現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)樁基靜載的問(wèn)題探討

劉芹飛

（惠州市業(yè)基建筑檢測(cè)有限公司 廣東惠州 516171）

1 引言

隨著國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，施工過(guò)程中對(duì)于樁基承載力的要求越來(lái)越高。現(xiàn)階段，靜載試驗(yàn)已經(jīng)成為了樁基承載力檢測(cè)的最有效、最直觀的方式。雖然樁基靜載檢測(cè)的理論體系與技術(shù)應(yīng)用相對(duì)成熟，但是具體檢測(cè)過(guò)程中仍會(huì)遇到一些問(wèn)題。因而，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的問(wèn)題進(jìn)行具體分析，并采取針對(duì)性措施予以解決。

2 概述

2.1 樁基靜載試驗(yàn)的重要意義

一方面，靜載試驗(yàn)對(duì)于建筑工程的設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)有著直接的影響，并且推動(dòng)著樁基理論的完善。由于受到施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件以及施工技術(shù)、施工材料等因素的影響，建筑項(xiàng)目樁基的荷載形式較為復(fù)雜，靜載試驗(yàn)對(duì)于樁基理論的修改、完善有著積極的推動(dòng)作用。比如，在進(jìn)行樁基極限側(cè)阻力以及端阻力的分析工作時(shí)，需要對(duì)不同種類(lèi)的樁型、施工工藝等因素進(jìn)行分析，可以對(duì)樁基的承載力狀況有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而推動(dòng)相關(guān)理論的完善。另一方面，樁基靜載檢測(cè)試驗(yàn)可以為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供重要的依據(jù)。樁基靜載檢測(cè)試驗(yàn)的重要目的就是為了測(cè)試樁所能承受的荷載狀況，工程設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，可以對(duì)目前的施工情況做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與優(yōu)化，進(jìn)而可以提升工程的施工質(zhì)量。此外，靜載檢測(cè)還為新技術(shù)、新樁型的推廣與應(yīng)用提供了便利。隨著建筑項(xiàng)目數(shù)量與體量的急劇增加，新的樁基形式能夠更好的適應(yīng)工程的受力狀況，通過(guò)大量的靜載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，能夠有效的推動(dòng)新樁型的研究與應(yīng)用。由于樁基施工質(zhì)量對(duì)于整個(gè)建筑項(xiàng)目的安全性、耐久性與穩(wěn)定性有著重要的影響，因而試驗(yàn)人員要對(duì)靜載試驗(yàn)的重要性引起足夠的重視，試驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，防止相關(guān)問(wèn)題對(duì)于試驗(yàn)造成的不利影響。

2.2 理論原理分析

在進(jìn)行樁基靜載試驗(yàn)時(shí)，所用的方法與豎向抗壓樁的實(shí)際工作狀況較為相近。具體檢測(cè)工作中，需要對(duì)樁基進(jìn)行加載，加載反力裝置主要包含三種不同的類(lèi)型，但使用較廣的是壓重平臺(tái)反力裝置。這一過(guò)程中，壓重物體主要用到鋼筋混泥土塊。數(shù)值方面，壓重值要達(dá)到最大承受力預(yù)估值的1.2倍左右。在進(jìn)行壓重物體的放置工作時(shí)，要確保均勻、穩(wěn)固、一次性的添加。油壓千斤頂使用過(guò)程中要進(jìn)行逐級(jí)加載，并且加載時(shí)要借助荷載傳感器以及位移傳感器等設(shè)備，對(duì)樁基加載值和沉降量進(jìn)行密切的監(jiān)視。最后，通過(guò)做出樁沉降量隨著荷載、時(shí)間變化的曲線(xiàn)，可以得到樁基的最大承載力。

3 樁基靜載試驗(yàn)中常見(jiàn)的一些問(wèn)題

3.1 基準(zhǔn)樁的穩(wěn)定性問(wèn)題

試驗(yàn)過(guò)程中，要對(duì)基準(zhǔn)樁的穩(wěn)定性進(jìn)行嚴(yán)格控制。一般來(lái)說(shuō)，試驗(yàn)人員要將位移傳感器加裝到測(cè)量樁的頂部，這樣一來(lái)可以測(cè)量出樁頂相對(duì)于基準(zhǔn)樁的位移量。試驗(yàn)時(shí)，由于堆載重量會(huì)對(duì)地表造成一定的附加壓力，并且會(huì)對(duì)基準(zhǔn)樁的穩(wěn)定性變化造成直接的影響，這一問(wèn)題要引起試驗(yàn)人員的重視。具體試驗(yàn)時(shí)，要確保試驗(yàn)樁、基準(zhǔn)樁以及支承樁的長(zhǎng)度能夠≥4d并且≥2m（其中，d為樁身的外徑尺寸）。如果堆載工作中支承樁仍處于下沉狀態(tài)，那么會(huì)對(duì)基準(zhǔn)樁的穩(wěn)定性造成影響。此外，由于基準(zhǔn)樁的布設(shè)相對(duì)較淺，因而試驗(yàn)會(huì)受到地表土的影響，靜載試驗(yàn)過(guò)程中工作人員要對(duì)基準(zhǔn)樁變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，遇到問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行解決。

3.2 堆載平臺(tái)偏心問(wèn)題

偏心受力主要由以下幾個(gè)因素引起：①制作的樁帽軸心與原樁身軸線(xiàn)嚴(yán)重不重合；②支墩下的地基土不均勻變形；③用于錨樁的鋼筋預(yù)留不匹配，錨樁之間承受的荷載不同步；④采用多個(gè)千斤頂，千斤頂實(shí)際合力中心與樁身軸線(xiàn)嚴(yán)重偏離。樁是否存在偏心受力，可以通過(guò)四個(gè)對(duì)稱(chēng)安裝的百分表或位移傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)分析獲得。到底允許偏心受力多大而不影響試驗(yàn)結(jié)果，要結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定，顯然，不同樁徑、不同配筋情況，不同樁型、不同樁身設(shè)計(jì)強(qiáng)度、甚至不同地質(zhì)條件，抵抗偏心力矩的能力是不同的。一般來(lái)說(shuō)，四個(gè)不同測(cè)點(diǎn)的沉降差，不宜大于3～5mm，偏心彎矩抵抗能力強(qiáng)的樁，不應(yīng)大于10mm。

3.3 錨樁法問(wèn)題

如果錨樁鋼筋出現(xiàn)脫焊，將導(dǎo)致錨樁以及鋼梁的聯(lián)合反力架出現(xiàn)崩毀的不利局面。這樣一來(lái)，試驗(yàn)所用的千斤頂、百分表等裝置都將受到損毀，嚴(yán)重時(shí)可能造成試驗(yàn)人員傷亡等安全事故。為了有效解決鋼筋脫焊問(wèn)題，要對(duì)焊接方法與焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)還要做好鋼筋的選擇。一般來(lái)說(shuō)，拉筋要比錨樁直徑大，并且在焊接長(zhǎng)度方面要達(dá)到10～15cm左右。此外，試驗(yàn)過(guò)程中還可能出現(xiàn)試樁、錨樁間距問(wèn)題。錨樁由于受到上拔力作用的影響，導(dǎo)致錨樁附近的土體會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，進(jìn)而會(huì)影響到試樁的沉降量。為了提升試驗(yàn)結(jié)果的精確性，要確保試樁與錨樁之間的中心間距要≥4D，其中D為試樁、錨樁的樁身外徑，同時(shí)要確保間距＞2.0m。另外，試驗(yàn)時(shí)還可能出現(xiàn)錨樁抗拔力問(wèn)題。由于受到資金等方面的限制，試驗(yàn)時(shí)通常將工程樁作為試驗(yàn)錨樁，試驗(yàn)前如果沒(méi)有按照規(guī)范進(jìn)行抗拔力測(cè)試，將造成鋼筋拉斷等問(wèn)題。因而，在進(jìn)行試樁方案的制定過(guò)程中，要對(duì)錨樁抗拔力進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)算工作，并且要及時(shí)與業(yè)主方和設(shè)計(jì)方做好溝通。

3.4 邊堆載邊試驗(yàn)的問(wèn)題

在實(shí)際操作中應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題：①試驗(yàn)過(guò)程中繼續(xù)吊裝的荷載一部分由支承墩承擔(dān)，一部分由受檢樁來(lái)承擔(dān)，樁頂實(shí)際荷可能大于本級(jí)要求的維持荷載值，若超過(guò)規(guī)范規(guī)定的10%時(shí)，應(yīng)適當(dāng)卸荷，以保證每級(jí)荷載在維持過(guò)程中的變化幅度不得超過(guò)分級(jí)荷載的±10%；②根據(jù)吊裝速度，控制試驗(yàn)開(kāi)始的時(shí)間，一般應(yīng)在堆載量大于應(yīng)堆載量的50%后開(kāi)始試驗(yàn)，確保試驗(yàn)過(guò)程中樁頂?shù)亩演d量不小于試驗(yàn)荷載的120%。

4 案例分析

4.1 工程實(shí)例

該工程位于惠州市馬安鎮(zhèn)，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，地質(zhì)情況：第1層為素填土，第2層為分質(zhì)粘土，第3層為全風(fēng)化、第4層為強(qiáng)風(fēng)化、第5層為中風(fēng)化。基樁為樁長(zhǎng)16m、樁徑為600mm的管樁，樁端座于第4層強(qiáng)風(fēng)化，單樁豎向承載力特征值為2500kN。

4.2 檢測(cè)儀器設(shè)備、方法和標(biāo)準(zhǔn)

4.2.1 試驗(yàn)加載裝置本次試驗(yàn)采用壓重平臺(tái)反力裝置（見(jiàn)圖1）。壓重平臺(tái)反力裝置作為荷載反力，將大于最大試驗(yàn)荷載1.2倍的荷重在試驗(yàn)開(kāi)始前一次性加上平臺(tái)，試驗(yàn)時(shí)采用RS-JYC樁基靜載荷測(cè)試分析儀自動(dòng)記錄，及配合油壓千斤頂分級(jí)加載。

主要檢測(cè)儀器儀表：RS-JYC樁基靜載荷測(cè)試分析儀1臺(tái)，QF320T千斤頂2個(gè)，壓力傳感器1個(gè)，位移傳感器4個(gè)。

圖1 壓重平臺(tái)反力裝置圖

4.2.2 試驗(yàn)加載方法和沉降觀測(cè)

（1）單樁試驗(yàn)要求最大荷載：5000kN。

（2）試驗(yàn)加載：采用快速維持荷載法，每級(jí)加載為要求最大試驗(yàn)荷載的1/10，第一級(jí)按2倍分級(jí)荷載加載，加載時(shí)每級(jí)荷載維持時(shí)間不少于1h；每級(jí)荷載施加后，間隔 5min、10min、15min、15min、15min 測(cè)讀一次沉降，以后每隔15min測(cè)讀一次；在該級(jí)荷載下最后15min的沉降增量小于相鄰15min的沉降增量，加下一級(jí)荷載。

（3）樁的沉降觀測(cè)：采用武漢巖海工程技術(shù)開(kāi)發(fā)公司制造的RS-JYC樁基靜載荷測(cè)試分析儀自動(dòng)記錄，在樁頂面直徑方向?qū)ΨQ(chēng)安裝4個(gè)調(diào)頻式防水位移傳感器，按規(guī)定時(shí)間自動(dòng)測(cè)定和記錄工程樁的沉降量；調(diào)頻式防水位移傳感器分辯力0.01mm。

4.2.3 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

試驗(yàn)按照廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》（DBJ15-60-2008）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

4.3 檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果匯總表見(jiàn)表1、檢測(cè)樁的Q～S曲線(xiàn)和s～lgt曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

表1 試驗(yàn)結(jié)果匯總表

4.4 檢測(cè)結(jié)論■■

（1）137#工程樁

試驗(yàn)加載到4000kN時(shí)，總沉降量為52.06mm，沉降量大，而且Q～s曲線(xiàn)呈陡降段；s～lgt曲線(xiàn)呈不規(guī)則排列。3500kN級(jí)前各級(jí)沉降量較小，沉降穩(wěn)定，4000kN級(jí)沉降量大，沉降不穩(wěn)定。

綜合分析，該工程樁豎向抗壓極限承載力Qu=3500kN，不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（2）138#工程樁

試驗(yàn)加載到5000kN時(shí)，總沉降量為62.23mm，沉降量大，而且Q～s曲線(xiàn)呈陡降段；s～lgt曲線(xiàn)呈不規(guī)則排列。4000kN級(jí)前各級(jí)沉降量較小，沉降穩(wěn)定，4000kN級(jí)后沉降量大，沉降不穩(wěn)定。

綜合分析，該工程樁豎向抗壓極限承載力Qu=4000kN，不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（3）160#工程樁

試驗(yàn)加載到5000kN時(shí)，總沉降量為10.87mm，沉降量小，而且Q～s曲線(xiàn)呈圓滑平緩狀，無(wú)明顯陡降段；s～lgt曲線(xiàn)呈平緩規(guī)則排列。

綜合分析，該工程樁豎向抗壓極限承載力Qu≥5000kN，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

圖2

樁基靜載試驗(yàn)是進(jìn)行樁基承載力檢測(cè)的一種主要方法，并且靜載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)相對(duì)真實(shí)、有效。具體試驗(yàn)過(guò)程中，要對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的解決，進(jìn)而提升靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性與可靠性，這對(duì)于后續(xù)施工工作的順利開(kāi)展有著重要的意義。