基樁豎向靜載試驗(yàn)中三種荷重的比較

邊紅娟　李海峰　王勇

【摘要】基樁靜載試驗(yàn)是目前基礎(chǔ)處理工程中檢驗(yàn)地基承載力的最直觀、最準(zhǔn)確、最可靠、也是最常用的檢測(cè)方法，采用合適的荷重物是此類試驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)從經(jīng)濟(jì)方面和穩(wěn)定方面對(duì)小砂袋、預(yù)制塊和大砂袋三種荷重物進(jìn)行分析比較，認(rèn)為在基樁豎向靜載試驗(yàn)中，大砂袋荷重有著成本低、安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可在一定范圍內(nèi)更多的推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】荷重；豎向靜載試驗(yàn)；比較

萬(wàn)丈高樓平地起，高樓穩(wěn)固靠地基。為了檢驗(yàn)地基的承載能力，通常需進(jìn)行基樁承載力的檢測(cè)，如靜載試驗(yàn)、平板載荷試驗(yàn)、高應(yīng)變?cè)囼?yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等，而其中的靜載試驗(yàn)是基樁中檢測(cè)最常用、最直觀、最準(zhǔn)確、也是最可靠的檢測(cè)方法，根據(jù)加力方向不同，它包括豎向和水平兩種靜載試驗(yàn)。

豎向靜載試驗(yàn)一般采用壓重平臺(tái)反力裝置，將大于預(yù)定最大試驗(yàn)荷載的荷重物在試驗(yàn)前一次性加于平臺(tái)，試驗(yàn)時(shí)采用油壓千斤頂分級(jí)加載，并測(cè)讀地基沉降量，以此確定地基的承載能力。在豎向靜載試驗(yàn)中，壓重平臺(tái)的荷重物也有多種，目前常采用的有小砂袋、混凝土預(yù)制塊及小砂袋加土堆組合等，但各種荷重物也是各有優(yōu)缺點(diǎn)。本文根據(jù)多年現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出，使用大砂袋作為靜載試驗(yàn)的荷重物，可以彌補(bǔ)預(yù)制塊和小砂袋法的一些缺點(diǎn)，更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。這里的大砂袋，是指采用優(yōu)質(zhì)的耐久性較好的土工織物編織袋，規(guī)格為100 ×100 ×120cm，每袋大約可裝1m3砂料，砂料的堆積密度按1.5t/m3計(jì)算，則每袋可裝砂料約1.5t。

1、實(shí)例及分析

以珠海的某工程地基基礎(chǔ)檢測(cè)項(xiàng)目為例，地基為預(yù)制方樁地基，為檢測(cè)其地基承載力，需對(duì)基樁進(jìn)行豎向靜載試驗(yàn)。假設(shè)此次共需檢測(cè)基樁20根，根據(jù)委托單位提供的設(shè)計(jì)及施工資料，各受檢樁的單樁豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值均為150 kN，極限承載力為300kN，則試驗(yàn)所需荷重物一般為極限承載力的1.2倍，即為360 kN，則每根樁需加載36.7 t。下面分別采用小砂袋、預(yù)制塊和大砂袋作為該試驗(yàn)的荷重物，從經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，進(jìn)行分析討論。

2.1經(jīng)濟(jì)性

2.1.1小砂袋為荷重物

根據(jù)目前試驗(yàn)中使用的砂袋，規(guī)格一般為30×80 cm，單價(jià)為0.5元/個(gè)，每袋可裝砂料約35kg，則36.7 t需裝1049袋。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程，完成此試驗(yàn)所需費(fèi)用如下：

（1）、材料費(fèi)

1小砂袋費(fèi)

假設(shè)小砂袋的可重復(fù)利用系數(shù)為0.95，則共需砂袋1049+1049×0.05×20=2098個(gè)，砂袋費(fèi)用為2098×0.5=1049元

2砂料費(fèi)

砂料用量：每個(gè)點(diǎn)位砂料的利用系數(shù)為0.95，則砂料總用量為36.7 +0.05×36.7×20=73.4 t

砂料費(fèi)：假設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)的砂料單價(jià)約為30元/噸，則73.4×30=2202元

總材料費(fèi)：1049+2202=3251元

（2）人工費(fèi)

人工費(fèi)主要指人工裝填砂袋及向載重平臺(tái)上搬運(yùn)堆砌砂袋所產(chǎn)生的費(fèi)用。

按照每個(gè)工人平均每天可裝、運(yùn)、堆150個(gè)砂袋，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)位有6人共同完成，人工單價(jià)為200元/人·天，則完成一個(gè)點(diǎn)位的荷重堆載時(shí)間為1049 /（150×6）=1.17天。

人工費(fèi)：6×200×1.17×20=28080元

（3）總費(fèi)用

材料費(fèi)+人工費(fèi)=3251 +28080=31331元

2.1.2 大砂袋為荷重物

若采用大砂袋裝填砂料，每袋可裝砂料約1.5 t，單價(jià)為20元/個(gè)，則36.7 t需裝25袋，大砂袋荷重主要采用挖掘機(jī)裝填及堆砌。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程，完成此試驗(yàn)所需費(fèi)用如下：

1、材料費(fèi)

（1）大砂袋費(fèi)

假設(shè)大砂袋的可重復(fù)利用系數(shù)為0.95，則共需砂袋25+25×0.05×20=50個(gè)，砂袋費(fèi)用為50×20=1000元

（2）砂料費(fèi)

砂料用量：每個(gè)點(diǎn)位砂料的利用系數(shù)為0.95，則砂料總用量為36.7+0.05×36.7×20=73.4 t

砂料費(fèi)：假設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)的砂料單價(jià)約為30元/噸，則73.4×30 =2202元

總材料費(fèi)：1000+2202=3202元

2、人工費(fèi)

人工費(fèi)主要指輔助挖掘機(jī)裝填和堆砌砂袋所產(chǎn)生的費(fèi)用，每個(gè)點(diǎn)位2人即可完成，人工單價(jià)為200元/人·天，則人工費(fèi)為200×2×20=8000元

3、挖掘機(jī)使用費(fèi)

挖掘機(jī)是每個(gè)工地必須配備的機(jī)械設(shè)備，使用時(shí)間相對(duì)較短，單價(jià)較低，一般200元/小時(shí)，每個(gè)點(diǎn)位砂料的裝填、堆砌及拆除需3小時(shí)，則挖掘機(jī)使用費(fèi)為200×3×20=12000元。

4、總費(fèi)用

材料費(fèi)+人工費(fèi)+挖掘機(jī)使用費(fèi)=3202+8000+12000=23202元

綜上，采用不同的荷重物，加載平臺(tái)的搭建方式也不同，所需的試驗(yàn)成本就不同。在噸位不太大的豎向靜載試驗(yàn)中，小砂袋的成本最高，大砂袋的成本最低，即使用大砂袋的經(jīng)濟(jì)效果最好。

2.2穩(wěn)定性

小砂袋能裝填的砂料較少，且比較圓滑，容易滑動(dòng)，穩(wěn)定性差。特別是遇大噸位靜載試驗(yàn)時(shí)，往往需要較多砂袋，則堆砌較高，容易重心不穩(wěn)，甚至出現(xiàn)堆載平臺(tái)垮塌現(xiàn)象。

預(yù)制塊本身形狀方正，容易堆砌，重心穩(wěn)固，穩(wěn)定性較好，一般不會(huì)出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象，因此，在大噸位的靜載試驗(yàn)時(shí)常采用的一種方法。

而大砂袋雖沒(méi)有預(yù)制塊堆載體那樣形狀方正，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，但不像小砂袋那樣數(shù)量多，不易堆砌，大砂袋的堆載平臺(tái)相對(duì)穩(wěn)固，在噸位不大的試驗(yàn)中也不容易出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。

2.3靈活性

小砂袋由于砂袋較小，對(duì)裝填的材料要求較高，一般只能裝顆粒較小的砂料。但它對(duì)機(jī)械化程度要求不高，在現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有挖掘機(jī)、吊機(jī)等設(shè)備時(shí)，也能人工完成裝填及堆砌工作，所以小砂袋荷重物在施工方面有一定的靈活性，適合各種環(huán)境條件下的檢測(cè)。

預(yù)制塊法，雖然省去了現(xiàn)場(chǎng)填料的麻煩，但它對(duì)交通和機(jī)械吊運(yùn)方面要求較多。它需要有平整的場(chǎng)地、良好的交通條件以及完善的吊裝設(shè)備，以滿足吊車的進(jìn)場(chǎng)和施工作業(yè)。預(yù)制塊的進(jìn)退場(chǎng)和不同測(cè)區(qū)之間的移動(dòng)都需要用到卡車和起吊設(shè)備，所以它在運(yùn)輸搬運(yùn)方面不夠靈活，只適合場(chǎng)地、交通及設(shè)備條件較好工程的檢測(cè)。

大砂袋的容量較大，裝填材料可就地取材，碎石、砂、泥塊等均可以作為填充物，且施工比較靈活，僅需挖掘機(jī)裝運(yùn)，少數(shù)人輔助即可完成，而且測(cè)區(qū)與測(cè)區(qū)之間砂袋的轉(zhuǎn)運(yùn)也方便，也能適合各種環(huán)境條件下的檢測(cè)。

2、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)三種不同荷重物的比較可知，在豎向靜載試驗(yàn)中，選用大砂袋作為荷重物，主要有優(yōu)點(diǎn)：

1、成本低。砂袋用量少，人工費(fèi)用低；填充材料要求低，可就地取材，材料成本少；砂袋轉(zhuǎn)運(yùn)方便，搬運(yùn)成本低。

2、結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。砂袋個(gè)數(shù)較少，容易堆砌，相對(duì)小砂袋來(lái)講，堆載平臺(tái)比較穩(wěn)定。

3、使用靈活。

但大砂袋也有其缺點(diǎn)，一方面，由于裝滿砂土的大砂袋棱角較為圓滑，堆載體的穩(wěn)定性不及方正的混凝土預(yù)制塊好；另一方面，單個(gè)砂袋重量較小，為避免太多砂袋的裝運(yùn)及堆載，不適宜做大噸位的荷重物，一般可在200噸以下的豎向靜載試驗(yàn)中使用。

因此，在中小噸位的豎向靜載試驗(yàn)中，可推廣采用大砂袋作為荷重物，充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，更加經(jīng)濟(jì)高效地做好試驗(yàn)，為地基處理工程把好質(zhì)量關(guān)。