深層載荷板試驗在合肥市某項目中的應用

張 力 　 陳 誠 　 管中彪

(1.上海長凱巖土工程有限公司，上海　200093；2.安徽工程勘察院，安徽 合肥　230011；　3.融創房地產集團有限公司(合肥公司)，安徽 合肥　230601)

1　概述

項目位于合肥市經濟技術開發區北臨壺天路，南面和西面為金爐路，東側緊靠筆峰路。本工程總用地面積約7.21萬m2，住宅建筑面積約25.23萬m2，地下車庫建筑面積約4.54萬m2，擬建建筑物主要包括高層住宅樓(2幢18層、1幢26層、12幢30層～34層、1幢40層和1幢48層，均為剪力墻結構)。

本項目高層建筑物的基底位于第④層粘土，樁基持力層位于第⑧層中風化泥質砂巖(見圖1)，由于合肥地區該地層的深載荷板試驗數據較少，為了充分發揮樁端持力層的承載力，對本工程進行了深層載荷板試驗。

2　試驗硐構造及試驗裝置

根據本項目地層情況，深層載荷板試驗需要采用人工挖孔成孔，孔壁采用鋼筋混凝土進行護壁。當挖至試驗巖土層人工清孔

硐室內試驗坑布置完畢后，將千斤頂放置在載荷板正中央，千斤頂承載力、行程、自身高度以及直徑等需根據預估巖土體承載能力進行確定。在千斤頂上依次放置主傳力柱、主梁、次傳力柱。傳力裝置完成后接通千斤頂油路系統和加載伺服系統[2](見圖3)。

設備安裝完成之后需布置測量系統，在硐底堅硬巖土層上固定測量表座，四個表座位置沿試驗坑周長均勻布置，表針調整量程至合適位置。將位移測量表與自動化采集系統連接并測試。

在硐室內和裝置上安裝攝像頭，分別監視倒錐形鋼筋混凝土結構、傳力系統關鍵節點、地下水位和位移測量表。

3　試驗過程及數據分析

3.1　試驗過程

深層平板載荷試驗的承壓板采用直徑為0.8 m的剛性板，緊靠承壓板周圍外側的土層高度應不少于80 cm。加荷等級可按預估極限承載力的1/10～1/15分級施加。每級加荷后，第一個小時內按間隔10 min,10 min,10 min,15 min,15 min，以后為每隔0.5 h測讀一次沉降。當在連續2 h內，每小時的沉降量小于0.1 mm時，則認為已趨穩定，可加下一級荷載。本次最大設計加載量為12 000 kPa，共分12級加載，每級加載量1 000 kPa。

當出現下列情況之一時，可終止加載：

不過，需要指出，國內學者經常混用美國學和美國研究概念，甚至認為它們無甚區別。比如，有學者認為，美國學，亦作美國研究（李青，楊小洪 1999：24），也有學者認為，“美國學又稱美國研究，是一門關于美國的學科”（蒿琨2017：65）。當然，不少學者主張區分，如葉英（2010）提出區分美國研究與美國學，促進美國研究這個綜合工程和美國學（美國文化研究）的學科建設。到目前為主，美國學的概念尚未普及，但已得到較多使用。比如，梅仁毅（1986）對“‘美國學’的發展和近況”進行了探討，趙可金（2010）討論了“美國學：學科成長與中國意義”。

1)沉降s急驟增大，荷載—沉降(p—s)曲線上有可判定極限承載力的陡降段，且沉降量超過0.04d～0.06d(d為承壓板直徑，較硬巖土取小值，本試驗取0.05d)；

2)在某級荷載下，24 h內沉降速率不能達到穩定；

3)本級沉降量大于前一級沉降量的5倍；

4)當持力層土層堅硬，沉降量很小時，最大加載量不小于設計要求的2倍。

承載力特征值的確定應符合下列規定：

1)當p—s曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值；

2)滿足終止加載條件前三條之一時，其對應的前一級荷載定為極限荷載，當該值小于對應比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的1/2；

3)不能按上述兩款要求確定時，可取s/d=0.01～0.015所對應的荷載值，但其值不應大于最大加載量的1/2。

采用以上方法在該項目中對第⑧層中風化泥質砂巖共進行了兩組深層載荷板試驗。

3.2　數據分析

兩組試驗分別編號SZ1和SZ2，數據如表1，表2所示。

表1　SZ1試驗點的p,s測試值

表2　SZ2試驗點的p,s測試值

SZ1和SZ2試驗點的p—s試驗曲線如圖4所示。

根據GB 50021—2001巖土工程勘察規范中10.2.5規定深層平板載荷試驗按式(1)計算土的變形模量[3,4]：

(1)

式中：E0——變形模量，kPa；

d——承壓板直徑，mm；

p——p—s曲線上的直線段某點的壓力，kPa；

s——與壓力p所對應的沉降，mm；

ω——與試驗深度和土類有關系數，按GB 50021—2001巖土工程勘察規范中10.2.5選取；

Kv——地基土基床反力系數，kN/m3，由p—s曲線直線段的斜率得出。即：

(2)

如p—s曲線初始無明顯直線段，p可取臨塑載荷之半。

經計算試驗點SZ1和SZ2的地基承載力特征值p、變形模量E0和基床反力系數Kv分別為：p1=4 000 kPa，E01=301 MPa，Kv1=941 kN/m3和p2=5 000 kPa，E02=219 kPa，Kv2=686 kN/m3。

原場地勘察報告中第⑧層中風化泥質砂巖承載力特征值僅有2 500 kPa，本次深層載荷板試驗對這一參數有較大提高。

4　結語

1)隨著高層、超高層建筑的日益普及，深層載荷板試驗會越來越多的應用到巖土工程勘察和設計工作當中。

2)本文所采用深層載荷板試驗結構和裝置具有較高的可操作性，并能保證裝置安裝人員的安全。

3)本文采用規范和常用數據分析方法，對所得試驗數據進行分析，由于采用深層載荷板這一直接手段獲得承載力數據，試驗數據較間接方式有較大幅度提高。

4)從樁端承載力提高幅度和數據可信度來講在超高層項目中采用深層載荷板試驗提供樁端持力層承載力參數是非常有必要的。

參考文獻:

[1]顧國榮,吳超,張力,等.一種適用于深層載荷板試驗的土建結構:中國專利,201520109253.2[P].2015-02-15.

[2]吳超,顧國榮,張力,等.一種配置于測試深層載板測試硐的裝置:中國專利,ZL201520109252.8[P].2015-02-15.

[3]顧寶和.深層平板靜力載荷試驗測定土的變形模量[J].工程勘察,2000(4):1-2.

[4]GB 50021—2001,巖石工程勘察規范[S].