反力，經實踐證明存在荷載傳遞不均勻、不連續等弊病，且被檢樁、基準樁及靜壓樁機長短的距離往往過近，相互影響，并不滿足JGJ 106-2003建筑基樁檢測技術規范中4.2.5條的要求。上海、江蘇等地已明文規定不允許用靜壓樁機作為靜載試驗反力。

2.3 人工地基載荷試驗

人工地基檢測應掌握的主要參數如下:1)地基處理方法。主要有換填墊層法、強夯法和強夯置換法、振沖法、砂石樁、水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)、夯實水泥土樁、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、石灰樁、灰土擠密樁和土擠密樁、柱錘沖擴樁。2)樁距、布置形式。常見的布置形式有等邊三角形、正方形、長方形等，此兩點主要用以選擇復合地基載荷試驗所用承壓板的尺寸。3)樁徑。用以復合承載力計算，參見JGJ 79-2012建筑地基處理技術規范條文7.1.5。4)承載力要求。人工地基承載力單位為kPa(而非基樁的單位是kN)，且設計要求一般都是特征值fspk。5)此外還需了解的有樁長、樁身強度、樁端持力層、總樁數、試驗目的等，作用與基樁檢測相同。

3 靜載試驗注意事項

靜載試驗應按規范要求嚴格操作，認真執行，還應在以下方面特別注意:1)位移傳感器(百分表)不少于4個(樁徑不大于500 mm時不少于2個)，對稱安置。在實際檢測工作中，可能會出現4個表位移變化不均勻的情況，原因主要有偏心受壓、樁頂不夠水平、樁的垂直度偏差、加載和反力裝置傾斜等，用4個表的位移平均值作為樁頂沉降可有效降低這種誤差。其次在偏心較嚴重時可能會出現1個～2個傳感器位移負增長，此時就要及時分析原因、采取措施，避免整體傾覆造成人員和設備損失。2)千斤頂的最大加載壓力不小于1.25×最大加載值(kN)。最大加載值一般為極限荷載值Qu，為特征值Ra的2倍。人工地基檢測的最大加載值(kN)為承載力特征值fspk(kPa)×2×壓板面積(m2)。3)單樁復合地基載荷試驗的承壓板面積為一根樁所承擔的處理面積，應根據樁距和布置形式計算選擇:“正方形”時，為“樁距”的平方;“長方形”時，為“樁距”的長 ×寬;“等邊三角形”時，為0.866ד樁距”的平方。4)工程樁驗收時，應嚴格按照相關規范確定靜載檢測數量:a.基樁檢測，總樁數大于50時，抽樣率(檢測數量/總樁數)不小于1%且檢測數量不小于3;總樁數不大于50時，檢測數量不小于2;b.人工地基中的換填墊層、預壓地基、壓實地基、夯實地基、注漿加固等處理后地基，檢測數量不小于3;c.人工地基中的強夯置換，抽樣率不小于1%且檢測數量不小于3;d.其他人工地基處理方法，抽樣率不小于1%且檢測數量不小于3;e.設計有特殊要求的，應按設計要求執行。

4 結語

隨著科技的發展、檢測技術的進步，靜載荷試驗也逐步脫離傳統的人工讀表、加壓等操作方式。通過新型的靜載荷試驗儀，可以實現無人值守的全自動檢測，微機自動控制試驗過程并記錄時間、荷載、位移等。但萬變不離其宗，無論采取何種先進的儀器，檢測人員還是首先要完全理解和掌握試驗的各項要點，多學習，勤思考，否則就像電腦打字多了會導致提筆忘字一樣，沒有基礎就難以進步。