建筑工程中樁基承載能力測試方法

鄭良章

【摘 ?要】本文結合實際工程案例和在平時的樁基靜載試驗中遇到的一些問題進行論述，由于堆載法及快速法一般都是由設計與業(yè)主快定，試驗前要改變是有一定難度的，只能在試驗過程中采取有利的措施加以控制。

【關鍵詞】樁基工程;靜載試驗;承載力

樁基作為基礎的一種重要型式，正得到越來越廣泛的應用，因此對基樁檢測的要求也越來越嚴格。基樁靜載荷試驗方法是檢測基樁承載力最為可靠，也是最為成熟的方法，樁基靜載試驗技術是隨著樁基礎在建筑設計中的使用越來越廣泛而發(fā)展起來的。但在靜載試驗中仍存在不少問題。

1樁基靜載試驗方法

靜載試驗常用的加載裝置主要有以下幾種：錨樁橫梁反力裝置;壓重平臺反力裝置;錨樁壓重聯(lián)合反力裝置;利用靜壓樁機自身的重量裝置等。這些常用的試驗裝置可能存在下列問題：由于錨樁的上拔和壓樁的下沉、壓重平臺的下沉或者上述聯(lián)合作用的結果，導致土中應力重分布，造成試驗場地表面的沉降差異，從而影響Q～S曲線的精確性;在埋有測試元件的基礎底板或樁基礎中，由于測試技術的不確定性造成測試技術的誤差;在長期觀測中，由于測試元件、測試方案及測試方法的誤差造成無法對既有基礎工程的工作狀態(tài)做出正確的判斷，從而影響設計上對樁基、基礎與上部結構共同工作性能的正確理解。

2現(xiàn)場單樁靜載試驗和測試技術

單樁的荷載傳遞機理，是一個急待摸清的和解決的問題。目前這技術是利用現(xiàn)場單樁靜載試驗或試驗室內(nèi)模型試驗進行理論和經(jīng)驗的總結、探討，其中埋設有測試元件的現(xiàn)場單樁荷載試驗就顯得更為重要。這樣的基樁原型測試工作技術復雜，費用昂貴，再加上地質(zhì)條件，施工因素等，若考慮不周，操作不細，常會造成花了很大代價而仍得不到有意義的數(shù)據(jù)。

2.1測試的目的

基樁原型測試的目的主要是掌握和了解試樁在現(xiàn)有地質(zhì)條件下的樁頂荷載傳遞方式和規(guī)律，檢驗所用計算承載力設計方法的正確性，并提出改進和設計、計算方法。

（1）檢驗在樁頂荷載作用下的基樁不同受力階段中，樁端阻力和樁側(cè)阻力在各土層中之間的傳力比例點如何，是否象設計中所假設的那樣;

（2）當多種因素存在，使單樁試驗必須在地表面上進行，而實際工程樁頂標高又低于地面很多時，須較為準確地劃分出多余的那部分樁所承擔的荷載。因此，必須在樁身內(nèi)部或土體中布置測點埋設測試元件，進行有效的數(shù)據(jù)測試。

2.2測試方案的制定

（1）施工前期的準備工作

它包括設計資料、地質(zhì)資料及施工資料（成樁工藝對樁身應力，樁端阻力測試和可行性及實際施工記錄），了解現(xiàn)有測試儀器、儀表的性能，使用方法和要求，了解以往樁身應力、樁端阻力測試的方法和經(jīng)驗教訓，制作必要的試件并做一些相應的輔助試驗，制定一份詳細的技術安全、人員組織和試驗進度計劃等等內(nèi)容，這一步驟實際上是測試的計劃和準備工作。

（2）確定樁基靜載試驗加載方案

基于樁在實際工程應用中的受力情況，在靜載試驗的加載方法中，作用于樁身的荷載多以集中力形式出現(xiàn)：或是豎向上拔、下壓的集中力，或是水平推、拉的橫向力等。荷載的施加以千斤頂作為施力源，或配以傳力桿、鋼筋及鋼絲繩等一起施加荷載。一般說來，埋設有樁身應力和樁端阻力測試元件的樁基靜載試驗，其試驗的終止條件是樁達到破壞狀態(tài)，或是當荷載加至加載設備的最大承載能力值，這后一種情況是對樁的承載力預估計不足時才出現(xiàn)的情況（觀測樁基在結構物運行條件下的受力情況除外）。

3樁基靜載試驗加載方案

3.1試驗反力的提供方式

常用的樁基靜載試驗的反力提供方式有：豎向下壓靜載試驗;豎向上拔靜載試驗;水平推力試驗。無論是哪種提供反力的方式，都要利用地基上的變形和承載力，這就要考慮它們對試樁樁身應力和樁端阻力的發(fā)揮的影響，尤其是堆載法中堆重平臺的支座荷載對試樁的影響必須予以認真考慮。當受客觀條件的限制，支座對地基土的下壓作用常使樁周地基土下沉，產(chǎn)生對樁的下拉力（或稱負摩阻力），將對下壓樁的初期受力產(chǎn)生不利影響，對上拔樁的中后期受力產(chǎn)生的附加阻力，這時測得的樁身應力將出現(xiàn)一些異常的變化。錨樁反力梁法中，當樁長較大或樁間距較近時，也會發(fā)生上述情況。

3.2測力裝置的選擇

常用的測力裝置為油壓表和測力傳感器兩種。一般說來，油壓表的測量精度不如測力傳感器好，故常使施加的荷載值與標稱值之間產(chǎn)生誤差，給側(cè)摩阻力和端承力的測試帶來誤差。而測力傳感器尤其是電阻應變式測力傳感器易受大氣溫差及光線直射的影響，需在試驗時將導線埋入土中或遮陽甚至圍護試樁現(xiàn)場進而造成一個小的相對恒溫空間來加以解決。當采用多個千斤頂并聯(lián)施加荷載時，有條件的話可在每個千斤頂上放置一個測力傳感器，以測試綜合荷載，因為各個千斤頂?shù)膶嶋H出力值往往是不同的。油壓表宜安裝在千斤頂上，或自千斤頂處引出油管將油壓表與其它測試儀器及高壓油泵放在一起，以利于觀測和施加荷載，這時應注意油壓表示值相對于千斤頂有應力滯后問題。

3.3完善加卸載的方法

這實際上是制定一個完善加卸載方法時要特別注意的三個要點中的兩個：仿真性和可操作性。由于樁的荷載傳遞是與地基土密切相關的，而土是一種特殊的彈塑性材料，不同的加載速度或加卸載方式都會直接影響到承載力的發(fā)揮。因此，樁基試驗的加卸載方式必須與樁的實際受力情況相近似，否則測出的承載力和工作性狀將于實際產(chǎn)生較大差距。

3.4加卸載順序的制定

加卸載次序是指在試驗進行期間荷載與時間的關系。實踐證明，基樁的承載能力變形性質(zhì)與所受荷載的作用時間有關。因此，必須正確的選擇加載順序，才能正確地了解基樁承載能力和變形性質(zhì)，才能夠把不同的試驗或一個試驗中各級荷載作用下的結果相互加以比較。

4工程概況

本次實驗主要是對廣東某一棟4層高框架結構建筑工程進行單樁豎向抗壓靜載試驗，本凍建筑物的面積為3950m2，試驗目的是檢測樁的豎向抗壓承載力是否滿足設計要求。主要技術是采用鉆孔灌注樁基礎。

4.1檢測標準、儀器設備和方法

本次試驗采用壓重平臺反力裝置。堆載6500KN，試驗時用2只5000KN油壓千斤頂分級加載。檢測樁位置見檢測樁位平面圖。

（1）試驗加載：采用快速維持荷載法，共分10級，每級加載為要求最大試驗荷載的1/10，第一級按2倍分級荷載加載。

（2）樁的沉降觀測：在樁頂四角裝設四個位移傳感器，按規(guī)定時間測定沉降量，測量精度為0.01mm。

（3）每級荷載施加后維持1h，按第5、15、30min測讀樁頂沉降量，以后每隔15min測讀一次。

（4）樁頂沉降相對收斂標準：加載時每級荷載維持時間不少于一小時，最后15min時間間隔的樁頂沉降增量小于相鄰15min時間間隔的樁頂沉降增量，當樁頂沉降速率達到相對收斂標準時，再施加下一級荷載。

（5）卸載時，每次卸兩級，每級荷載維持15min，按第5、15min測讀樁頂沉降量后，即卸下一級荷載。卸載至零后，續(xù)繼測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為2h。

4.2成樁情況

根據(jù)委托單位提供的設計及施工資料，各檢測樁單樁承載力特征值和有關成樁參數(shù)見下表1。

4.3檢測結果

⑴20#樁：試驗加載到3400kN時，總沉降量為6.06mm，沉降量小于規(guī)范允許值（40mm），而且Q～S曲線平緩，無明顯陡降段，s～lgt曲線呈平緩規(guī)則排列。綜合分析，該樁極限承載力不少于3400KN，承載力特征值1700KN，承載力特征值對應的沉降量為1.44㎜。

⑵38#樁：試驗加載到5400kN時，總沉降量為11.01mm，沉降量小于規(guī)范允許值（50mm），而且Q～S曲線平緩，無明顯陡降段，s～lgt曲線呈平緩規(guī)則排列。綜合分析，該樁極限承載力不少于5400KN，承載力特征值2700KN，承載力特征值對應的沉降量為2.98㎜。

4.4檢測結論

根據(jù)委托單位與有關單位研究協(xié)商，確定本次檢測2根工程樁，在各方面的積極配合與大力支持下，試驗圓滿完成。20#樁極限承載力不少于3400KN，承載力特征值1700KN，達到設計要求;38#樁極限承載力不少于5400KN，承載力特征值2700KN，達到設計要求。

5結束語

樁基是隱蔽性工程項目，樁基承載力檢測尤為重要，靜載試驗能夠真實的檢測樁基承載力。總之，只要檢測過程中不斷總結經(jīng)驗、認真對待，是可以消除和減少試驗中所遇問題的，通過樁基靜載試驗從而合理評價樁土體系承載力與沉降量的關系。

（身份證號碼：440582198709090913）