樁基靜載荷試驗方案的對比

樊 清 祿

(大同市市政建設發展公司，山西 大同 037000)

0 引言

隨著我國基礎建設的快速發展，高層建筑以及橋梁工程項目的建設在增多，樁基礎的應用量在不斷增多。無論采取何種樁基礎，按照《建筑基樁檢測技術規范》規定必須要做規定數量的樁基載荷試驗，然后按照規范要求結合試驗曲線來確定其單樁承載力。現如今，廣泛應用在工程上的樁基靜載荷試驗方法，主要是堆載法、錨樁法和自平衡試樁法。

堆載法是樁頂位置處壓重平臺作為反力裝置，采用油壓千斤頂對基樁施加豎向荷載的一種試樁方法；錨樁法是樁頂位置處錨樁橫梁作為反力裝置，采用油壓千斤頂對基樁施加豎向荷載的一種試樁方法；自平衡試樁法是在樁身合適位置處(樁身平衡點)設置荷載箱，施加豎向荷載后，即可同時測得平衡點(即荷載箱處)上、下部各自承載力[1]。

目前在確定試樁方法時會綜合考量此三種方法，結合工程實例，綜合考慮現場情況，從試樁方法的可行性、經濟節約原則等方面進行比較。本文就山西某地某工程基樁檢測方案的確定進行對比分析。

1 工程概況

某工程位于山西省某地，根據設計圖紙，樁基采用鉆孔或人工(擴底)灌注樁，共布樁68根，其中ZH1樁48根，樁徑800 mm，樁長不小于25 m，要求單樁豎向抗壓極限承載力為8 600 kN；ZH2樁20根，樁徑1 000 mm，樁長不小于28 m，要求單樁豎向抗壓極限承載力為12 800 kN。根據建設單位要求，先對2根ZH1樁做單樁豎向抗壓靜載荷試驗。

2 場地工程地質條件

根據委托單位提供的由某勘察院所做的《巖土工程勘察報告》：場地位于某盆地的東北部，場地地貌單元屬輕微切割黃土丘陵區。場地內未發現有斷裂和其他構造形跡存在，場地的穩定性受區域構造穩定性控制。

根據外業鉆探、原位測試及室內土工試驗結果，在勘探揭露深度范圍內，場地地基土自上而下可劃分為8層，現依層序分述如下：

雜色，上部0.3 m～1.0 m主要由灰渣、碎石、建筑垃圾等組成，下部主要由粉質粘土組成，夾少量磚塊、灰渣、礦渣等，稍濕，松散，土質不均，堆積時間不超過8年。

褐黃色，主要由粉質粘土組成，夾少量磚塊、灰渣、礦渣等，稍濕，松散，土質不均，堆積時間不超過8年。

褐黃色，含植物根系，具大孔隙，呈硬塑狀態，切面稍光滑，干強度中，韌性中，搖震反應無，具中等壓縮性，具輕微～強烈濕陷性。標貫試驗錘擊數N值介于3.0擊～26.0擊(實測值，以下同)，平均11.0擊，平均修正擊數為9.6擊。

褐黃色，含植物根系，具大孔隙，呈硬塑狀態，切面稍光滑，干強度中，韌性中，搖震反應無，具中等壓縮性。標貫試驗錘擊數N值介于3.0擊～7.0擊(實測值，以下同)，平均4.4擊，平均修正擊數為3.8擊。

褐黃色，礦物成分主要為石英、長石、云母等，中密狀，級配不良，顆粒形狀以亞圓形為主，局部夾粉砂及粉質粘土透鏡體。標貫試驗錘擊數N值介于12.0擊～21.0擊(實測值，以下同)，平均16.4擊，平均修正擊數為13.1擊。

褐黃色、紅褐色，呈硬塑～堅硬狀態，切面稍有光滑，干強度高，韌性中等，無濕陷性，具低～中等壓縮性。局部含有古植物根系及鈣質結核，夾薄層粉土透鏡體，局部夾有砂土透鏡體，見有砂質半膠結層，具小孔隙，標貫試驗錘擊數N值介于3.0擊～38.0擊(實測值，以下同)，平均18.3擊，平均修正擊數為13.2擊。

黃褐～褐黃色，礦物成分主要為石英、長石、云母等，中密狀，級配不良，顆粒形狀以亞圓形為主，局部夾粉砂、粗砂及粉質粘土透鏡體。標貫試驗錘擊數N值介于23.0擊～25.0擊(實測值，以下同)，平均24.0擊，平均修正擊數為16.8擊。

褐紅色，呈硬塑狀態，切面稍有光滑，干強度高，韌性高，無濕陷性，具低～中等壓縮性。含云母、氧化鐵、氧化鋁、古植物根系及少量姜石，夾薄層粉土透鏡體，局部夾有粉質粘土透鏡體，具小孔隙。

3 試樁方案對比

3.1 試樁方法介紹

1)堆載法。

堆載法是一種在樁頂采用油壓千斤頂加載，壓重平臺提供反力裝置的試樁方法。施加荷載的壓力用并聯于千斤頂的MPM420-2可程控壓力變送器直接測定。試樁沉降值用BWS3CA-50 mm位移傳感器測量，在試樁的2個正交直徑方向對稱安置4個位移測試儀表。

2)錨樁法。

錨樁法和堆載法的主要區別是提供反力的裝置不同，前者為錨樁橫梁，后者為壓重平臺。錨樁法試樁時在場地上必須設置有符合條件的錨樁。采用錨樁法的測量裝置以及加載方式與堆載法均相同。

3)自平衡試樁法。

自平衡靜載荷試驗，其關鍵設備是一個特制的荷載箱：荷載箱的構成主要包括千斤、油路、頂板、底蓋、箱壁等部分；荷載箱和鋼筋籠焊接在一起；頂蓋和底板處設置有位移傳感器；頂蓋和底板的外徑略小于樁體的外徑；將焊接有荷載箱的鋼筋籠放入樁位后，便可澆灌振搗成樁。

試驗時，通過地面上的油泵連接油管給荷載箱加壓。隨著壓力的不斷增加，荷載箱的頂板、底蓋將同時向上、下移動，從而促使樁端阻力和樁側阻力的發揮。荷載箱中的壓力值可用標定完成后的壓力表測得；荷載箱頂蓋和底板的分別向上、向下位移可用位移傳感器測得[2]，量程50 mm(可調)，每套荷載箱對應6只，通過磁性表座固定在基準鋼梁上，2只用于測量樁身荷載箱處的向上位移，2只用于測量樁身荷載箱處的向下位移，2只用于量測樁頂向上位移，均由計量部門標定合格。

3.2 本工程試樁方案確定

1)堆載法。

本工程靜載荷試驗所需提供不小于16 000 kN的反力裝置；RS-JYB樁基靜載荷測試分析系統及配套設備1套；FQS50020型500 t分離式油壓千斤頂4臺等。試樁的成樁工藝與質量控制標準應嚴格與工程樁一致。承載力檢測的受檢樁混凝土強度達到28 d或預留同條件養護試塊達到設計強度要求且應滿足后壓漿的間歇時間。采用慢速維持荷載法，即逐級加載，加載分級：每級加載為預估最大加載量的1/10，第一級加載量取分級荷載的2倍，具體分級見表1。每級荷載達到相對穩定后加一級荷載，直至滿足終止加載條件之一，然后分級卸載到零，記錄每級卸載回彈量。

表1 堆載法加載、卸載分級表 kN

堆載法必須解決大噸位的荷載配重的運輸問題，而且其主要費用均體現在進出場費用以及吊裝費用，其次堆載法由于體積量大，存在一定的風險，而且檢測持續時間較長，故而費用較高。

2)錨樁法。

本工程靜載荷試驗所需錨樁鋼梁2根作為反力裝置；RS-JYB樁基靜載荷測試分析系統及配套設備1套；FQS50020型500 t分離式油壓千斤頂4臺等。在進行試樁試驗時，以試樁為中心開挖并整平地面，試樁樁頭高出整平地面500 mm，錨樁樁頭低于試樁樁頭500 mm，錨樁鋼筋出露在600 mm～800 mm之間。試樁制作要求，試驗加載方式，加卸載以及沉降觀測均與堆載法相同。

錨樁法必須設置數根錨樁及反力大梁，且錨樁和試樁的位置又受到了一定條件的約束，不能隨意擺放，甚至可能單獨為試驗而專門做錨樁。加之錨樁法檢測持續時間長，因此錨樁法需費用較高。

3)自平衡試樁法。

自平衡試樁法是一種基樁靜載試驗新技術，是接近于豎向抗壓樁實際工作條件的一種試驗方法。

為了確保自平衡樁基檢測結果可靠準確，根據相關檢測規范的技術要求，荷載箱在安裝時必須按照既定的規定操作，部分工作需施工方配合。

荷載箱安裝前施工方需準備設備及材料：20 t以上吊車、電焊機、混凝土、鋼筋等；安裝流程：荷載箱及相關附件運抵現場→荷載箱預澆筑混凝土→荷載箱與鋼筋籠焊接→油管及位移檢測管線布置→下鋼筋籠→樁頭管線保護。檢測流程：前期準備→搭設基準梁、基準樁→搭設帳篷→準備電源→開始檢測→檢測結束→荷載箱斷開面注漿。

采用慢速維持荷載法，即逐級加載。加載分級和加載過程控制均與堆載法相同，具體分級見表2。加載方式位移相對穩定標準：荷載箱上、下位移加載每1 h內的位移量均不超過0.1 mm，并連續出現兩次(從分級荷載施加后第30分鐘開始，按1.5 h連續三次每30 min的位移量計算)。

表2 自平衡試樁法加卸載分級表 kN

與傳統的靜載試驗(檢測)方法(堆載法和錨樁法)相比，自平衡法具有以下特點：

1)省力。

不需要笨重的反力架，也沒有大噸位的荷載配重，檢測裝置簡單、操作方便、試驗過程安全。

2)省時。

土體穩定即可測試不需要進行預壓，并且多根基樁可以同時測試，而且相互獨立，互不影響，從而大大節省了試驗(檢測)時間。

3)不受場地條件和加載噸位限制。

每根被檢測樁只需一臺高壓泵、一套位移測讀儀器、一根基準梁，所需檢測設備體積小、重量輕，任何場地(基坑、山上、地下、水中)都可進行檢測。

4)試樁方法確定。

綜合考慮現場情況，從試樁方法的可行性、經濟節約原則等方面進行分析對比，自平衡測試法與堆載法、錨樁法相比，省時、省力、省錢、安全，測試精度也足以滿足工程要求，同時不會對施工現場的其他項目造成影響，故本工程確定采用自平衡測試方法進行靜載荷試驗。

4 結語

自平衡試樁法是一種基樁靜載試驗新技術，是接近于豎向抗壓樁實際工作條件的一種試驗方法。該測試方法簡單方便、安全經濟，適合于廣泛推廣使用。

[1] DB32/T 291—99,樁承載力自平衡測試技術規程[S].

[2] 龔維明,戴國亮,蔣永生,等.樁承載力自平衡測試理論與實踐[J].建筑結構學報,2002,23(1)：72.